Medientechnik: Hörsaalzentrum Universität Siegen

„Siegen. Wissen verbindet“ ist das Motto des Gemeinschaftsprojekts der Stadt Siegen mit der Universität Siegen. Das neue Hörsaalzentrum am Campus „Unteres Schloss“ ist seit Herbst 2020 fertiggestellt und soll bald mit Leben erfüllt sein.

Inhalt dieser Case Study:

• Von ersten Ideen zu finalen Lösungen
• Der Zeitplan
• Die medientechnische Ausstattung
• Der effiziente Betrieb
• Über Power Distribution Units von GUDE Systems GmbH

In Siegen studieren rund 17.000 Studentinnen und Studenten in fünf Fakultäten an der Universität. Die Hochschule ist bereits an einigen Standorten in der Innenstadt präsent. Mit dem Projekt „Siegen. Wissen verbindet“ sollen in den kommenden Jahren zwei weitere Fakultäten in die Innenstadt ziehen. Bereits seit dem Sommer 2016 nutzt die Universität den Campus „Unteres Schloss“ im Herzen der Stadt. Der Innenstadt-Campus wurde nun um das neue Hörsaalzentrum am Campus Unteres Schloss ergänzt, das direkt auf das Kaufhaus-Gebäude von Galeria Karstadt Kaufhof in Siegen aufgesetzt wurde.

„Nirgends sonst im europäischen Ausland ist bisher jemand auf die Idee gekommen, ein bestehendes Kaufhaus oben aufzuschneiden und einen Uni-Trakt aufzusetzen. Das ist eine einzigartige Verbindung, ein Meilenstein für die Vision, die Uni in die Stadt zu holen“, beschreibt Ulf Richter, der Kanzler der Universität, die Umsetzung.

Und so befinden sich nun vom Schlossplatz aus ebenerdig zugänglich auf zwei Etagen ein großer Hörsaal mit knapp 600 Sitzplätzen, zwei kleinere Hörsäle mit je 200 Plätzen zzgl. zwei Rollstuhlfahrerplätzen und weitere sieben Seminarräume für je 50 Teilnehmer:innen. Insgesamt bietet das Zentrum damit 1.350 Plätze. Nach der Fertigstellung konnten sich hier Corona-bedingt allerdings nur ein Bruchteil, nämlich maximal 175 Studierende aufhalten. Doch das soll sich nun im Herbst 2021 ändern, so dass die Räume mitsamt der modernen Medientechnik endlich bestimmungsgemäß genutzt werden können. Dann ist es bereits vier Jahre her, dass erste Überlegungen zur medientechnischen Ausstattung gestartet wurden.

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Von ersten Ideen zu finalen Lösungen

Alle Projektbeteiligten präferierten anfangs für alle drei Hörsäle und die sieben Seminarräume jeweils individuelle Projektor-Lösungen. Und so prüfte die Firma Medientechnik Thomas zunächst die Machbarkeit der gewünschten Projektionen, insbesondere für die Hörsäle. Im großen Hörsaal 1 sollte auf die Fläche von 14 Metern Bildbreite bei 4,5 Metern in der Höhe mit mehreren Projektoren projiziert werden. Als Hörsaal ist der Raum wie üblich mit ansteigenden Sitzreihen ausgelegt, so dass abgehängte Technik vor der Leinwand nicht in Frage kam. Gewünscht war die Anordnung der Projektionstechnik über den obersten, hintersten Sitzreihen mit einer Projektionsdistanz von etwa 25 Metern. Daraus folgerte aber, dass die Projektion mit langbrennweitigen Objektiven erfolgen müsse. Gleichzeitig war eine Befestigung von Technik an der Deckenkonstruktion statisch unzulässig. Der aufgesetzte Universitätsbau auf dem bestehenden Kaufhaus mit seiner großen Dachfläche von 2.000 Quadratmetern Flachdach ließ eine zusätzliche Belastung der Decke nicht zu, insbesondere wegen der zu berücksichtigenden Schneelasten im Winter. Somit kam eine Hängung der Projektoren nur mittels eingezogener Traverse über die gesamte Breite des Hörsaals in Frage, allerdings ohne Abstützungen im Raum, weil architektonisch unerwünscht.

