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Kopfhörer-Stereofonie

Kopfhörer-Stereofonie

Binaurale Tonaufnahmen sind Aufnahmen von Schallsignalen mit Mikrofonen, die bei der Wiedergabe einen natürlichen Höreindruck mit Fähigkeit zur Lokalisation erzeugen. Dies geschieht häufig unter Verwendung eines Kunstkopfes (Kunstkopfstereofonie).

Stereo und binaural

Die Bezeichnung "binaural" wurde früher häufig mit Stereo gleichgesetzt. Allgemein werden Stereo-Tonaufnahmen allein über Lautsprecheranlagen beim Abhören gemischt; daher der Name "Lautsprecher-Stereofonie". Dabei werden die vom Menschen zur Lokalisation verwendeten Eigenschaften wie die Kopf- oder Ohrmuschelformen zu Recht nicht berücksichtigt. Dieses liegt daran, dass beim natürlichen Hören und bei der Wiedergabe über Stereo-Lautsprecher im Stereodreieck das Gehör die Ohrsignale selber bildet. Binaurale Aufnahmen sind "Stereo"-Aufnahmen mit besonderer Aufnahmetechnik, die jedoch typischerweise nur mit Kopfhörern korrekt wiedergegeben werden sollten; daher der Name "Kopfhörer-Stereofonie". Binaurale Aufnahmen - welche die durch Kopfhörerwiedergabe unterbundenen natürlichen Ohrsignale ersetzen - sind die beste Möglichkeit, einen räumlichen Höreindruck realitätsnah zu reproduzieren.

Grundlagen des Hörens

Definition eines Hörereignisses

Ein Schallereignis wird erst dann zu einem Hörereignis, wenn die Schallwellen das Gehör durchdrungen haben und im Gehirn als Reiz anliegen. Man kann Schall- und Hörereignis auch nicht direkt vergleichen, da im Mittel- und Innenohr die Reizgestalt verändert wird. Das bedeutet, dass das Ohr das Signal gewissermaßen verzerrt. Diese Reize sind Empfindungen, die von Mensch zu Mensch unterschiedlich sind und die von Frequenz, Dauer und dem Schalldruckpegel des Schallerereignisses abhängig sind. Empfindungen sind nicht messbar, jedoch durch Hörstudien psychoakustisch erfassbar.

Lokalisation von Schallereignissen

Ein Mensch ist in der Lage, seine wahrgenommenen Hörereignisse bestimmten Richtungen zuzuweisen. Dies geschieht in verschiedenen Wahrnehmungsrichtungen, deren Lokalisationsschärfe unterschiedlich ist. Dieser Umstand könnte daraus hervorgegangen sein, dass bestimmte Richtungen von Menschen in der Frühzeit besonders gut lokalisierbar sein mussten, um Gefahren frühzeitig zu erkennen. Es wird zwischen Horizontalebene, Medianebene und Frontalebene unterschieden. Alle diese Wahrnehmungsrichtungen sind auf den menschlichen Kopf bezogen und werden in einem kopfbezogenen Koordinatensystem dargestellt. Die 0°-Achse geht, wie in der Abbildung erkennbar, von frontaler Ansicht des Kopfes aus. Die Lokalisation von impulshaltigen Signalen mit einem breitbandigen Frequenzgang, wie zum Beispiel bei Musik, gelingt für den Menschen recht leicht. Lokalisation (Sagittalebene)
unten: 3. Frontalebene]] Horizontalebene: Sobald die Schallquelle nicht mehr direkt auf der 0°-Achse liegt, kommt es zu unterschiedlichen interauralen Signalen, also interauralen Laufzeitdifferenzen (ITD) und interauralen Pegeldifferenzen (ILD). Laufzeitunterschiede werden bereits ab einer Größe von 0,03 ms wahrgenommen, welches einer Lokalisationsunschärfe in der Horizontalebene von etwa 3° entspricht. Bis zu einem Laufzeitunterschied von 0,63 ms erhöht sich die seitliche Lokalisation in etwa proportional zu dem Laufzeitunterschied. Ein Laufzeitunterschied von 0,63 ms entspricht einer Wegstreckendifferenz des Schalls von Δx = 21 cm. Diese, auch "Hornbostel-Wertheimer Konstante" genannte Größe, entspricht der Wegstreckendifferenz bei Schalleinfall aus 90° bzw. 270° Einfallsrichtung bei einem durchschnittlichen Abstand der beiden Ohren am menschlichen Kopf. Interaurale Pegeldifferenzen entstehen nicht nur durch die unterschiedlichen Weglängen und die dadurch unterschiedliche Dämpfung, sondern auch durch Abschattungen durch den Kopf. Beide Phänomene, besonders aber das letztere, ist stark frequenzabhängig, da Frequenzen mit Wellenlängen in der Größenordnung des Hindernisses kaum noch gebeugt werden, sondern am Hindernis reflektiert werden. Tiefe Frequenzen unterhalb von etwa 300 Hz bilden dagegen keinen Schallschatten und damit keine wahrnehmbaren Pegeldifferenzen aus. Schallereignisse, die bei der Aufnahme mit dem Kunstkopf direkt aus der Mitte kommen, also genau auf der 0°-Achse liegen, können beim Kunstkopf nicht lokalisiert werden. Das liegt möglicherweise daran, dass ein Mensch seinen Kopf zur Lokalisation immer leicht bewegt und somit Pegel- und Laufzeitunterschiede entstehen. Medianebene: Bei der Medianebene kann man davon ausgehen, dass es keine Laufzeit- und Pegeldifferenzen an den Ohren gibt. Dennoch kann ein Schallereignis in dieser Ebene lokalisiert werden (wenn auch weniger gut). Dies geschieht mit Hilfe von Klangfarbenunterschieden, den Spektraldifferenzen, die man aber nicht direkt als Klangunterschied wahrnimmt. Es sind bestimmte Frequenzbereiche, die Blauertschen Bänder, auch "richtungsbestimmenden Frequenzbänder" genannt. Es sind sehr komplexe Formen von Frequenzanhebungen und Absenkungen notwendig, um ein Hörereignis lokalisieren zu können. Naturgemäß dürfen Hörereignisse für diese Art der Lokalisation nicht zu schmalbandig sein. Es macht im allgemeinen bei einer Kunstkopfaufnahme keinen Sinn, die gemessenen Signale mit einem Equalizer zu bearbeiten. Durch eine Manipulation des des Frequenzgangs werden ansonsten unter Umständen auch richtungsbestimmende Frequenzbänder verändert, was dann zu einer Fehllokalisation führt. Die Lokalisationsschärfe liegt bei unbekannten Signalen bei rund 17 Grad, bei bekannten Signalen um 9 Grad. Diese Werte gelten für den Blick nach vorne. Je weiter ein Signal aus der Vorwärtsrichtung austritt, desto schlechter wird die Lokalisation.

Im-Kopf-Lokalisation

Die Im-Kopf-Lokalisation ist ein als unangenehm empfundener Effekt, der vor allem bei der Kopfhörerwiedergabe, aber auch bei Lautsprecherwiedergabe eintreten kann. Die Hörereignisse werden dann nicht mehr außerhalb des Kopfes lokalisiert, sondern im Kopf. Das Gehirn vergleicht die eintreffenden Signale mit bekannten Signalen. Wenn die neuen Signale unbekannt sind, kann es zu einer Im-Kopf-Lokalisation kommen. Bei Lautsprechern tritt dieser Fall bei Verpolung ein und wenn man sie in einem Winkel von mehr als 90 Grad aufstellt.

Diffusfeldentzerrung und Freifeldentzerrung

In den Anfangszeiten dieses Aufnahmeverfahrens waren alle Kunstköpfe freifeldentzerrt. Anfang der 80er Jahre entwickelte das Institut für Rundfunktechnik mit der Firma Neumann den KU80 zum KU81, dessen einziger Unterschied die Entzerrung der Mikrofone war. Der KU80 war nicht geeignet, die Kunstkopfaufnahmen über Lautsprecher wiederzugeben, weshalb die damals verwendete Freifeldentzerrung in Frage gestellt wurde. Messungen im freien Schallfeld (Freifeld) werden unter Bedingungen eines, wie der Name schon sagt, freien Schallfelds, also ohne reflektierende akustische Begrenzungsflächen, gemacht. Diese Bedingungen erhält man mit guter Näherung in einem reflexionsarmen Raum. Der daraus entstehende Freifeldfrequenzgang gilt nur für eine bestimmte Schalleinfallsrichtung. Da ein ebener Frequenzgang gewünscht ist, muss man das Signal mit Hilfe eines Filters entzerren. Bei Druckmikrofonen wie sie bei einem Kunstkopf verwendet werden, unterscheidet sich der Diffusfeldfrequenzgang sehr stark vom Freifeldfrequenzgang. Das liegt daran, dass bei Druckmikrofonen bei Direktschall aus 0°-Besprechungsrichtung, bei einem Membrandurchmesser von ca. 18 mm, eine Pegelanhebung um 6 dB bei 10 kHz im Übertragungsmaß stattfindet. Das wird durch die Schallwellen verursacht, deren Wellenlänge dem Membrandurchmesser entsprechen oder kleiner sind. Diese werden an der Membran reflektiert und der Schalldruck verdoppelt sich somit an der Membran. Im Diffusfeld führt das zu einem Höhenabfall, da Frequenzen mit kleinerer Wellenlänge nicht mehr um die Mikrofonkapsel gebeugt werden. Das betrifft allerdings nur Frequenzen aus seitlicher oder rückwärtiger Schalleinfallsrichtung. Für Schallwellen, die von vorne auf die Membran auftreffen, also aus der Nähe der Vorne-Schalleinfallsrichtung, kommt es zu einer Pegelanhebung um 6 dB. Da der Kunstkopf aber nicht für die Aufnahme im Nahfeld gedacht ist, sondern eher eine größere Entfernung zur Schallquelle hat, spielt der Diffusfeldfrequenzgang eine erheblich größere Rolle. Das Diffusfeld ist gekennzeichnet durch gleichmäßig einfallende Schallanteile aus allen Richtungen. Es gibt im diffusen Schallfeld also nicht nur eine Schalleinfallsrichtung, wie es beim freien Schallfeld der Fall ist. Bild:FrequenzgangDruckempfänger.png Bild: Übertragungsmaße eines Druckmikrofons Bei der Wiedergabe über Kopfhörer sollte ebenfalls ein diffusfeldentzerrter Kopfhörer verwendet werden. Die Kopfhörer mit einem ebenen Diffusfeldübertragungsmaß bieten eine optimale Klangneutralität. Besser wäre dazu ein Kopfhörer mit einer speziellen IRT-Entzerrung.

