Der Effekt eines rückwärtigen Hochtöners

Der Effekt eines rückwärtigen Hochtöners
(Auszug aus dem AES123-Convention paper)

Präsentiert auf der 123. Convention - 2007 October 5-8 - New York, NY, USA, von Sigfried Linkwitz.

Dieser von mir (mit Google Translate) übersetzte Auszug aus dem Convention Paper von Sigfried Linkwitz bei der 123. AES Tagung betrachtet vornehmlich die Abschnitte, die den Einfluss des rückwärtigen Hochtöners seiner Dipol-Box im Rahmen seines Versuchs betreffen.

Der Titel des gesamten Vortrags von Sigfried Linkwitz ist „Room Reflections Misunderstood?“ – „Raumreflexionen missverstanden?“

Basis seines Vortrags waren die Höreindrücke von zwei rel. unterschiedlichen Boxenkonzepten im selben Hörraum, die sich weder anhand von Messungen noch mit seinen bisherigen Erfahrungen und Vorstellungen erklären ließen. Eine plausible – und im Verlaufe seiner Untersuchungen auch verifizierte - Erklärung fand er in der Berücksichtigung der Raumreflexionen. Dies führte dann zu einer neuen Hypothese über eine optimale Interaktion zwischen Lautsprecher-Raum-Hörer und als Folge davon zu neuen Kriterien für die Konzeption von Boxen und der Gestaltung von Hörräumen.

Diese (neuen) Kriterien stehen teilweise im Wiederspruch zu den bisherigen in der Audio-Szene etablierten Betrachtungen von Reflexionen - weshalb der Titel („Raumreflexionen missverstanden?“) dies auch hinterfragt.

Das gesamte Convention paper in Englisch findet sich im Internet:

http://www.linkwitzlab.com/AES123-final2.pdf

Beginn der Übersetzung:

Zusammenfassung (vom AES123-Tagungspapier)

In einem Wohnraum werden ein dreikanaliges monopolares und ein dreikanaliges dipolares Lautsprechersystem bezüglich wahrgenommener Unterschiede bei der Wiedergabe akustischer Ereignisse verglichen. Beide klingen überraschend ähnlich und werden durch die Erweiterung des Dipolverhaltens auf Frequenzen oberhalb von 1,4kHz noch verbessert. Die dadurch erhöhte Bandbreite der Reflexionen ist für den räumlichen Eindruck von Bedeutung. Die gemessenen Frequenzgänge und die gemessenen Reflexionsmuster unterscheiden sich für beide Systeme, während die wahrgenommene Klangwiedergabe in Bezug auf Klangfarbe, Phantombildplatzierung und Klangbühnenbreite nahezu identisch ist. Die wahrgenommene Tiefe in der Aufnahme ist für den Dipollautsprecher größer. Auditorische Mustererkennung und Precedence-Effekte scheinen diese Beobachtungen zu erklären.

Lautsprecher und Raumanordnung.

Die monopolare Quelle M (Monopolar Box) ist als 3-Wege-Lautsprecher aufgebaut und verwendet einen 40-mm-Hochtöner, einen 110-mm-Mitteltöner und einen 200-mm-Tieftöner. Frequenzweichen sind bei 1 kHz und 100 Hz mit Linkwitz-Riley-Filtern vierter Ordnung. Jeder Treiber verfügt über einen eigenen Leistungsverstärker und elektronische Entzerrung. Der Hochtöner strahlt nach vorne. Über 3 kHz wird das Abstrahlverhalten aufgrund seines Kolbendurchmessers zunehmend gerichtet.

Der dipolare Lautsprecher D (Dipolar Box) ist ein 3-Wege-System mit zwei hintereinander liegenden 25-mm-Hochtönern, einem 165-mm-Mitteltöner mit offener Schallwand und zwei Tieftönern mit 210 mm Durchmesser in einer offenen Schallwand. Frequenzweichen sind bei 1,4 kHz und 120 Hz mit Linkwitz-Riley-Filter für akustische Filter 4. Ordnung. Jeder Treiber verfügt über einen eigenen Leistungsverstärker und elektronische Entzerrung. Bei höheren Frequenzen, bei denen Mitteltöner und Hochtöner aufgrund ihres großen Kolbendurchmessers richtungsabhängig werden, bleibt das Verhalten des Dipols erhalten, auch wenn zwischen der vorderen und der hinteren Strahlung keine direkte Interferenz mehr durch Beugung um die Gehäusekanten herum auftritt. Im Hochtonbereich erfordert es jedoch einen nach hinten gerichteten Hochtöner.

