Summenlokalisationseffekt:

Stellt man zwei Lautsprecher L1 und L2, die gleichzeitig exakt dasselbe Signal abstrahlen, in einem bestimmten Abstand b voneinander auf, so ortet der Hörer H nicht zwei getrennte Signale bei L1 und L2, sondern eine einzige fiktive Schallquelle S in der Mitte der Basis zwischen den beiden Lautsprechern.
Erzeugt und verändert man innerhalb bestimmter Grenzen kontinuierlich die Pegel und/oder Laufzeitdifferenzen der Signale, so wandert die fiktive Schallquelle entlang der Lautsprecherbasis, bis sie schließlich in einem der beiden Lautsprecher stehen bleibt.
Dieser Effekt macht die Illusion einer räumlichen Schallwiedergabe mit einer begrenzten Anzahl von Einzellautsprechern möglich und wird als Summenlokalisationseffekt bezeichnet.

Bei der stereofonen Lautsprecherwiedergabe überlagern sich also zwei Schallfelder.
Hierbei erhält jedes Ohr von jedem Lautsprecher einen bestimmten Schallanteil, aus deren Pegel- und Laufzeitdifferenzen dann durch Summenlokalisation der Richtungseindruck (für eine fiktive Schallquelle) entsteht.
Voraussetzungen für die einwandfreie Ortbarkeit durch Summenlokalisation sind, daß die Lautsprecher alle von derselben Schallquelle stammenden Signale ohne Phasenumkehr abstrahlen, daß die Pegel- und/oder Laufzeitdifferenzen innerhalb bestimmter Grenzen bleiben und daß sich der Hörer in einer bestimmten geometrischen Anordnung zu den Lautsprechern sich befindet, nämlich innerhalb der sogenannten Stereo-Hörfläche.
Je nach angewandtem Aufnahmeverfahren treten Pegel- und Laufzeitunterschiede allein oder gleichzeitig auf.

Summenlokalisation bei Pegeldifferenzen

Strahlen bei der Wiedergabeanordnung die beiden Lautsprecher exakt dasselbe Signal phasengleich ab, so wird bei gleichem Pegel von L1 und L2 eine fiktive Schallquelle S genau in der Mitte der Basis geortet.
Bei Pegeldifferenzen wandert die fiktive Schallquelle auf der Basis seitlich aus, um bei einer Pegeldifferenz von ca. 30 dB ganz am Ort des Lautsprechers mit dem höheren Pegel stehen zu bleiben.
Bereits bei 15 dB Pegeldifferenz befindet sie sich so nahe am Lautsprecher, daß sie in der Praxis bereits ganz seitlich geortet wird.
Der experimentell ermittelte Zusammenhang zwischen dem Winkel a und der Pegeldifferenz dL für Frequenzen zwischen 330 Hz und 7800 Hz bei einer Basisbreite von 3 Metern und einem Basisöffnungswinkel von 60° vom Hörer aus gesehen ist im Bild wiedergegeben.
Diese Kurven gelten nicht für den Zusammenhang Schallquellenrichtung - interaurale Intensitätsdifferenzen beim natürlichen Hören.

Summenlokalisation bei Laufzeitdifferenzen

Bei Laufzeitdifferenzen entstehen nicht so scharfe fiktive Schallquellen wie bei Pegelunterschieden. Für Frequenzen unter 200 Hz sind Laufzeitdifferenzen wegen der zu großen Wellenlängen überhaupt nicht wahrnehmbar.

Bei Laufzeitunterschieden bis zu 30 ms wird der sogenannte Haas-Effekt wirksam (s. Abschnitt über räumliches Hören), wonach nur derjenige Lautsprecher als Sitz der Schallquelle geortet wird, der das Signal zuerst abstrahlt, auch wenn der andere Lautsprecher einen bis zu 10 dB höheren Pegel besitzt.
Bei Laufzeitunterschieden von (je nach der Struktur des Signales) mehr als 40 bis 90 ms werden schließlich zwei richtungsmäßig und zeitlich getrennte Signale gehört.
Der Übergang zwischen diesen Bereichen der Laufzeitdifferenzen ist gleitend. Dadurch ergibt sich ein Bereich, in dem die fiktive Schallquelle über die gesamte Basis ausgedehnt erscheint.