Aufnahmetechnik

Ohne Kunstkopf

Bei der einfachsten binauralen Aufnahmemethode braucht man zwei Mikrofone, die seitwärts voneinander weg zeigen und einen Abstand (Mikrofonbasis) von etwa 17 cm bis 22 cm zueinander haben. Beliebt sind die geheimnisvollen 17,5 cm. Dieser Ohrabstand und die Platzierung stellen angenähert die Position der Gehörgänge (Ohrkanäle) eines durchschnittlichen Menschen dar. Ein den Schall absorbierender oder auch reflektierender Trennkörper, wie beispielsweise ein Fußball oder eine Metallplatte, wird zwischen die Mikrofone platziert, um einen Kopf angenähert zu simulieren. Eine bekannte Ausführung dieser Anordnung ist die Jecklin-Scheibe, eine absorbierende, 30 cm große Scheibe zwischen zwei Mikrofonen mit Kugelcharakteristik bei einer Mikrofonbasis von 16,5 cm. Die Mikrofone werden dabei leicht nach außen gedreht.

Kunstkopfaufnahmen

Aufwändigere Techniken bestehen aus genauen Kopfnachbildungen mittels eines Kunstkopfes. Ein typisches binaurales Aufnahmegerät hat zwei Kondensator-Studiomikrofone mit Kugelcharakteristik, die im Gehörgang des Kunstkopfs eingesetzt sind. Hier werden die in psychoakustischen Forschungsgemeinschaften erarbeiteten kopfbezogenen Übertragungsfunktionen (KBÜF), besser bekannt unter der Bezeichnung HRTF (Head Related Transfer Function), nachgebildet. Der erste Stereo-Kunstkopf mit Nachbildung des menschlichen Gehörganges wurde bereits 1933 gebaut. Die Kunstköpfe KU-81 und KU-100 der Firma Neumann sind heute die am meisten benutzten binauralen Geräte. Das KEMAR-System ist eine andere Alternative. Das teurere und aufwändigere System von Head Acoustics aus Aachen hat eine automatische Frequenzgangeinstellung und soll einen besseren Rundumeindruck vermitteln. Es ist vor allem in der akustischen Messtechnik verbreitet. Das erste im deutschen Radio ausgestrahlte Hörspiel in Kunstkopf-Stereofonie war zur Funkausstellung 1973 in Berlin die RIAS/BR/WDR-Produktion "Demolition" (The demolished man) nach dem Roman von Alfred Bester.

Weitere Alternativen

Es gibt eine Reihe von Alternativen, die nach dem ähnlichen Prinzip des Kunstkopfes arbeiten und ebenso ähnliche Ergebnisse liefern. Ohrstecker mit Mikrofon: Diese "Ohrstöpsel mit Mikrofon" sind ganz normale Kopfhörer wie man sie von einem Walkman kenn. Sie sind mit Elektretmikrofonkapseln mit Kugelcharakteristik versehen. Die Mikrofone sind mit ganz normalen 3,5-mm-Klinkensteckern ausgestattet und eignen sich somit sehr gut für den mobilen Einsatz, da man mit ganz normalen MiniDisc-Playern oder DAT-Recordern aufnehmen kann. Man kann sich aus dem Nachteil, dass man immer an einen menschlichen Kopf gebunden ist, der sicher nie ganz still gehalten wird, einen Vorteil machen. Es sind für Hörspiele Choreographien möglich, die mit einem herkömmlichen Kunstkopf nicht ohne weiteres möglich wären. Man kann somit nicht nur Bewegungen um den Kunstkopf machen, sondern auch den Kunstkopf ganz bewusst in das Stück mit einbeziehen. Kugelflächenmikrofon/Jecklin-Scheibe Diese Verfahren sind im Grunde eine gewöhnliche Stereo-Mikrofonie, jedoch mit einem Hinderniss zwischen den Mikrofonen. Bei der Jecklin-Scheibe ist eine Scheibe zwischen zwei, im Abstand von 16,5 cm aufgestellten, Druckmikrofoen als Trennkörper platziert. Beim Kugelflächenmikrofon stellt die Kugel den Trennkörper dar. In diese Kugel sind seitlich zwei Druckmikrofone eingelassen.

Die Wiedergabe

Eine so hergestellte binaurale Tonaufnahme kann nur bei der Verwendung eines Kopfhörers als "räumlich" erfahren werden. Die Wiedergabe über Lautsprecher ergibt keinen räumlichen Eindruck, sondern nur einen etwas "hohl" klingenden Stereo-Effekt. Der Versuch, Kunstkopfaufnahmen mit diffusfeldentzerrtem Kunstkopf auch für Lautsprecherwiedergabe kompatibel zu erklären, ist wegen klanglicher Schwächen nicht angenommen worden. Das Abhören mit Kopfhörern ergibt eine Hörerfahrung, die die Räumlichkeit des üblichen Lautsprecher-Klangbildes übertreffen kann, da es eine präzisere binaurale Abbildung der Schallwellen ermöglicht. Obwohl die rechts-links-Lokalisation sicher erfolgt, ist die Identifizierung der oben-unten-Position von Tonsignalen schwieriger. Auch die Lokalisierung eines frontalen Schallereignisses bereitet Probleme, da es in einem bestimmten Winkel in die Höhe verschoben scheint. Typisch ist, dass eigentlich vorne vorhandene Signale nur hinten gehört werden.

Lautsprecherwiedergabe

Die Lautsprecherwiedergabe ist eines der größten Probleme der Kunstkopfaufnahmen. Bei der Wiedergabe der Signale sollte darauf geachtet werden dass beide Signale, also das der rechten Seite und das der linken Seite, völlig getrennt an den beiden Ohren ankommen. Das heißt genauer: Das linke Ohr darf nur Signale des linken Stereo-Kanals erhalten und das rechte nur Signale des rechten Kanals. Bei der Kopfhörerwiedergabe ist das selbstverständlich der Fall, jedoch bei einer normalen Stereo-Aufstellung der Lautsprecher nicht. Weiterhin kommt noch hinzu, dass die jeweiligen Nachhallzeiten des Abhörraumes zu den schon aufgenommenen hinzugefügt werden. Hiergegen kann man allerdings nicht viel tun. thumb Für das Problem der Kanaltrennung gibt es einen Lösungsvorschlag des Heinrich-Hertz-Instituts in Berlin und dem Institut für technische Akustik der TU Berlin. Hier werden, wie in der Skizze zu erkennen, vier Lautsprecher aufgestellt. Die jeweils gegenüberliegenden Lautsprecher "arbeiten zusammen". Das heißt, die hinteren Lautsprecher sind jeweils phasengedreht, mit einem Filter bearbeitet (Höhenabsenkung) und jeweils so laufzeitverzögert, dass eine Auslöschung hervorgerufen wird. Es ist bei dieser Lautsprecheraufstellung notwendig, die richtige Hörposition einzuhalten. Der zweite Lösungsvorschlag stammt vom 3. physikalischen Institut in Göttingen. Hier wird jedes Ohr mit einem Lautsprecher beschallt. Man verwendet hier aber nicht mehr die übliche Stereo-Aufstellung der Lautsprecher, sondern die Lautsprecher werden neben dem Hörer positioniert. Es kommt zu Pegel- und Laufzeitunterschieden an den Ohren und auch der Frequenzgang ist verändert. Alle Frequenzen, die im Bereich der Kopfgröße und kleiner liegen, werden am Kopf reflektiert und nicht mehr gebeugt. Die Signale, die immer noch am anderen Ohr ankommen werden durch die entstandenen Laufzeitunterschiede phasenverschoben und dadurch möglicherweise ausgelöscht. Dieses Verfahren erfordert ebenfalls eine feste Einhaltung der Hörposition und ist noch dazu empfindlich gegen Kopfdrehungen. Kann ein Hörer nicht die optimale Hörposition einhalten und sitzt außerhalb, bekommt er immer noch eine der Stereo-Aufstellung ähnliche Klangübertragung, allerdings muss mit Klangfärbungen gerechnet werden. thumb

Anwendungen

Der Kunstkopf ist im Prinzip überall einsetzbar, wo es darum geht eine möglichst naturgetreue Aufnahme von dem zu bekommen, was ein Hörer an der Stelle erhalten würde. Daher kommt der Kunstkopf bei Messungen, Hörspielen und, wenn auch selten, bei Musikaufnahmen zum Einsatz. Bei diesen verschiedenen Anwendungsgebieten werden auch verschiedene Kunstkopfmodelle mit verschiedenen Eigenschaften verwendet.

Messungen

Oft werden bei Messungen ganz normale Messmikrofone verwendet, die sich allerdings für viele Anwendungen nicht wirklich gut eignen, da sie eben den räumlichen Eindruck, also auch das menschliche Hörempfinden, bei der Auswertung der akustischen Signale nicht berücksichtigen. Untersuchungen, die menschliche Eigenschaften mit einbeziehen, sind nur mit Hilfe des Kunstkopfes zu realisieren. Bei Messungen in der Industrie wird der Kunstkopf oft als eine Art "Dummy" verwendet, der sich in unmittelbarer Nähe von Explosionen, Unfällen, lauten Maschinen oder ähnlichem befindet. Die Kunstköpfe für Messungen sind meist auch mit speziellen Computerschnittstellen verbunden, um die akustischen Signale auszuwerten. Messungen, die auch noch psychoakustische Parameter, wie zum Beispiel eine Erwartungshaltung des Hörers beinhalten, werden dann meist auch im Zusammenhang mit Hörstudien ausgewertet.

Hörspiele

Vor allem in den 70er Jahren wurde der Kunstkopf auch bei kreativen Hörspielen eingesetzt. Aber auch heute findet man noch vereinzelt Hörspielproduktionen, die mit dem Kunstkopf aufgenommen wurden. Vor allem bei den öffentlich rechtlichen Rundfunkanstalten. Bei Hörspielen kann man ganz deutlich hören, dass alleine die Aufstellung des Kunstkopfes mit in die Handlung des Stückes und die darin aufkommende Stimmung eingeht, was auch bewusst so eingesetzt wird.