Beide Lautsprecher wurden für einen flachen Frequenzgang auf Achse abgeglichen. Es wurde unter Freifeldbedingungen (4Pi) im Freien und vom Boden weg gemessen. Die Tieftöner wurden durch eine Bodenebenenmessung (2Pi) für jedes Systems auf flachen Frequenzgang abgestimmt. Dies ist für die Bodenverstärkung in einem typischen Raumaufbau nötig. Der 4Pi- zu 2Pi-Übergang wurde durch einen Hochpassfilter mit Shelfing von 100 bis 200 Hz und 6 dB / Oktave und mit einer Tieftöner-Pegelanpassung für M (Monopolar Box) ausgeglichen. Durch Messungen außerhalb der Achse in horizontalen und vertikalen Ebenen wurde über 360 Grad horizontal und +/- 30 Grad oder mehr vertikal eine konsistente Polarantwort sichergestellt.

Die Hörtests fanden im Wohnzimmer des Autors (Sigfried Linkwitz) statt. Es ist ein großer Raum, der an drei Seiten geschlossen ist und sich auf einen Küchenbereich und einen Flur im hinteren Bereich erstreckt. Es wurde keine spezielle akustische Behandlung vorgenommen und der Hörbereich ist mit RT60 etwa 500 ms akustisch relativ live. Beide Lautsprechersysteme sind in einem Abstand von> 1 m zu den Seitenwänden und der dahinterliegenden Wand aufgestellt. Hörtests und Messungen wurden an den Orten A (vorderer Sitz) und B (hinterer Sitz) durchgeführt, wobei sich A (vorderer Sitz) an der Spitze eines gleichseitigen Dreiecks befindet, das von den Lautsprechern und dem Zuhörer gebildet wird.

Messungen der rückwärtigen Hochtöner und dessen Hörbarkeit

Der rückwärtige Hochtöner des Lautsprechers D (Dipolar Box) beeinflusst nur über Raumreflexionen die Messergebnisse bei A (vorderer Sitz). Seine Abstrahlung ist gegenüber dem vorderen Hochtöner in entgegengesetzter Phase, was eine Abschwächung der Schallabstrahlung 90 Grad ausserhalb des Achsenwinkels bewirkt (seitlich der Schallwand), um das dipolare Verhalten zu erhalten. Dies ist die normale ON-Konfiguration. (Fig. 11).

Wenn der rückwärtige Hochtöner ausgeschaltet ist (OFF), werden die Reflexionen im angezeigten Zeitfenster von 50ms reduziert. Bei "umgekehrter" oder monopolarer Polarität erhöht der rückwärtige Hochtöner die Schallabstrahlung bei 90 Grad (seitlich der Schallwand) und anderen Winkeln außerhalb der Achse. Folglich wird das Raumreflexionsmuster, das bei D (Dipolar Box) beobachtet wird, noch dichter als bei der normalen ON-Bedingung.

Es gibt eine gewisse Korrelation zwischen verschiedenen Reflexionsamplituden und ihrem zeitlichen Ablauf zu den Werten in Tabelle 1 (Simulationsergebnisse). Im eingerichteten Raum werden deutlich mehr Reflexionen beobachtet als beim einfachen Eckmodell. Einige Reflexionen machen bis zu 40% (-8 dB) des Direktschallpegels aus.

Aus Fig. 11 scheint es offensichtlich zu sein, dass das Hinzufügen eines rückwärtigen Hochtöners in jeder Polarität nachteilige Auswirkungen auf die Genauigkeit (Reinheit, Accuratesse) des wiedergegebenen Schalls haben sollte, da er rel. viel reflektierten Schall hinzufügt (Anm. d. Ü.: und damit vermeintlich noch stärker den am Ohr ankommenden Direktschall „verändert“). Der Raum beteiligt sich stärker an dem, was an A (Vorderer Sitz) gemessen und wahrgenommen wird.

Wie jedoch beobachtet wurde, verbesserte das Hinzufügen eines rückwärtigen Hochtöners die wahrgenommene Genauigkeit (Reinheit, Accuratesse) des Lautsprechers D (Dipolar Box) - vornehmlich im Stimmbereich. Die Ähnlichkeit zwischen den Lautsprechern M (Monopolar Box) und D (Dipolar Box) wurde erhöht. Wenn die Polarität des rückwärtigen Hochtöners "umgekehrt", also monopolar ist, verschlechtert sich die Phantomabbildung.

Überraschenderweise erstreckte sich die Verbesserung von D (Dipolar Box) durch den rückwärtigen Hochtöner über den Stimmbereich hinaus bis in den Hochfrequenzbereich. Die wahrgenommene Hochfrequenzenergie wird erhöht und der kombinierte Hochtonpegel musste nur um etwa 1 dB im Vergleich zu einem nur nach vorne abstrahlenden Hochtöner reduziert werden.

