Untersuchung von Phantomschallquellen vertikaler Lautsprecheranordnungen

Florian Wendt

05.10.2012 - 15.10.2013

wissenschaftliche Masterarbeit

Ressource

Untersuchung von Phantomschallquellen vertikaler Lautsprecheranordnungen

Die Lokalisation realer Schallquellen in horizontalen Ebenen ist durch Auswertung interauraler Unterschiede von Pegel und Zeit (engl.: inter-aural time und inter-aural level differences, ITD bzw. ILD) möglich. Entlang vertikaler  Normalebenen auf die interaurale Achse sind diese Unterschiede jedoch nur teilweise oder überhaupt nicht vorhanden. In solchen Fällen nützen Lokalisationsmechanismen im menschliche Gehör spektrale Unterschiede. Diese richtungsabhängigen spektralen Merkmale sind durch die Außenohrübertragungsfunktionen (engl.: head-related transfer functions, HRTFs) geprägt. Dabei haben Studien gezeigt, dass vor allem spektrale Verfärbungen oberhalb von 4kHz, die größtenteils den Einfluss der Ohrmuschel beinhalten, dafür verantwortlich sind.

Wird dasselbe Signal von zwei oder mehreren räumlich getrennten Lautsprechern wiedergegeben, so entsteht eine Phantomschallquelle. Für die Lokalisation von Phantomschallquellen bei horizontalen Lautsprecheranordnungen gelten Gesetzmäßigkeiten wie für reale Schallquellen, da die Überlagerung der HRTFs von linken und rechten Lautsprecher zu ähnliche interauralen Unterschieden wie jene realer Schallquellen führt.

Der Versuch einer gleichartigen Erzeugung von Phantomschallquellen durch vertikale Lautsprecheranordnungen ist nicht mehr durch die konsistente Form der überlagerten HRTFs gerechtfertigt. Zwar liefert diese Überlagerung konsistente Ergebnisse im Bezug auf ILD und ITD, die spektralen Merkmale weichen jedoch von jenen einer realen Schallquelle ab. Trotzdem haben Studien (V. Pulkki , 2001 sowie T. Kimura, 2008) gezeigt, dass vertikale Phantomschallquellen existieren.

Im Rahmen der Arbeit wird die Lokalisation vertikaler Phantomschallquellen genauer untersucht. Dazu werden in einem ersten Schritt bestehende Lokalisationsmodelle  hinsichtlich ihrer Funktionsweise untersucht und validiert.

In nächsten Schritt wird ein Hörversuch durchgeführt. Dieser gibt Aufschluss über die Lokalisierbarkeit von Phantomschallquellen verschiedener vertikaler Lautsprecheranordnungen. Des Weiteren wird die Möglichkeit Phantomschallquellen durch Pegelunterschiede innerhalb der Lautsprecherkonfiguration zu positionieren analysiert. Dieses Schwenken wird im Hörversuch untersucht, um eventuelle Gesetzmäßigkeiten aufzuzeigen.

Neben der quantitativen Betrachtungsweise wird auch eine qualitative Beurteilung bezüglich Klangfarbe sowie Quellbreite und -höhe verschiedener Lautsprecherkonfigurationen durchgeführt. Diese soll Anstoß zur Diskussion neuer, geeigneter Lautsprecheranordnungen geben.