Musikproduktionen

Leider gibt es sehr wenige Musikproduktionen, die mit einem Kunstkopf aufgenommen wurden. Das liegt zum einen sicher an den damit verbundenen Kosten, aber auch an der Lautsprecherkompatibilität. Außerdem ist eine sehr gute akustische Umgebung notwendig, die nicht in allen Aufnahmeräumen vorhanden ist. Grundsätzlich ist bei Musikaufnahmen zwischen dem im Rock- und Pop-Bereich üblichen "Take-by-Take-Verfahren" auf mehreren Einzelspuren und reinen Stereo-Aufnahmen zu unterscheiden. Dieses Verfahren ist aber auch bei Kunstkopfaufnahmen möglich. Man muss, bevor man die Aufnahme beginnt, alle Instrumente so um den Kunstkopf verteilen, wie sie später im Stereobild platziert sein sollen. Man kann die einzelnen Instrumente dann auf einem Multitrack-Recorder wie gewohnt nacheinander aufnehmen. Beim späteren Mixdown ist nur darauf zu achten dass man die einzelnen Signale nicht mehr uneingeschränkt mit einem Equalizer bearbeiten darf, da es bestimmte Richtungsbestimmende Frequenzbänder beeinträchtigen könnte, die zur Lokalisierung des Instruments wichtig waren. Auch das nachträgliche Bearbeiten mit dem Pan-Pot ist nicht mehr möglich.

Tonträger in Kunstkopfstereofonie

Auf der LP/CD "Tales of Mystery and Imagination" von "Alan Parsons Project" wurde im Titel "The Fall of the House of Usher" das Gewitter in Kunstkopf-Technik aufgenommen.
- Edgar Froese: "Aqua". LP 1974
- Jane: "Fire, Water, Earth & Air". LP 1976
- Lou Reed: "The Bells", LP 1979
- delta-acoustic-Sampler: "Kunstkopf-Dimensionen", LP 10-130-1
- Code III: "Planet of Man", Delta-Acoustic LP 25-125-1
- Seedog: "We hope to see you", Delta-Acoustic LP 25-126-1
- Kopfsongs: "Folklore", Delta-Acoustic LP 25-127-1
- Golem: "Golem", Delta-Acoustic LP 25-127-1
- alte Musik-Sampler: "Kostproben", Delta-Acoustic LP 25-129-1
- Pearl Jam: "Binaural", CD aus dem Jahr 2000 enthält einige binaurale Stücke

Siehe auch

Artikel zum Weiterlesen

Rundfunktechnische Mitteilungen, 1981: "Zur Theorie der optimalen Wiedergabe von stereofonen Signalen über Lautsprecher und Kopfhörer" Hudde, H.; Schröter JRTM, 1981: "Verbesserungen am Neumann-Kunstkopfsystem" Kürer, R.; Plenge G.: Wilkens H.; Radio Mentor, 1973: "Wiedergabe von Kunstkopfsignalen über Lautsprecher" Funkschau, 1983: "Natürliches Hören mit künstlichem Kopf" Neumann Broschüre: "Der Kunstkopf – Theorie und Praxis" Theile, G.: "Die Bedeutung der Diffusfeldentzerrung für die stereofone Aufnahme und Wiedergabe“ München: Institut für Rundfunktechnik Kohemann, R.; und Genuit K.: "Einsatz der Kunstkopftechnik bei Musikproduktionen"

Weblinks

- [http://www.gras.dk/redir.asp?id=330 KEMAR Kunstkopf - Firma G.R.A.S. Sound & Vibration A/S, Dänemark]
- [http://www.neumann.com/?lang=de&id=current_microphones&cid=ku100_description Kunstkopf "KU 100" - Firma Georg Neumann GmbH, Berlin]
- [http://www.head-acoustics.de/2s-und-v/hms/P-h30-d.htm Kunstkopf "HMS III" - Firma HEAD acoustics GmbH, Aachen]
- [http://www.schoeps.de/D-2004/kfm360.html Kugelflächenmikrofon - Firma Schalltechnik Dr.-Ing. Schoeps GmbH, Karlsruhe] Kategorie:Elektroakustik Kategorie:Psychoakustik Kategorie:Akustik

Aufnahme

Der Ausdruck Aufnahme bezeichnet: #das Beginnen, den Anfang von etwas (Verhandlungsaufnahme) #die Unterbringung, Beherbergung von Menschen in einem Gebäude #die Art und Weise einer Unterbringung, Beherbergung (gute Aufnahme finden) #den Aufnahmeraum für die Anmeldung der zu Unterbringenden, s.a. Rezeption #als militärischer Begriff das Ausweichen von Kräften über eigene Stellungstruppe hinweg, welche das Lösen vom Feind der ausweichenden Kräfte überwacht und ihr Abfließen in den rückwärtigen Raum sichert. #Soziologisch: Die Aufnahme in eine Gruppe bedeutet die Einführung eines neuen Mitglieds in die Gruppe. #das Übernehmen, Annehmen (Aufnahme einer Anleihe) #die Übernahme von etwas in ein Verzeichnis Indexierung #die Protokollierung z.B. eines Unfalls #den Prozess des Fotografierens; #das Ergebnis des Fotografieren, also das Foto bzw. die fotografische Aufnahme; #Technisch: Die Aufnahme einer akustischen, optischen oder sonstigen Begebenheit bezeichnet das Abspeichern auf entsprechenden Trägermedien, siehe auch: Tonstudio #Absorptionsvorgänge. Menschlich: die Aufnahme von Nahrung, Psychologisch: Als Aufnahme von Wissen bezeichnet man das kognitive Verarbeiten.

Lokalisation (Akustik)

Lokalisation von Schallquellen

(Sagittalebene)
unten: 3. Frontalebene]] Unter Lokalisation versteht man das Erkennen von Richtung und Entfernung einer Schallquelle. Die Lokalisation von Schallquellen ist ein Ergebnis des beidohrigen (binauralen) Hörens. Dieser Artikel beschreibt die Lokalisation von Schallquellen beim Menschen. Bei Tieren spielen z.T. noch andere Effekte eine Rolle (z.B. Einfluss von Ohrbewegungen)

Prinzip der Lokalisation im Raum

Im Bild sind die möglichen Ebenen dargestellt, die zur Lokalisation einer Schallquelle im Raum genutzt werden können. Für eine eindeutige Lokalisation sind aber nur folgende Angaben erforderlich:
- ein Einfallswinkel in einer Halbebene
- ein Einfallswinkel in einer vollen Ebene
- eine Entfernung Mit den ersten beiden Angaben kann man winkelmäßig den gesamten Raum aufspannen (Drehen der Halbebene um den Winkel der Vollebene). Dies entspricht auch dem Zusammenspiel der Mechanismen, die das Gehör zur Lokalisation von Schallquellen benutzt. Je nach den Mechanismen, die das Gehör zur Lokalisation benutzt, sind folgende Kategorien zu unterscheiden (Halbebene, Vollebene und Entfernung):
- Bestimmung der seitlichen Einfallsrichtung des Schalls.
Hierzu wertet das Gehör Laufzeit- und Pegeldifferenzen zwischen beiden Ohren aus. Unterschieden werden hierdurch die Richtungen links, geradeaus, rechts. Diese Mechanismen des Gehörs können nicht zwischen vorne und hinten unterscheiden (mit geradeaus ist hier nicht vorne gemeint). Ein Einfallswinkel für die gesamte Horizontalebene kann vom Gehör mit diesen Mechanismen nicht bestimmt werden.
- Bestimmung der medianen Einfallsrichtung des Schalls in der Medianebene.
Hierzu wertet das Gehör Resonanzen des Außenohrs aus. Unterschieden werden hierdurch die Richtungen vorn, oben, hinten und unten - aber nicht rechts und links.
- Entfernung der Schallquelle.
Hierzu wertet das Gehör Reflexionsmuster und Klangfarben auch aus der Erinnerung aus. Mit Hilfe der ersten beiden Mechanismen lässt sich der Raumwinkel bestimmen, unter dem der Schall einfällt und mit Hilfe des letzten Mechanismus die Entfernung. Für die Auswertung einer Einfallsrichtung in der Frontalebene besitzt das Gehör keine direkten Mechanismen. Schallquellen in der Frontalebene werden über die Kombination der Mechanismen für horizontalen Einfallswinkel und Medianebene lokalisiert.

Bestimmung der seitlichen Einfallsrichtung: links, geradeaus, rechts

Zur Bestimmung der seitlichen Einfallsrichtung (Schall links, geradeaus, rechts) wertet das Gehör folgende Informationen aus:
- Laufzeitunterschiede zwischen beiden Ohren (ITD: interaural time difference)
Schall von rechts erreicht das rechte Ohr eher als das linke Ohr.
Hierbei unterscheidet man zwischen der
- Auswertung von Phasenlaufzeiten bei niedrigen Frequenzen
- Auswertung von Gruppenlaufzeiten bei hohen Frequenzen
- Pegelunterschiede zwischen beiden Ohren (ILD: interaural level difference)
Schall von rechts besitzt am rechten Ohr einen höheren Pegel als am linken, da der Kopf das Signal am linken Ohr abschattet. Diese Pegelunterschiede sind frequenzabhängig und nehmen mit steigender Frequenz zu. Bei tiefen Frequenzen unterhalb von ca. 800 Hz werden vor allem Laufzeitunterschiede ausgewertet (Phasenlaufzeiten) , bei hohen Frequenzen oberhalb von ca. 1600 Hz vor allem Pegelunterschiede. Dazwischen liegt ein Überlappungsbereich, in dem beide Mechanismen eine Rolle spielen. Die Qualität der Richtungsbestimmung wird hiervon aber nicht beeinträchtigt.

Auswertung bei tiefen Frequenzen

Bei tiefen Frequenzen sind die Abmessungen des Kopfes (mit einer Wegstrecke d = 21,5 cm von Ohr zu Ohr, entsprechend einer Laufzeit von 0,63 ms) kleiner als die halbe Wellenlänge des Schalls. Hier kann das Gehör Phasenlaufzeiten zwischen beiden Ohren sehr exakt auswerten. Diese Laufzeitunterschiede werden mit ITD = Interaural Time Differences bezeichnet. Die Pegelunterschiede sind hierbei so gering, dass sie keine genaue Auswertung gestatten. Frequenzen unterhalb von 80 Hz sind nicht mehr in ihrer Richtung zu lokalisieren.