Dieser Sachverhalt warf die Frage auf, wie schwingungsanfällig die Projektion wohl ausfallen würde, angesichts der rund 20 Meter langen Traverse und der langen Brennweiten unter Berücksichtigung der hochaufgelösten 4k-Projektion und dem eher kurzen Betrachtungsabstand von den ersten Sitzreihen aus. Eine Expertise zur Schwingungsunbedenklichkeit unter den gegebenen statischen Verhältnissen des erweiterten Bestandsbaus konnte nicht erbracht werden, womit sich die Projektionslösung als nicht sicher realisierbar herausstellte. Folglich konzentrierten sich die Planer auf eine alternative LED-Großbildlösung, einheitlich für alle drei Hörsäle. Auch diese Variante stellte sich mit höheren Hardware-Kosten und deutlichem Mehraufwand für die Wärmeabfuhr der LED-Module als nicht unproblematisch heraus. Und so wurden in einem Musteraufbau verschiedene LED-Module mit ihren verschiedenen Pixelabständen zwischen 1,2 und 2,9 mm verglichen. Dabei fiel die Wahl auf Infiled S 2.4 LE mit einem Pixelpitch von 2,4 mm und einer Helligkeit von 1.000 cd/qm.

Auch beim Signalmanagement unterschied sich die Ursprungsidee von der finalen Umsetzung. Im ersten Ansatz waren Signalübertragungen via HDBaseT point-to-point vorgesehen. Doch im Planungsverlauf zeigte sich, dass eine freie Zuordnung von Quellen und Senken vorteilhaft Seminarräume und Hörsäle miteinander vernetzen könnte. Auch ergab sich der Kundenwunsch, Vorlesungen und Workshops ins Internet zu streamen oder per Aufzeichnung archivieren zu können.

Dazu Uwe Thomas, Geschäftsführer von Medientechnik Thomas: „Wenn es so intensiv um Streaming-Möglichkeiten geht und wir wollen, dass Vorlesungen, Kolloquien und Seminare zusammengelegt werden können, ja, dann muss das Signalmanagement wie in einer Matrix das auch ermöglichen. So wären wir dann in der Lage, beispielsweise für Mediziner große Workshops aufzuzeichnen und parallel ins Netz streamen, und flexibel in die Hörsäle zu übertragen.“

Daher wurde für das Signalmanagement das „AV over IP“-System von Crestron mit NVX-E30, NVX-D30 und NVX-350 vorgesehen. So können in der Spezifikation 4k 60 Hz 4:4:4 Video- und Steuersignale in einer Matrix frei zugeordnet und verteilt oder auch ins Netz gestreamt werden.

Uwe Thomas beschreibt die Vorteile: „Wir können jedes Signal, selbst vom Medienpult bis zu den Epson-Projektoren in den Seminarräumen, über die Zentralsteuerung in den 19″-Schränken verteilen. An allen Ecken, wo es einen RJ 45-Anschluss gibt, kann der Anwender via Endcoder/ Decoder einspeisen.“

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Der Zeitplan

Mit der finalen Planung startete eine lange Phase der Umsetzung, was an Absprachen mit dem Karstadt-Kaufhaus lag. Denn in den unteren Etagen ging der Verkauf ununterbrochen weiter. Damit aber die Baumaßnahme den überaus wichtigen Weihnachtsverkauf nicht störte, wurden in den Jahren 2018 und 2019 tatsächlich Baustopps in der Zeit zwischen Anfang November und Mitte Januar verhängt. Und so zog sich die Umsetzung über insgesamt zweieinhalb Jahre bis zum Herbst 2020. Damit fiel die Fertigstellung dann allerdings in die Pandemiephase mit all ihren Einschränkungen für den Präsenz-Lehrbetrieb. Für das Wintersemester 2021/2022 plante die Universität einen modernisierten Präsenz-Betrieb, das Hörsaalzentrum wird dann mit all seinen Möglichkeiten genutzt werden.