Dieses Phänomen tritt in der Praxis jedoch nicht in Erscheinung, da stets Pegel- und Laufzeitdifferenzen gleichzeitig vorhanden sind.

Zusammenwirken von Pegel- und Laufzeitdifferenzen

Bei jeder räumlichen Schallübertragung wirken Pegel- und Laufzeitdifferenzen, wenn sie gleichzeitig auftreten, zusammen.
Sind sie gleichsinnig gerichtet, so addieren sie sich in ihrer Wirkung, sind sie gegensinnig gerichtet, so heben sie sich ganz oder teilweise auf. Dies gilt besonders für den Bereich bis etwa 18 dB Pegeldifferenz und bis etwa 3 ms Laufzeitunterschied.

Ein besonderes Phänomen tritt in den Fällen auf, in denen die beiden Lautsprecher Signale mit sehr großen Phasenunterschieden abstrahlen, weil sie z. B. falsch zueinander gepolt wurden.
Bei Phasenunterschieden von mehr als 90° bis 270° kann bei entsprechenden Pegelverhältnissen die virtuelle Schallquelle aus der Basis der beiden Lautsprecher seitlich über den einen Lautsprecher hinauswandern.
Gleichzeitig entsteht in der Mitte der Basis ein sogenanntes Loch.
Solche Anordnungen sind, von Spezialeffekten abgesehen, zu vermeiden, da sie ein zerrissenes Klangbild erzeugen, das nicht mit dem Original übereinstimmt.

Ein Grenzfall ist die "Im-Kopf-Lokalisation" eines Hörereignisses, die besonders bei Kopfhörerwiedergabe von Mono- und raumbezogenen Stereosignalen zu beobachten ist, aber auch bei Lautsprecherwiedergabe vereinzelt auftreten kann.
Auch sie tritt beim Verpolen auf; die Ursachen sind jedoch noch nicht eindeutig geklärt.

Stereo-Hörfläche

Wie schon erwähnt ist eine der Voraussetzungen dafür, daß eine einwandfreie Ortung des Schalles durch Summenlokalisation möglich ist, diejenige, daß sich der Hörer in einer bestimmten geometrischen Anordnung zu den Lautsprechern befindet.
Diese Bedingung ist erfüllt, wenn er sich auf der Mittelachse zwischen den Lautsprechern befindet.
Jede Abweichung von dieser Ideallinie bringt Intensitäts- und Laufzeitdifferenzen am Hörort und damit ein Auswandern der fiktiven Schallquelle zur Seite in Richtung des näheren Lautsprechers mit sich.
Läßt man ein bestimmtes, noch tragbares Maß der Verschiebung der fiktiven Schallquelle zu, so ist die Fläche noch ausreichender Mittenlokalisation, die sogenannte "Stereo-Hörfläche", ein schmaler Bereich zwischen den Lautsprechern, der von zwei Hyperbel-ästen begrenzt wird.

Die Stereo-Hörfläche ist sehr schmal. Bei einer zugelassenen Verschiebung der Mittenschallquelle um ± 50 cm bei einer Basisbreite von 3 m ist die Hörfläche in 3 m Abstand von der Basis nur etwa 21 cm(!) breit, in 5 m Abstand nur 38 cm.
Bei größerer Basisbreite wird die Hörfläche sogar noch schmaler, außerdem besteht die Gefahr, daß in Basismitte ein Loch entsteht.

Lautsprecher mit großem Abstrahlwinkel verbreitern die Hörfläche um den Faktor 1.5; sie haben jedoch den Nachteil geringerer Lokalisationsschärfe.

Die dargestellte Stereo-Hörfläche gilt allerdings nur bei ungehinderter Schallausbreitung, also im Freien oder im schalltoten Raum; in kleinen Räumen ändert sie sich wegen der Reflexionen an den Wänden beträchtlich.



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