Auswertung bei hohen Frequenzen

Bei hohen Frequenzen sind die Abmessungen des Kopfes größer als die Wellenlänge des Schalls. Hier kann das Gehör aus Phasenlaufzeiten die Richtung nicht mehr eindeutig bestimmen. Dafür werden Pegelunterschiede größer, die dann auch vom Gehör ausgewertet werden. Diese Pegelunterschiede werden mit ILD = Interaural Level Differences bezeichnet. Zusätzlich werden (auch bei höheren Frequenzen) Gruppenlaufzeiten zwischen beiden Ohren ausgewertet: Das heißt, setzt ein Schall neu ein, lässt sich aus der Verzögerung des Schalleinsatzes zwischen beiden Ohren die Richtung bestimmen. Dieser Mechanismus ist besonders in halliger Umgebung wichtig. Bei Einsatz des Schalls gibt es einen kurzen Zeitraum, in dem schon der Direktschall den Hörer erreicht, aber noch kein reflektierter Schall. Das Gehör nutzt diesen Zeitraum der Anfangszeitlücke zur Richtungsbestimmung und behält die erkannte Richtung bei, solange aufgrund der Reflexionen keine eindeutige Richtungsbestimmung mehr möglich ist. Diese Mechanismen können nicht zwischen vorne und hinten unterscheiden. Entsprechend kann durch diese Mechanismen auch nicht die gesamte Horizontalebene aufgespannt werden.

Bestimmung der Einfallsrichtung in der Medianebene: vorn, oben, hinten und unten

Das Außenohr des Menschen, das heißt die Ohrmuschel und der Anfang des Gehörgangs wirken als richtungsselektive Filter. In der Struktur der Ohrmuschel werden je nach Schalleinfallsrichtung in der Medianebene unterschiedliche Resonanzen angeregt. Dieses führt dazu, dass jede dieser Richtungen (vorne, oben, hinten, unten) ein unterschiedliches Resonanzmuster besitzt. Das heißt, dass der Frequenzgang der Ohren richtungsspezifische Muster eingeprägt bekommt, die vom Gehör-Gehirn-System ausgewertet werden. Diese Muster im Frequenzgang sind individuell, je nach Form und Größe der eigenen Ohrmuschel. Bekommt man Schall über Kopfhörer dargeboten, der von einem anderen Kopf mit anderen Ohrmuscheln aufgenommen wurde, wird die Erkennung der Richtung in der Medianebene nicht mehr problemlos möglich. Beispiel: Das überwiegende Hinten-Lokalisieren von Kunstkopfaufnahmen und die „Im-Kopf-Lokalisation (IKL)“.

Bestimmung der Entfernung der Schallquelle

Die Bestimmung der Entfernung der Schallquelle ist beim Menschen nur eingeschränkt möglich. Als Indizien für die Entfernungsbestimmung im Nahbereich dienen z.B. extreme Pegelunterschiede (z.B. beim Flüstern in ein Ohr), spezielle Resonanzmuster der Ohrmuschel im Nahbereich. Im Fernbereich ist eine Entfernungsbestimmung nur über Indizien möglich, z.B. Verhältnis von Direktschall D und Raumschall R in Räumen (Reflexionen), oder anhand der Klangfarbe des Schalls. Bei weit entfernten Schallquellen werden Höhen stärker als Bässe durch die Luft gedämpft, was zu spezifischen Klangmustern führt, die für die Entfernungsbestimmung genutzt werden.

Signalverarbeitung

Die Lokalisation von Schallquellen erfolgt in sogenannten Frequenzgruppen. Der Hörbereich ist in ca. 24 Frequenzgruppen eingeteilt, mit jeweils einer Breite von 1 Bark oder 100 Mel. Zur Richtungsbestimmung werden die Signalanteile innerhalb einer Frequenzgruppe gemeinsam ausgewertet. Das Gehör kann die Schallsignale einer lokalisierten Schallquelle aus Umgebungsgeräuschen extrahieren. Zum Beispiel kann sich das Gehör auf einen Sprecher konzentrieren, wenn gleichzeitig andere Sprecher dazwischen reden. Durch diesen auch als Cocktail-Party-Effekt bezeichneten Mechanismus werden Geräusche aus anderen Richtungen, die die Wahrnehmung der gewünschten Schallquelle stören könnten, stark abgeschwächt. Das Gehör erzielt hierbei Verbesserungen des Störabstands von bis zu 9–15 dB; Störgeräusche aus andern Richtungen werden hierdurch nur noch halb bis ein Drittel so laut wahrgenommen, wie sie in Wirklichkeit sind.

Lokalisation in geschlossenen Räumen

In geschlossenen Räumen wirkt nicht nur der Schall aus der Richtung der Schallquelle auf das Gehör ein, sondern auch von den Wänden reflektierter Schall. Zur Richtungsbestimmung wird aber nur der zuerst eintreffene Direktschall, nicht aber der später eintreffende reflektierte Schall vom Gehör ausgewertet (Gesetz der ersten Wellenfront). Hierdurch bleibt eine korrekte Richtungsbestimmung der Schallquelle möglich. Hierzu wertet das Gehör starke zeitliche Änderungen der Lautstärke in verschiedenen Frequenzgruppen aus. Kommt es zu einem starken Anstieg der Lautstärke in einer oder mehreren Frequenzgruppen, handelt es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um den Direktschall einer Schallquelle, die neu einsetzt oder deren Signal die Eigenschaften verändert. Dieser kurze Zeitraum wird vom Gehör zur Richtungsbestimmung (und auch Lautheitsbestimmung) genutzt. Später eintreffende Reflexionen erhöhen die Lautstärke in den betroffenen Frequenzgruppen nicht mehr so stark, so dass hier keine neue Richtungsbestimmung erfogt. Die einmal erkannte Richtung wird dann so lange als Richtung der Schallquelle benutzt, bis aufgrund von stärkeren Lautstärkeanstiegen wieder eine neue Richtungsbestimmung möglich ist (Franssen-Effekt)

Abgrenzung zu anderen Begriffen

In die tägliche Umgangssprache ist das Wort "Lokalisation" aus der Akustik kaum eingegangen. Alles, was mit der Feststellung der Richtung zu tun hat, wird umgangssprachlich undifferenziert mit Ortung bezeichnet. Bei den Fachleuten der Akustik und Tontechnik hat sich jedoch "lokalisieren" und "Lokalisation" für das menschliche Richtungshören durchgesetzt. Orten hat mit "Peilen", wie beim Radar zu tun, wobei immer ein Primär-Signal ausgesendet wird, dessen schwacher, vom Hindernis reflektierter Schall als Sekundärsignal erst zur Richtungs- und Entfernungsmessung herangezogen wird. So ist es auch bei den Fledermäusen: diese orten aktiv, da sie Ultraschall-Laute ausstoßen und die dabei entstehenden Reflexionen zur zur Hinderniserkennung auswerten. Dieses ist beim binauralen Hören des Menschen eindeutig nicht der Fall. Darum orten wir Menschen auch nicht, sondern wir lokalisieren beim Richtungshören. Mit Lateralisation bezeichnet man die Erforschung der Merkmale der Pegel- und Laufzeitdifferenz an den Ohren einzeln und unabhängig voneinander. Die Angabe der Lateralisation ist insbesondere dann sinnvoll, wenn durch eine Beschallung Hörereignisse im Kopf auftreten (z.B. Darbietung von reinen Pegel- und Laufzeitdifferenzen zwischen beiden Ohren über Kopfhörer). In einigen Veröffentlichungen wird die seitliche Auslenkung einer Phantomschallquelle bei Lautsprecher-Stereofonie unrichtig mit "Lateralisation" bezeichnet, anstatt das geeignete Wort "Lokalisation" dafür zu verwenden. Wenn Hörereignisse außerhalb des Kopfes auftreten, ist der Begriff Lokalisation zur Beschreibung der Richtung und Entfernung des Hörereignisses sicherlich sinnvoller.

Lokalisation bei der Stereo-Lautsprecherwiedergabe

Beim Stereohören im Stereodreieck werden die Orte der Phantomschallquellen auf der Lautsprecherbasis durch die Hörereignisrichtung als Auslenkung in Prozent aus der Mitte (Center) lokalisiert und angegeben. Frequenzneutrale Pegeldifferenzen und Laufzeitdifferenzen führen durch Summenlokalisation zu verschiebbaren Phantomschallquellen. Bei der Lautsprecherstereofonie sind frequenzabhängige Pegeldifferenzen zu vermeiden, das sind Spektraldifferenzen, weil diese zu Klangverfärbungen bei seitlichen Schalleinfallsrichtungen führen.
Bei der Stereo-Lautsprecherwiedergabe wird für eine Hörereignisrichtung 100%, entsprechend 30°-Auslenkung aus der Richtung eines Lautprechers eine Pegeldifferenz von etwa Δ L = 18 dB (16 dB bis 20 dB) benötigt.
Bei der Stereo-Lautsprecherwiedergabe wird für eine Hörereignisrichtung 100%, entsprechend 30°-Auslenkung aus der Richtung eines Lautprechers eine Laufzeitdifferenz von etwa Δ t = 1,5 ms (1 ms bis 2 ms) benötigt.