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Die medientechnische Ausstattung

Die Bildausgabe im großen Hörsaal erfolgt über die LED-Bildfläche mit insgesamt 5.760 Pixel in der Breite und 1.536 Pixel in der Höhe. Damit sind zwei nebeneinander dargestellte Bildfelder in 16:9 möglich. Auch die Darstellung von drei Bildern nebeneinander ist möglich. Dabei wird die Gesamtbreite der LED-Bildfläche bespielt und in der Höhe entsprechend des Bildseitenverhältnisses nicht voll genutzt. Die Zuspielung erfolgt aus der Technik heraus in einem Regieraum oberhalb des Hörsaals via Barco E2, 4K Screen Management System, entweder über den Regieplatz oder via Mediensteuerung, die am Dozentenpult vor der Bildfläche bedient wird. Von dort aus können Dozent:innen auch ihre eigenen Vorträge beispielsweise via Notebook oder drahtlos via BYOD-Struktur (Bring your own Device) einspielen. Über die Mediensteuerung auf einem Touch-Display auf dem Pult können die Dozent:innen alle nötigen Einstellungen für die Medienzuspielung, die Mikrofone, den Ton und die Raumsteuerung vornehmen.

Darüber hinaus steht ihnen auf dem Pult eine fest eingebaute Dokumentenkamera von WolfVision zur Verfügung, um analoge Dokumente etc. visualisieren zu können. Alternativ können Vortragende auch drei nebeneinander befindliche Whiteboards mit Whiteboard-Kameras unterhalb der LED-Wand nutzen. Diese scannen die Bildflächen ab und berechnen „aus dem auf dem Whiteboard geschriebenen Inhalt ein Quellsignal“, das auf der LED-Wand dargestellt werden kann. Sony PTZ-Kameras (Pan-Tilt-Zoom-Kameras) befinden sich an den Seitenwänden des Hörsaals sowie unmittelbar vor dem Dozentenpult und können Redner, die Bildfläche und auch den Raum erfassen: für Live-Übertragung, Aufzeichnung und Streaming von Vorlesungen und Veranstaltungen.

Aus der Regie heraus hat ein begleitender Operator die Möglichkeit der vollständigen Bildkontrolle und der Bildregie. Diese Steuer-/Regietechnik ist nicht fest eingebaut, sondern für den mobilen Einsatz gedacht, um Vorlesungen und Veranstaltungen aus den anderen Hörsälen unter ähnlichen Bedingungen nutzen zu können. Die fest verbaute Medientechnik für Bild, Ton, Licht und Steuerung befindet sich zusammen mit der Steuertechnik für die Stromschaltkreise in zwei raumhohen 19″-Racks. Für die Tonausgabe im Hörsaal wurde ein CODA Line Array-System vorgesehen, das mit drei Lines oberhalb der Bildfläche im Saal installiert ist. Auch hierbei wurde auf Beschallungstechnik im hinteren Teil des Saals aus optischen Gründen verzichtet.

Uwe Thomas zeigt sich mit dem Klangergebnis sehr zufrieden: „Die Audiotechnik haben wir ebenfalls geplant und über einen zertifizierten Lieferanten beschafft, und wir sind mit dem Ergebnis sehr zufrieden. Der Ton ist absolute Spitzenklasse. Das Audiomanagement erfolgt zu großen Teilen via Dante-Netz.“

Jede Tonspur, z. B. Mikrofone und Medienton können einzeln verwaltet werden und auf die im Raum befindlichen Lautsprecher geroutet werden. „Zur Unterstützung von Personen mit einer Hörbeeinträchtigung sind die ersten vier Sitzreihen mit einer Induktionsschleife ausgestattet. Die Hörenden hören das Signal dann auf ihrem Hörgerät.“ Das zusätzlich verbaute „Mobile Connect“-System von Sennheiser stellt mittels Smartphone-App den Ton direkt über die eigenen Kopfhörer den Studierenden zur Verfügung.