Siehe auch

Weblinks

- [http://www.sengpielaudio.com/LokalisationUndOrtung.pdf Lokalisation und Ortung – gibt es einen Unterschied?] Kategorie:Akustik Kategorie:Elektroakustik Kategorie:Psychoakustik Kategorie:Hören

Stereo

Mit Stereo- zusammengesetzte Worte bezeichnen Dinge, Gegebenheiten oder Techniken, die das Merkmal aufweisen, dass etwas räumlich dargestellt wird. Die Vorsilbe Stereo (griech.) bedeutet fest, räumlich, körperlich. Beispiele:
- für das räumliche Lautsprecher-Hören:
- Stereofonie
- für das räumliche Sehen:
- Stereoskopie
- Stereophotogrammetrie
- sonstige Beispiele:
- Stereokomparator
- Stereometrie
- Stereotypie
- Stereotypie (Buchdruck)
- Stereotypie (Medizin)
- Stereotyp Siehe auch: 2D, 3D, räumlich, raumbezogen, Joint-stereo ja:ステレオ

Lokalisation (Akustik)

Lokalisation von Schallquellen

Prinzip der Lokalisation im Raum

Bestimmung der seitlichen Einfallsrichtung: links, geradeaus, rechts

Auswertung bei tiefen Frequenzen

Auswertung bei hohen Frequenzen

Bestimmung der Einfallsrichtung in der Medianebene: vorn, oben, hinten und unten

Bestimmung der Entfernung der Schallquelle

Signalverarbeitung

Lokalisation in geschlossenen Räumen

Abgrenzung zu anderen Begriffen

Lokalisation bei der Stereo-Lautsprecherwiedergabe

Siehe auch

Weblinks

- [http://www.sengpielaudio.com/LokalisationUndOrtung.pdf Lokalisation und Ortung – gibt es einen Unterschied?] Kategorie:Akustik Kategorie:Elektroakustik Kategorie:Psychoakustik Kategorie:Hören

Stereodreieck

Das Stereodreieck ist ein Begriff aus der Stereowiedergabetechnik. Es hat sich eine allgemein akzeptierte Lautsprecheraufstellung herausgebildet, bei der der Zuhörer mit den Lautsprechern ein gleichseitiges Dreieck bildet, die sogenannte Stereo-Standardaufstellung. Dieses Dreieck hat drei gleiche 60° Winkel; also vom auf der Mittellinie befindlichem Zuhörer aus gesehen stehen die Lautsprecher in einem Winkel von ± 30°. Möchte man den Abstand von der Mitte der Lautsprecher-Verbindungslinie zum Hörer ausmessen, dann ergibt sich dabei als Maß der Verkürzungsfaktor 0,866 von der Lautsprecherbasis, also des Abstands von Lautsprecher zu Lautsprecher, eben der Abmessung der Lautsprecherfront. Für die genauen Abmessungen zur Größe des Standard-Stereodreiecks gibt es keine verbindlichen Vorschriften. In etwa 2,50 m wäre eine mittlere übliche Kantenlänge des Dreiecks für einen Aufbau des Standard-Stereodreiecks in einem Wohnzimmer. Die Lautsprecherbasis wird auch Stereobasis genannt, also Stereo-Lautsprecherbasis. Wird eine Stereo-Aufnahme über zwei Lautsprecher wiedergegeben, die sich etwa in Ohrhöhe vor dem Hörer befinden, so entsteht im Raum eine Schallfeldüberlagerung, die auf der Mittellinie zwischen den Lautsprechern einen Stereo-Höreindruck erzeugt. Im "sweet-spot" in der Mitte vor den Stereo-Lautsprechern sollte sich der Hörer idealerweise befinden. Beim Stereohören wird die Richtung der Lokalisation der Phantomschallquellen auf der linearen Verbindungslinie zwischen den Stereo-Lautsprechern (Lautsprecherbasis) mit Hörereignisrichtung bezeichnet und in Prozent aus der Mitte (Center) angegeben. Die Lautsprecherrichtung L oder R ist 100 %. Das Center ist 0%. Genau die Mitte zwischen L und C ist HL (halblinks) = Hörereignisrichtung 50 %. Mit Nahfeldabhören (Nearfield Monitoring) wird ein Abhören über ein gleichseitiges Stereodreieck mit weniger als 1,50 m Kantenlänge bezeichnet. Die Lautsprecher werden dabei genau auf den Hörplatz (Ohren) ausgerichtet, wobei auf maximalen Abstand der Lautsprecher und dem Abhörplatz zu den Begrenzungsflächen - also den Wänden - zu achten ist. Man sollte sich klarmachen, dass die Stereotechnik mit zwei Schall überlagernden Lautsprechern ein unnnatürlicher Effekt ist, also nicht in der Natur vorkommt; denn für eine Phantomschallquelle im Center kommen von beiden Lautsprechern gleichphasige und gleichpegelige Signale, die sich an den Ohren überlagern. Trotzdem kann man sich nur wundern, dass das Stereoverfahren an sich wirklich gut funktioniert. Somit ist die Kampagne von "Natural Stereo" widersinnig, denn es kann kein natürliches Stereo geben. In Amateurkreisen gibt es neuerdings für Lautsprecher nur noch das Wort "Boxen", das von den Plastik-Brüllboxen für Tele-Spiele über Multimedia-Computer herstammt. Diese preisgünstigen Boxen haben mit einer qualitätsmäßigen Lautsprecher-Wiedergabe für HiFi-Stereofonie nichts zu tun, was oft nicht bemerkt wird. Wenn man also nicht die kleinen schlecht klingenden Multimedia-Plastikwürfel meint, dann sollte man schon bezeichnenderweise Lautsprecher oder zur etwas gehobeneren "Studioabhöre" auch Monitore sagen. Die Stereoaufnahmen, die über Lautsprecher abgehört werden, müssen über Kopfhörer ziemlich anders klingen, denn es liegen vollständig andere Hörbedingungen (Hörverhältnisse) vor. Ein Lautsprecher schallt auf zwei Ohren mit den Ohrmuscheln, dem Kopf und dem Rumpf und eine Kopfhörermuschel schallt völlig getrennt nur auf ein Ohr ohne Wirkung der Ohrmuschel, des Kopfes und des Rumpfes.

Siehe auch

Weblinks

- [http://www.sengpielaudio.com/PraktischeDatenZurStereo-Lokalisation.pdf Praktische Daten zur Lokalisation von Phantomschallquellen bei "Intensitäts"- und Laufzeit-Stereofonie im Stereodreieck] Kategorie:Elektroakustik

Schallereignis

Der Begriff Schallereignis wird ausschließlich für die physikalische Seite des Hörvorgangs verwendet. Mit den Begriffen, wie Schallquelle, Schallsignal, Schallwelle sind immer physikalische Phänomene gemeint. Dagegen wird das akustisch Wahrgenommene, das Gehörte, durch die Vorsilbe "Hör-", vorwiegend in der Zusammensetzung "Hörereignis" gekennzeichnet. Das ist die Lokalisation der Schallquelle. Verbreitet ist die Auffassung, dass die Hörereignisse durch Schallereignisse bedingt oder hervorgerufen würden. Hörereignisse kommen auch vor, wenn keine mechanischen Schwingungen oder Wellen nachweisbar sind. Beispiele sind bestimmte Ohrerkrankungen, wobei Rauschen und bestimmte Töne im Ohr wahrgenommen werden. Wie ein Schallereignis von einem Menschen wahrgenommen wird mit dem Beriff Hörereignis beschrieben. Hörereignisse sind der zentrale Untersuchungsgegenstand der Psychoakustik als Hörversuch. Hierbei wird insbesondere der Zusammenhang zwischen physikalischen Schallfeldgrößen und den entsprechenden Wahrnehmungen von Versuchspersonen untersucht. Hieraus lassen sich wiederum Rückschlüsse auf die Verarbeitungsmethoden des menschlichen Gehörs ziehen.

Beziehungen zwischen Hörereignissen und Schalleignissen

Siehe auch

Hörereignis | Lärm | Hörversuch Kategorie:Akustik Kategorie:Psychoakustik Kategorie:Hören

Hörereignis

Mit dem Begriff Hörereignis wird beschrieben, wie ein Schallereignis von einem Menschen wahrgenommen wird. Dieser Terminus wurde von Prof. Dr. Ing. Jens Blauert (Lehrstuhl für Allgemeine Elektrotechnik und Akustik der Fakultät Elektrotechnik der Ruhr-Universität Bochum) im Jahre 1966 eingeführt, um eine saubere begriffliche Trennung vom Schallereignis zu gewährleisten. Ein Hörereignis ist der auditive Wahrnehmungsgegenstand. Hörereignisse sind der zentrale Untersuchungsgegenstand der Psychoakustik. Untersucht wird hierbei in Hörversuchen insbesondere der Zusammenhang zwischen physikalischen Schallfeldgrößen und den entsprechenden Wahrnehmungen von Versuchspersonen. Hieraus lassen sich wiederum Rückschlüsse auf die Verarbeitungsmethoden des menschlichen Gehörs ziehen. Aspekte der Untersuchungen von Hörereignissen können sein:
- Kommt es zu einem Hörerignis?
Ist ein bestimmter Schall wahrnehmbar?
=> Bestimmung von Wahrnehmungsschwellen, wie Hörschwellen, Mithörschwellen usw.
- Welchen Charakter hat ein Hörereignis?
=> Bestimmung von Lautheit, Tonheit, Klang, Rauhigkeit, Schwankungsstärke
- Wie ist der räumliche Eindruck des Hörereignisses?
=> Bestimmung von Lokalisation, Lateralisation, Hörereignisrichtung, Halligkeit
- Wann kommt es zu unterschiedlichen Hörererignissen?
Wie hoch sind die Auflösungsmöglichkeiten des Gehörs?
=> Bestimmung von Unterschiedsschwellen, wie Just Noticable Difference (JND).

Beziehungen zwischen Schallereignissen und Hörereignissen

Schallereignis und Hörereignis sind miteinander in bestimmter Weise gekoppelt. Die genauestmögliche Beschreibung gibt an, dass bestimmte, jeweils genau erläuterte Hörereignisse unter bestimmten Umständen miteinander oder nacheinander vorkommen. Für Hörereignisse wie Schallereignisse gilt, dass sie räumlich, zeitlich und bezüglich ihrer Eigenschaften bestimmt sind.

Siehe auch

Ohr

Das Ohr ist ein Sinnesorgan, ein Sensor, mit dem akustische Signale, also Schall, Töne, Geräusche als dem normalen Luftdruck überlagerter Schallwechseldruck wahrgenommen werden.

Ohren allgemein

Viele Tiere haben Ohren, Aufbau und Platzierung der Ohren sind bei den verschiedenen Arten jedoch ganz unterschiedlich. Bei Heuschrecken sitzen die Ohren am Hinterleib, bei Zikaden an den Beinen und bei Mücken an den Fühlern. Einige Eidechsen- und Salamanderarten hören mit Brustkorb und Lunge. Nicht immer sind äußere Ohren vorhanden, wenn der Gehörsinn vorhanden ist, zum Beispiel bei Schlangen und einigen Robbenarten. Der Hörbereich (Hörzone) des menschlichen Ohrs reicht von etwa 16 Hertz bis maximal 20.000 Hertz in ganz jungen Jahren, wobei im Alter das Hörvermögen für hohe Frequenzen nachlässt. Unter anderem können Elefanten noch tiefere Frequenzen wahrnehmen, den so genannten Infraschall, während eine Reihe von Tieren, zum Beispiel Hunde, Delfine und Fledermäuse noch wesentlich höhere Frequenzen (den Ultraschall) hören können. Eine Aufgabe der Ohren ist die Orientierung im Raum, das heißt Schallquellen zu lokalisieren, also deren Richtung und Entfernung zu bestimmen. Seitlich einfallender Schall erreicht das zugewandte Ohr eher als das abgewandte und ist dort lauter, da das abgewandte Ohr durch den Kopf abgeschattet wird. Diese Laufzeit- und Pegeldifferenzen zwischen beiden Ohren werden vom Gehirn ausgewertet und zur Richtungsbestimmung genutzt. Darüber hinaus erzeugt die Ohrmuschel je nach Richtung spezifische spektrale Veränderungen des Frequenzgangs, die ebenfalls ausgewertet und zur Richtungsbestimmung benutzt werden. Viele Lebewesen, wie auch der Mensch, können zwar vorhandene Schallquellen lokalisieren, benötigen aber zur Orientierung noch den Gesichtssinn. Dem gegenüber nutzen insbesondere Delfine und Fledermäuse den Gehörsinn zu einem vollständig entwickelten Orientierungssystem. Beide stoßen hochfrequente Töne aus (bis 200 kHz) und orientieren sich anhand des Echos. Diese aktive Verfahren zur Orientierung nennt man Ortung. Bei den Fledermäusen hat das Gehör die Augen praktisch ersetzt, die in der Dunkelheit von keinem großen Nutzen sind.

Das Ohr des Menschen

Aufbau

Dunkelheit Beim Menschen wird das Ohr in drei Bereiche eingeteilt:
- Das Außenohr umfasst die Ohrmuschel, das Ohrläppchen und den äußeren Gehörgang. Es dient in erster Linie dem Einfang des Schalls und in zweiter Linie der richtungs- und frequenzabhängigen Filterung.
- Zum Mittelohr gehört das Trommelfell und die Gehörknöchelchen (Hammer, Amboss und Steigbügel). Die eustachische Röhre auch Tube genannt,verbindet Mittelohr und Nasenrachenraum. Im Mittelohr findet eine mechanische Impedanzwandlung statt, die eine optimale Übertragung des Signals vom Außenohr zum Innenohr ermöglicht.
- Das Innenohr besteht aus der Gehörschnecke, in der der Schall in Nervenimpulse umgesetzt wird, und dem Labyrinth, das als Gleichgewichtsorgan dient. Gehörschnecke und Labyrinth sind ähnlich gebaut: Beide sind mit einer Flüssigkeit gefüllt und besitzen Haarzellen, bei denen feine Härchen in die Flüssigkeit reichen. Durch Bewegungen der Flüssigkeit werden die Härchen gebogen und lösen dabei Nervenimpulse aus.Diese Haarzellen (Cilien) sind zylinderförmig und haben ihren Namen von etwa 30 bis 150 harrartigen, aus Stereocilien und Kinocilium bestehenden Fortsätzen am oberen Ende der Zelle.Am unteren Ende befindet sich eine Synapse mit einem sensorischen Neuron. Diese schüttet schon im Ruhezustand Neurotransmitter aus. Wird nun durch Wendung oder Beschleunigung der Haarfortsatz in Richtung Stereocilien ausgelenkt vermehrt sich die Menge der Neurotransmitter, in Richtung des Kinocilium verringern sich die Transmitter.Cilien reagieren somit nicht nur auf Verformung der Haarfortsätze, sondern auch auf Richtungsveränderung. Die Haarfortsätze sind mit einer Art Galertschicht überzogen, auf die Calciumkarbonat aufgelagert sind, wodurch die Auswirkung von Bewegung verstärkt werden soll. Die Wahrnehmung von akustischen Signalen wird wesentlich davon bestimmt, wie Schallschwingungen auf ihrem Weg vom Außenohr über das Mittelohr hin zu den Nervenzellen des Innenohrs jeweils umgeformt und verarbeitet werden.

Eigenschaften

Das menschliche Gehör kann akustische Ereignisse nur innerhalb eines bestimmten Frequenz- und Schalldruckpegelbereichs wahrnehmen. Zwischen der Hörschwelle und der Schmerzschwelle liegt die Hörfläche. Die Empfindlichkeit des Ohrs ist außerordentlich. Aber ebenso die Toleranz gegenüber Lärm. Der leiseste wahrnehmbare Schalldruck ist etwa 20 Mikro-Pascal (2·10^-5 Pa), das entspricht L_p = 0 dBSPL Schalldruckpegel. Diese Schalldruckveränderungen Δ p werden über das Trommelfell übertragen und im Ohr-Gehirnsystem zum Höreindruck gewandelt. Weil das Trommelfell als Sensor mit dem Ohrsystem die Eigenschaften eines Schalldruckempfängers hat, beschreibt der Schalldruckpegel als Schallfeldgröße die Stärke des Höreindrucks am Besten. Die Schallintensität J in W/m² ist als Schallenergiegröße hingegen nicht geeignet den Höreindruck zu beschreiben; aufgrund der komplexen Impedanz des Außen- und Mittelohres bei gleichem Schalldruckpegel. Gleiches gilt sinngemäß für die Schallschnelle. Die Schallleistung, die das menschliche Gehör aufnimmt, ist äußerst gering. Der leiseste wahrnehmbare Schall erzeugt eine Leistung von weniger als 10^-17W im Innenohr. Innerhalb einer zehntel Sekunde, die das Ohr braucht, um dieses Signal in Nervenimpulse umzusetzen, wird durch eine Energie von etwa 10^-18Joule schon ein Sinneseindruck erzeugt. Daran wird deutlich, wie empfindlich dieses Sinnesorgan eigentlich ist. Die Schmerzgrenze liegt bei über 120 dBSPL, das ist der millionenfache Schalldruck des kleinsten hörbaren. Dennoch oder gerade deswegen ist das Ohr sehr empfindlich, vor allem das Innenohr nimmt bei lautem Schalldruck Schaden. Beim natürlichen Hören und bei der Kopfhörer-Stereofonie spielt der Ohrabstand [http://www.sengpielaudio.com/DerOhrabstand-Welcher.pdf] eine Rolle. .

Krankheiten

Das menschliche Ohr kann auf verschiedenartige Weisen erkranken, die jeweils sehr spezifisch sind für den betroffenen Teil des Ohres. Das Außenohr ist durch seine relativ dünne Haut im Gehörgang und in der Ohrmuschel empfänglich für Infektionen mit Bakterien oder Pilzen. Diese führen zur häufig beobachteten Ohrenentzündung oder Otitis. Durch geschwächte Abwehr und mangelhafte Behandlung kann die Infektion auf den Knochen, der den Gehörgang umgibt, übergreifen und eine Vereiterung desselben verursachen. Man spricht dann von einem Cholesteatom, das nur operativ behandelt werden kann. Auch das Mittelohr kann von einer Entzündung und Vereiterung betroffen sein. Diese erzeugen oft einen Überdruck im Mittelohr, weil die Eustachische Röhre anschwillt und die Entzündungsprodukte nicht abfließen können. Durch den Überdruck entsteht am Trommelfell eine Dehnung, die große Schmerzen verursacht. Durch die Infektion können auch die Gehörknöchelchen angegriffen und zerstört werden. Das Mittelohr kann weiterhin durch sehr große Schalldrücke beschädigt werden, wie sie bei Explosionen entstehen. Zusammen mit den anderen hieraus entstandenen Schäden spricht man vom Knalltrauma. Die häufigsten Erkrankungen des Innenohres treten im Zusammenhang mit dauerhafter Lärmbelastung und Knalltraumata auf. Hierbei werden zuerst die äußeren und später auch die inneren Haarzellen geschädigt. Die Umwandlung der mechanischen Reize in Nervenimpulse ist dann nicht mehr möglich und eine Schwerhörigkeit stellt sich ein. In diesem Zusammenhang tritt auch oft Tinnitus auf. Weiterhin ist das Innenohr Ziel von vor allem viralen Infektionen, wie Meningitis, Masern und Mumps. Siehe auch: Otosklerose. Zur Diagnostik von Erkrankungen des Ohres stehen neben den allgemein üblichen Methoden der Medizin wie Röntgenuntersuchungen, serologischen und visuellen Untersuchungen auch eine Vielzahl von Hörtests zur Verfügung. Die Techniken zur Untersuchung der Hörfähigkeit werden unter dem Begriff Audiometrie zusammengefasst. Ein Ergebnis eines Hörtests, der das Hörvermögen bei verschiedenen Frequenzen untersucht, nennt sich Audiogramm. Aus diesem lässt sich meist die Hörschwelle ablesen.

Richtungshören beim natürlichen Hören

Um Richtungen wahrzunehmen, wertet das Gehör Laufzeit- und Pegeldifferenzen zwischen beiden Ohren aus. Zusätzlich werden beim natürlichen Hören die spektralen Veränderungen ausgewertet, die richtungsabhängig durch das eigene Außenohr erzeugt werden. Dabei werden zur Abschätzung von Entfernungen spektrale Eigenschaften des Schalls und (in Räumen) das Verhältnis zwischen Direktschall und reflektiertem Schall ausgewertet. Um das Richtungshören zu testen und um akustische Signale auf die Auswirkungen auf die seitliche Richtungsauslenkung zu untersuchen, werden oft beiden Ohren unterschiedliche Test-Signale über Kopfhörer angeboten. Dieses nennt man Lateralisation. Gegenstand der Untersuchung ist hier meistens der Einfluss von Laufzeit (ITD) und Pegeldifferenzen (ILD) auf das Richtungshören. Lokalisation gilt dagegen für die Richtungs- und Entfernungszuordnung eines Hörereignisses beim natürlichen Hören und beim Lautsprecherhören. Der maximale Laufzeitunterschied (Laufzeitdifferenz) zwischen den Ohren entspricht etwa Δ t = 0,63 ms = 630 µs, was einer Schallwegstrecke von d = Δ t / c = 21,6 cm bei einer Schallgeschwindigkeit von c = 343 m/s bei 20 °C entspricht.