Die beiden kleineren Hörsäle befinden sich nebeneinander gespiegelt angeordnet und sind identisch gebaut und eingerichtet. Oben, hinter der letzten Reihe befindet sich ein Regieraum, der für beide Hörsäle vorgesehen ist. Die Bildausgabe erfolgt in diesen Sälen ebenfalls über LED-Großbildwände in identischer Spezifikation aus dem großen Hörsaal, jedoch kleinflächiger mit den Pixelmaßen von 2.496 in der Breite auf 1.344 Pixel in der Höhe im 16:9-Format. Auf die LED-Bildfläche können bis zu zwei Quellen nebeneinander dargestellt werden. Über die Dozentenpulte wird via HDMI oder via Drahtlosanbinddung zugespielt und die Mediensteuerung in identischer Art und Weise bedient, so dass die Anwender:innen in allen drei Hörsälen einheitliche Steuerungen über Touch-Displays nutzen können. Von dort aus haben sie auch die Kontrolle über die Mikrofone und die Audioanlagen, die in beiden Hörsälen ebenfalls mit einem CODA Line Array ausgestattet sind. Auch die beiden kleineren Hörsäle verfügen über eine installierte Dokumentenkamera auf dem Pult, zwei Whiteboards mit Kameras und eine umfangreiche PTZ-Kameraausstattung mit drei Systemen für die Bildübertragung von Raum, Bildfläche und den vortragenden Dozent:innen. Soll für eine Aufzeichnung oder das Streaming einer Vorlesung ein:e Techniker:in die Veranstaltung aus der Regie heraus begleiten, kann dazu die Mobiltechnik für Regie und PTZ-Kamera aus dem großen Hörsaal angeschlossen werden.

Für Seminararbeit stehen im Hörsaalzentrum, um die Hörsäle herum angeordnet, sieben weitere Räume zur Verfügung, die jeweils 40 bis 50 Personen aufnehmen können. Diese Räume sind medientechnisch einheitlich ausgestattet. Hier werden Bildinhalte mittels Projektion visualisiert.

Dazu befinden sich in all diesen Räumen wartungsarme Laser-Projektoren von Epson, die jeweils mit einem Lichtstrom von 6.000 Lumen auf Bilderfelder im Format von 3,60 Meter auf 2,00 Meter projizieren. Auch in diesen Räumen stehen eine Dokumentenkamera und ein Whiteboard mit Whiteboard-Kamera zur Verfügung, die zur Visualisierung auf der Bildwand via Mediensteuerung im Pult aktiviert werden können. Die beschriebene mediale Dimension des Hörsaal-Zentrums lässt nicht nur auf einen umfangreichen Hardware-Einsatz schließen, sondern auch auf eine aufwendige Programmierung mit komplexen Strukturen. Vom großen Hörsaal über die beiden kleineren Hörsäle bis hin zu den Seminarräumen ist die Medientechnik via Crestron-Steuerung einheitlich zu bedienen.

„Signalmanagement und Steuerung sind aus einer Hand, das bringt uns Vorteile bei der Umsetzung. Medientechnik Thomas verfügt über zwei zertifizierte Crestron-Programmierer und hat die Steuerung bis zur Übergabe im Oktober 2020 ein halbes Jahr lang programmiert.“

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Der effiziente Betrieb

Das einheitliche Medienkonzept über alle Räume und die konsequent identische medientechnische Ausstattung ermöglichen Dozent:innen, Studierenden und weiteren Anwender:innen im Hörsaal-Zentrum Unteres Schloss eine möglichst einfache Nutzung der Räumlichkeiten. Über die Touch-Displays auf den Dozentenpulten können Vortragende kurze Erklär-Videos abrufen, um Bedienung und Konnektivitäten nachvollziehen zu können. Auf den Displays sind Service-Telefonkontakte für schnelle Hilfe aufgeführt. Die Hörsäle sind konsequent ausgestattet, um Vorlesungen und Veranstaltungen medial zu begleiten. Hierzu ist ein digitales Raumbuchungssystem im Einsatz. Die Medientechnik ist unter Nutzung der „AV over IP“-Struktur für Aufzeichnung und Live-Übertragung ausgelegt.