Siehe auch

Sinne | Gehörlosigkeit

Weblinks

- [http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus/physiologie/inhaltphysio.htm Physiologie des Ohres]
- [http://www.digitalefolien.de/biologie/mensch/sinne/ohr.html Das Ohr - mit Arbeitsblättern für die Schule]
- [http://www.sengpielaudio.com/DerOhrabstand-Welcher.pdf Der Ohrabstand - Welcher denn?] Kategorie:Akustik ! Kategorie:Hals-Nasen-Ohrenheilkunde Kategorie:Sinnesorgan ja:耳 ko:귀

Schalldruckpegel

Der Schalldruckpegel, vereinfacht aber physikalisch mehrdeutig auch Schallpegel genannt, ist ein logarithmisches Maß zur Beschreibung eines Schallereignisses, das zu den Schallfeldgrößen gehört.

Definition

Der Schalldruckpegel L_p (L von engl. level: „Pegel“ und p von engl. pressure: „Druck“), beschreibt das logarithmierte Verhältnis des quadrierten Schalldrucks eines Schallereignisses zum Quadrat eines auf
:p₀ = 20 µPa = 2 ·10^-5 Pa festgelegten Referenzwertes. Hierbei entspricht der Bezugswert ungefähr der Hörschwelle des menschlichen Ohres bei einer Frequenz von 1000 Hz. Das Ergebnis wird in Dezibel (Abkürzung dB) angegeben. :

L_p=10\, \log_\left(\frac\right) \mathrm = 20\, \log_\left(\frac\right) \mbox

. Das Dezibel (dB) ist also keine physikalische Einheit sondern eine logarithmische Größe, die einen Pegel relativ zu einer Bezugsgröße angibt. Ein negativer Pegel bedeutet, dass die Größe kleiner als die Bezugsgröße ist. Teilweise ist es üblich, bei der Angabe eines absoluten Pegels zur Kennzeichnung des Schalldruckpegels den Zusatz „SPL“ (sound pressure level) zu benutzen, z. B. L_p = 74,5 dB SPL.

Messung

Die Messung des Schalldruckpegels kann mit Mikrofonen erfolgen. Die Richtcharakteristik solcher Mess-Mikrofone ist im Allgemeinen kugelförmig. Für binaurale Aufnahmen stehen Kunstköpfe zur Verfügung. Der messbare Pegelbereich beginnt nicht wesentlich unter 0 dB und endet bei ca. 150 bis 160 dB, da für höhere Schallpegel die Gesetze der Akustik nicht mehr anwendbar sind. Die akustische Theorie geht davon aus, dass die Luftdruckschwankungen durch den Schall um Größenordnungen kleiner sind als der Atmosphärendruck, denn nur dann ergeben sich lineare Beziehungen zwischen den Schallfeldgrößen. Für noch höhere Wechseldrücke werden alle Beziehungen nichtlinear; Schallgeschwindigkeit und Luftdichte sind nicht mehr konstant, sondern werden ebenfalls zu Wechselgrößen. Bei niedrigen Schalldrücken irrelevante Einflüsse wie die Wärmeleitfähigkeit der Luft oder Effekte beim Aufreißen von Inter-Molekülbindungen werden dann wesentlich.

Wahrnehmung durch den Menschen

Bei mittleren und hohen Pegeln und Frequenzen wird ein Schalldruckpegel-Unterschied von 10 dB in etwa als doppelte Lautstärke wahrgenommen. Unterschiede von 3 dB sind deutlich hörbar. Kleinere Schallpegelunterschiede sind meist nur bei direktem Vergleich erkennbar. Hohe Schalldruckpegel verursachen Unwohlsein und Schmerzempfindungen. Die Unwohlseinsschwelle liegt bei etwa 120 dB, die Schmerzschwelle wird mit 120 dB bis 140 dB (alle unbewertet) angegeben. Die wahrgenommene Lautstärke hängt hierbei nicht nur vom Schalldruckpegel ab, sondern auch vom Spektrum des Schallsignals und von dessen zeitlichem Verlauf. So werden Einzeltöne wesentlich lauter wahrgenommen als breitbandige Schallsignale mit gleichem Schalldruckpegel. Auch werden Schallsignale mit stark veränderlichem Pegel wesentlich lauter wahrgenommen als gleichförmige Schallsignale mit gleichem Mittelungspegel. Ursache hierfür sind die Eigenschaften des menschlichen Innenohrs (Verdeckung, Zeitverhalten von Nervenzellen). Zur Gewinnung von Messergebnissen, die eine gewisse Annäherung an den Höreindruck des menschlichen Ohres widerspiegeln, werden unter Zuhilfenahme spezieller Filterfunktionen und Zeitkonstanten häufig bewertete Schalldruckpegel ermittelt.

Abhängigkeit von der Messentfernung

Bei Immissionsmessungen wird der Schalldruckpegel an dem Ort gemessen, an dem er auf den Menschen einwirkt. Ein Beispiel ist die Messung des Schalldruckpegels in einem Haus, welches sich in der Einflugschneise eines Flughafens befindet. Bei Immissionsmessungen ist die Anzahl der vorhandenen Schallquellen sowie deren Abstand vom Messpunkt unerheblich. Bei Emissionsmessungen wird dagegen untersucht, welchen Schall eine bestimmte Schallquelle verursacht (z. B. Messung des Geräusches, das ein Flugzeug eines bestimmten Typs abstrahlt). Da der Schalldruckpegel immer von der Entfernung zur verursachenden Schallquelle abhängt, ist bei Emissionsmessungen neben der Angabe des gemessenen Pegels unbedingt auch die der Entfernung erforderlich, in der die Messung durchgeführt wurde. Als Alternative wird bei Emissionsmessungen an der Störquelle oft der Schallleistungspegel angegeben, der entfernungs- und raumunabhängig ist, da er die gesamte, in alle Richtungen abgestrahlte Schallleistung der betreffenden Quelle ausdrückt. Der Schalldruckpegel, der in einer bestimmten Entfernung von der schallemittierenden Störquelle erzeugt wird, kann aus dem Schallleistungspegel leicht berechnet werden. In dieser Rechnung müssen allerdings die örtlichen Gegebenheiten der Szene, für die die Berechnung gelten soll, berücksicht werden. Bei punktförmigen Schallquellen (sowie im allgemeinen bei in alle Raumrichtungen gleichmäßig abstrahlenden Quellen) nimmt der Schalldruckpegel um ziemlich exakt 6 dB pro Abstandsverdopplung ab. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass sich der Schalldruck umgekehrt proportional zum Abstand r von der Schallquelle verhält (nach dem sogenannten 1/r-Gesetz). Rechnerisch lässt sich dieser Zusammenhang leicht aus der Berechnungsformel für Schalldruckverhältnisse in Dezibel nachvollziehen: :

\Delta L = 10 \cdot log_ ^2\,dB = 20 \cdot log_ \left(\frac\right)\,dB

Wenn also gemäß 1/r-Gesetz gilt: p₂/p₁ = r₁/r₂, so gilt für eine Verdopplung des Abstands (d.h. r₂ = 2·r₁): :

\Delta L = 10\,\cdot\,log_ ^2\,dB = 20\,\cdot\,log_ \,dB = -20\,\cdot\,log_ \,dB = -6,021\,dB \approx -6\,dB

Gelegentlich wird behauptet, dass der Schalldruck mit 1/r² abnähme. Dies gilt jedoch nur für quadratische Größen, wie z. B. für die Schallintensität. Auch hier ergibt sich bei Abstandsverdopplung aber wieder eine Pegeldifferenz von 6 dB, da hier gilt: ΔL_I = 10 · log₁₀(1/4) dB = –6,021 dB.

Beispiele für Schalldruckpegel

Da der Schalldruck innerhalb eines Schallfeldes sehr unterschiedlich sein kann (Ausnahme: Diffusfeld), muss für eine verlässliche Interpretation des Messergebnisses die Entfernung des Messmikrofons von der Störquelle stets angegeben werden.

Addition der Schalldruckpegel zweier (inkohärenter) Schallquellen

Zwei inkohärente Schallquellen mit gleichem Pegel ergeben eine Schalldruckpegel-Zunahme um 3 dB gegenüber einer Schallquelle. Zwei 80-dB-Schallquellen erzeugen zusammen 83 dB SPL. Siehe: [http://www.sengpielaudio.com/Rechner-spl.htm Schallpegeladdition von akustischen Schallquellen]

Weblinks

- [http://www.sengpielaudio.com/Berechnungen.htm Tontechnik-Rechner für Schalldruck, Schallpegel und andere Akustik-Berechnungen] Kategorie:Akustik Kategorie:Elektroakustik Kategorie:Wellenlehre

Lokalisationsschärfe

Die Lokalisationsschärfe gehört zu den psycho-akustischen Bestimmungen (Messungen). Die Definition der Lokalisationsschärfe lautet: die kleinste Änderung eines oder mehrerer bestimmter Merkmale des Schallereignisses, die gerade zu einer wahrgenommenen Ortsänderung des Hörereignisses führt. Sie kennzeichnet die Tatsache, dass der Hörraum weniger differenziert ist als der Schallquellenraum. Die räumliche Auflösung des Gehörs ist geringer, als die mit physikalischen Messtechniken erzielbar ist. Als Lokalisationsschärfe bezeichnen wir - wie in der Psychoakustik üblich - diejenige Ortsänderung der Schallquelle, bei der gerade 50% der Versuchspersonen eine Änderung des Hörereignisortes bemerken. Als Schwellendefinition kann man angeben 1 = scharf: schmal, präzise, genau, gut fokussiert und 6 = unscharf: breiter, unklar, räumlicher, schlecht fokussiert. Die Lokalisationsschärfe liegt bei rund 1°. Sie hängt von der Signaldauer, dem Schallquellenort, dem Schalldruckpegel und dem übertragenen Frequenzbereich ab. Es gibt die Bestimmung der Lokalisationschärfe beim natürlichen Hören und bei der Stereo-Wiedergabe. Die "Abbildungsschärfe" ist die der Abbildung zwischen den Lautsprechern zugeordnete Lokalisationsschärfe. Das Optimum an Abbildungsschärfe stellt ein einziger Lautsprecher dar. Auch wenn es erstrebenswert erscheint, bei der Stereoaufnahme Phantomschallquellen immer mit der besten Lokalisationschärfe zu erzeugen, so sprechen doch künstlerische Erwägungen bisweilen dagegen.