Über das Zentrum für Informations- und Medientechnologie der Universität Siegen (ZIMT) der Uni Siegen werden Aufzeichnungen in der Mediathek der Universität archiviert oder per Video-Stream veröffentlicht. Dazu unterhält das ZIMT eigene Server mit entsprechend großen Kapazitäten. Die Institution ist auch verantwortlich für Administration und Freigabe von Video-Streams. Wer also eine Aufzeichnung oder eine Live-Veröffentlichung seiner Vorlesung oder Veranstaltung plant, muss sein Vorhaben durch ZIMT freischalten lassen. Für die Nutzer:innen kaum wahrnehmbar erfolgen im Hintergrund Monitoring und Power Management der gesamten Hardware. Mittels Crestron Fusion wird die Medientechnik angesteuert und überwacht.

Programmierte Stromschaltungen und die Verbrauchsüberwachung werden mit Technik zur „Power Distribution“ von der Firma Gude realisiert. Darüber werden Geräte z. B. auch verbrauchsabhängig zugeschaltet, um Stromkreisüberlastungen zu unterbinden. Aktuelle Verbräuche unterliegen einem ständigen Monitoring einschließlich Überwachung von Ausfällen, Fehlspannungen und Temperaturkontrolle.

Beispielsweise bei der Überschreitung von Temperaturgrenzwerten werden definierte Abschaltungen ausgelöst, um Folgedefekten vorzubeugen.

Mit dieser Technik ist Uwe Thomas ebenfalls sehr zufrieden: „Überall, wo wir diese Geräte eingebaut haben, hörst du nichts mehr von denen; sie laufen solide.“ Die Entscheidung für ein derartiges Power Management fiel seinerzeit bereits mit Blick auf zukünftigen Anforderungen, den Uni-Betrieb nachhaltiger auszugestalten. „Da sollen wir nun als Nächstes drangehen: Geräte, die nicht in Betrieb sind, sollen auch nicht unnötig im Stand-By-Modus laufen, sondern tatsächlich abgeschaltet werden, so die Zielsetzung für die „Grüne Uni“, laut Uwe Thomas. „Überall, wo sich mehr als zwei Geräte befinden, soll über die Gude-Technik abgeschaltet werden können. Wo z. B. Hörsäle nicht in Nutzung sind, müssen zukünftig mittels IP-Netz die betreffenden Stromkreise des Gude-Systems abgeschaltet werden können.“

Dieser Ansatz erstreckt sich nicht nur über die Geräte in den verschiedenen Hörsälen und Seminarräumen, sondern auch über die Technik in den Steuertechnik-Racks selbst. Auch dort ist das Gude-System installiert. Und ist dieser effiziente Betrieb erst einmal eingerichtet, so ist das neue Hörsaal-Zentrum der Uni Siegen auf dem Kaufhaus nicht nur außergewöhnlich in seiner architektonischen Umsetzung, sondern zugleich auch sehr zukunftsweisend und nachhaltig.

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Über Power Distribution Units von GUDE Systems GmbH

Gude ist seit über 30 Jahren deutscher Hersteller von hochwertigen Strom- und Monitoringlösungen für den anspruchsvollen AV- und IT-Anwender. Die Einsatzbereiche reichen von verteilten Unternehmensnetzwerken über AV-Installationen in Hochschulen und öffentlichen Einrichtungen bis hin zu Rechenzentren und Digital-Signage-Anwendungen. Im neuen Hörsaalzentrum der Uni Siegen sind 19 Expert Power Control 8031-3 von GUDE im Einsatz. Jede Einheit verfügt über einen integrierten Überspannungsschutz Typ 3 und kann bis zu acht Stromkreise schalten und überwachen. Alle Lastausgänge sind einzeln am Gerät, per HTTP/S, Telnet, SSH, SNMP, mittels Kommandozeilen-Tool sowie über serielle Schnittstelle (RS232) schaltbar. Mittels Plug&Play-Sensoren kann die Umgebung überwacht und mit Alarmierungsfunktionen durch programmierbare Sensor-Schwellenwerte abgesichert werden. Mittels „Remote Monitoring Management“ werden neun Messgrößen und zusätzlich der Fehlerstrom gemessen. „Remote Reboot“ ermöglicht zeitplangesteuertes Power-Cycling für entfernte Neustarts.

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