Siehe auch

Weblinks

- [http://www.sengpielaudio.com/StereoAbbildungLokalisationsschaerfe.pdf Stereo-Abbildung und Lokalisationsschärfe]
- [http://www.sengpielaudio.com/Lokalisationsschaerfe.pdf Lokalisationsschärfe der Hörereignisse auf der Lautsprecherbasis bei verschiedenen Stereofonie-Aufnahmeverfahren] Kategorie:Elektroakustik

Horizontalebene

Als Transversalebene oder auch Horizontalebene bezeichnet man in der Medizin diejenige Oben-Unten-Ebene, in der Bewegungen um die eigene Längsachse durchgeführt werden. Es ist die im Bild gelb dargestellte Ebene. Alle zu ihr parallelen Ebenen (d.h. nach Oben oder Unten verschobenen Ebenen), werden ebenfalls als Transversalebenen bezeichnet.
Siehe auch: Sagittalebene, Frontalebene, Lage- und Richtungsbezeichnungen Kategorie:Anatomie

Medianebene

Als Sagittalebene - von lat. sagitta (Pfeil) - wird in der Medizin eine seitliche Ansicht des Körpers bezeichnet, also die sich von vorne nach hinten (bzw. umgekehrt) erstreckende Ebene. Im Bild stellt die rote Fläche die Sagittalebene dar, die auch mit Medianebene bezeichnet wird. Orientiert am Bild wären mögliche translatorische Bewegungen innerhalb der Sagittalebene die Translation nach vorn bzw. hinten und die Translation nach oben bzw. unten. Mögliche rotatorische Bewegungen um die sagittale Achse (senkrecht zur Ebene) wäre das Beugen (Flexion) bzw. Strecken (Extension) des Männchens. Denkt man sich eine Schnittfläche, die beim Menschen vom Mittelscheitel bis zwischen beide Füße reicht, wird damit eine Sagittalebene gebildet. Tatsächlich sind alle parallelen, d.h. die auf der West-Ost-Achse dazu verschobenen Ebenen ebenfalls Sagittalebenen. Auf dem Bild verläuft eine dieser möglichen Sagittalebenen, die Medianebene durch die Körpermitte (Süd-Nord-Richtung). Die Schnittflächen einer Körperhälfte bildet eine Sagittalebene des Körpers, in diesem Fall die Medianebene. Siehe auch: Frontalebene, Transversalebene, Lage- und Richtungsbezeichnungen Kategorie:Anatomie

Kopf

Der Begriff Kopf bezeichnet:
- den obersten bzw. vordersten Körperteil eines Lebewesens, siehe Schädel
- den rundlichen oberen Teil eines Gegenstandes
- eine Wuchsform des Kohls
- den wichtigsten Teil
- die obere Ecke eines Schratsegels
- einen Bestandteil einer Phrase oder eines Satzes
- den Anführer einer Gruppe, Band, eines Teams o.ä. Siehe auch: Enthauptung, Kopffüßer, Kopfhaut, Kopfjäger, Doppelkopf, Kehlkopf, Pfeifenkopf, Briefkopf

Lokalisation (Akustik)

Lokalisation von Schallquellen

Prinzip der Lokalisation im Raum

Bestimmung der seitlichen Einfallsrichtung: links, geradeaus, rechts

Auswertung bei tiefen Frequenzen

Auswertung bei hohen Frequenzen

Bestimmung der Einfallsrichtung in der Medianebene: vorn, oben, hinten und unten

Bestimmung der Entfernung der Schallquelle

Signalverarbeitung

Lokalisation in geschlossenen Räumen

Abgrenzung zu anderen Begriffen

Lokalisation bei der Stereo-Lautsprecherwiedergabe

Siehe auch

Weblinks

- [http://www.sengpielaudio.com/LokalisationUndOrtung.pdf Lokalisation und Ortung – gibt es einen Unterschied?] Kategorie:Akustik Kategorie:Elektroakustik Kategorie:Psychoakustik Kategorie:Hören

Frontalebene

Als Frontalebene (auch coronare Ebene) bezeichnet man in der Medizin die bei einer Vorderansicht des Menschen sichtbare Bewegungsebene; Bewegungen in dieser Vorn-Hinten-Ebene finden also von links nach rechts bzw. umgekehrt statt. Auf dem Bild verläuft diese hellblaue Frontalebene durch die Körpermitte (Ost-West-Richtung). Alle parallelen Ebenen zu ihr, d.h. auf der N-S-Achse verschobene Ebenen, sind ebenfalls Frontalebenen. Bei einer Brille liegen die Brillengläser auf der Frontalebene. Liegt man flach auf dem Rücken, bildet die Unterlage eine Frontalebene.
Siehe auch: Sagittalebene oder Medianebene und Transversalebene. Kategorie:Anatomie

Interaurale Signale

Interaurale Signale werden die an den Ohren erscheinenden Schallsignale genannt (Jens Blauert). Das sind also die Ohrsignale, denn das Wort "interaural" heißt "zwischen den Ohren". Vom Gehirn werden speziell bei jedem Menschen (und bei allen beohrten Lebewesen) an den Ohren entstehende frequenzabhängige Pegeldifferenzen (Spektraldifferenzen) ILD und dem Ohrabstand entsprechende Laufzeitdifferenzen ITD ausgewertet. Diese aus dem englischen kommenden Abkürzungen bedeuten ILD = Interaural Level Difference und ITD = Interaural Time Difference und sind in der Tontechnik eingeführt. Dabei ist ITD_max = 0,63 ms, was sich aus den Abmessungen eines mittleren Kopfes ergibt. Für eine Tonaufnahme müssen diese Signale an einem binauralen = zweiohrigen Kunstkopf von Mikrofonen (Sensoren) hinter den (Kunst-) Ohrmuscheln hergestellt werden, die dann unbedingt über Kopfhörer abgehört werden müssen. Im englischsprachigen Raum heißt diese Kopfhörer-Stereofonie unverwechselbar Binaural "Recording and Reproduction". Dagegen wird unter "stereophony" dort allein die Lautsprecher-Stereofonie verstanden. Im Gegensatz zu den speziell frequenzabhängigen interauralen Signalen (zwischen den Ohren) - auch beim natürlichen Hören - stehen die Interchannel-Signale (zwischen den Lautsprecher-Kanälen), die bei der üblichen Tonaufnahme als Stereo-Lautsprechersignale erzeugt werden. Diese Signale zwischen den Lautsprechern sind frequenzunabhängige (frequenzneutrale) Pegeldifferenzen Δ L, sowie Laufzeitdifferenzen Δ t. Beide Verfahren stehen sich gegenüber und sind klar auseinanderzuhalten. Geschieht das nicht, dann gibt es hörbare Probleme: Kunstkopf-Aufnahmen, die über Stereo-Lautsprecher wiedergegeben werden und übliche Stereo-Mikrofonaufnahmen, die über Kopfhörer eingespielt werden, müssen ein in Klangfarbe und Richtungsabbildung verändertes falsches Klangbild liefern. Es ist müßig, eine Kompatibilität (Übereinstimmung) herbeizureden, die hierbei nicht vorhanden ist. Es gibt zahlreiche Versuche mit Laufzeit-Übersprechkompensationen (Crosstalk Canceller) und Filterentzerrung, um Kunstkopfaufnahmen, wenn auch nur für einen relativ kleinen Abhörbereich, für Stereo-Lautsprecherwiedergabe anhörbar zu machen (Transaural-Stereo). Umgekehrt gibt es Versuche mit Laufzeit- und Filter-Entzerrung, um Stereo-Mikrofonaufnahmen auch für Kopfhörerwiedergabe anhörbar aufzubereiten, d.h. um besonders die "Im-Kopf-Lokalisation" zu beseitigen. Nach der "Duplex-Theorie" von Lord Raleigh (J. W. Strutt 1907) gehört zum "natürliche Hören" beim Menschen die sehr vereinfachende Erkenntnis, dass die interauralen Laufzeitdifferenzen ITD bei Frequenzen unterhalb 800 Hz bei der Richtungslokalisation bedeutsam sind, während bei Frequenzen oberhalb von 1600 Hz mehr die interauralen Pegeldifferenzen ILD wirken. Hier soll es mehr um die notwendige klare Unterscheidung zwischen "interauralen Signalen" und "Interchannel-Signalen gehen". Interaurale Signale (Ohrsignale) sind keine Interchannel-Signale (Lautsprechersignale).

Siehe auch

Weblinks

- [http://www.sengpielaudio.com/PegeldifferenzenBeimNatuerlichenHoeren.pdf Sengpielaudio: Interaurale Pegeldifferenz ILD in Abhängigkeit vom Schalleinfallswinkel beim natürlichen Hören]
- [http://www.sengpielaudio.com/LaufzeitdifferenzenBeimNatuerlichenHoeren.pdf Sengpielaudio: Interaurale Laufzeitdifferenz ITD in Abhängigkeit vom Schalleinfallswinkel beim natürlichen Hören] Kategorie:Elektroakustik Kategorie:Akustik

Blauertsche Bänder

Als Blauertsche Bänder bezeichnet man das psychoakustische Phänomen, dass die Anhebung oder Absenkung einzelner Frequenzbänder eines komplexen Frequenzgemisches (z.B. Musik) vom Gehör für die vertikale Lokalisation des Schallgeschehens beim natürlichen Hören herangezogen wird. Jens Blauert selbst nennt sie "Richtungsbestimmende Bänder" in der Medianebene. Begründet liegt dies in der Übertragungsfunktion des Kopfes (Head-related transfer function, HRTF), die bei natürlichen Schallquellen, je nachdem, ob deren Schall von vorne, hinten, oben oder unten eintrifft, für eine spezifische Verfärbung des Klanges sorgt. Durch Mustererkennung kann das Gehör diesen verschiedene vertikale Hörereignisrichtungen zuordnen. Die vertikale Lokalisation ist erheblich ungenauer als z.B. die horizontale Lokalisation über Laufzeit- und HRTF-Differenzen zwischen den beiden Ohren. Die Fachliteratur nennt eine Lokalisationsschärfe um 10° gegenüber 2° bis 3° bei horizontaler