Die Pegeleinstellung ist sehr sensibel. Eine Änderung um +/- 0,25 dB hat einen signifikanten Effekt, wenn sie durch langfristiges Zuhören beurteilt wird (Schlussfolgerungen sind hierbei zuverlässiger als bei einem sofortigen Umschalt-Vergleich).

Aufgrund der Integration des rückwärtigen Hochtöners wurde eine (erwünschte) Frequenzgangkorrektur von etwa 0,5 dB über eine Oktave um und unter 400 Hz vorgenommen (Anm. d. Ü: vermuteter Bereich 200Hz bis 700Hz).

Ein großer Teil dieses "Tunings" wurde in Zusammenarbeit mit Don Barringer und seinen der Box D (Dipolar Box) baugleichen Boxen in seinem Raum durchgeführt [Hörbeobachtungen mit Don Barringer, einem professionellen Musiker und pensioniertem Toningenieur für die US Marine Band, Arlington, VA]. Seine Boxen sind in einem kleineren Raum aufgestellt. Dieselben Anpassungen von Box D (Dipolar Box) bei anderen der Box D (Dipolar Box) baugleichen Boxen anderer Besitzer an anderen Orten und in ähnlichen Aufstellungen ergaben nach Angaben ihrer Besitzer ähnliche Wahrnehmungen [Private Berichte der Betreiber von Lautsprechertypen D (Dipolar Box) und M (Monopolar Box) über Hörbeobachtungen in ihrer häuslichen Umgebung, USA. Vergleich der Experimente mit Brian Elliott, pensionierter Elektronikingenieur, Akustiker und Lautsprecherentwickler, Palo Alto, CA.].

Dies erscheint überraschend, da die jeweilige Raumakustik unterschiedlich sein muss. Es muss also eine übergeordnete Gemeinsamkeit bestehen, die eine solche wiederkehrende Ähnlichkeit der Wahrnehmung ermöglicht.

Wahrnehmungs-Vergleich zwischen Lautsprechern D (Dipolar Box)
und M (Monopolar Box)

Beide Lautsprechertypen geben Programmmaterial in nahezu identischer Klangfarbe wieder. Es wäre schwierig, Unterschiede außer im Bassbereich zu beschreiben. Im Bassbereich erregt der in einem Gehäuse eingebaute Tieftöner von M (Monopolar Box) Raumresonanzmodi anders als der Tieftöner der offenen Schallwand von D (Dipolar Box) und er zeigt eine gewisse Unstetigkeit, wenn auch weniger als erwartet.

Darüber hinaus hat M (Monopolar Box) einen großen Teil der Klarheit und Transparenz des Dipols D (Dipolar Box). Dies war eine echte Überraschung, da die einzelnen Chassis kostengünstiger waren und eine höhere nichtlineare Verzerrung aufwiesen als die in D (Dipolar Box).

Der Autor kam zu der Überzeugung, dass es eine Verzerrungsschwelle gibt, die "gut genug" ist und die höher ist als bisher angenommen. Das Fehlen von Sekundärstrahlung (Beugung) an den Gehäuseflächen und hinter den Kegeln sollte sicherlich dazu beitragen, M (Monopolar Box) einen Kistenlosen Klang zu verleihen. Bei sehr hohen Lautstärken verzerren die kleinen Treiber in M (Monopolar Box) und der Lautsprecher verliert die Leichtigkeit, die D (Dipolar Box) bei gleichem Ausgangspegel kennzeichnet.

Es wurde erwartet, dass M (Monopolar Box) präzise abbildet, weil es fast eine akustische Punktquelle ist. Dies wurde in der Tat beobachtet. Die seitliche Phantombildplatzierung ist punktgenau (pinpoint like). Die Klangbühne ist groß, fast wie bei D (Dipolar Box), aber die Tiefe und die Staffelung ist viel weniger ausgeprägt. Hier ist der Bereich, in dem das dipolare System einen viel stärkeren Eindruck des Aufnahmeraums und der Tiefe des Aufnahmeorts vermittelt und zusätzlich eine realistischer klingende Phantombildplatzierung bietet.

Einige Audiophile behaupten, dass die wahrgenommene Bühnentiefe (bei Dipolen) dem Abstand des Lautsprechers zur dahinterliegenden Wand entspricht. Diese Behauptung ist falsch. Die Wand hinter den Lautsprechern sowie die Lautsprecher selbst verschwinden bei vielen Aufzeichnungen von Live-Events vollständig, wobei die Akustik des Veranstaltungsortes offenbar ausreichend in den Schall eingebettet ist, um das Raumgefühl (des Veranstaltungsortes) wieder herzustellen. Ein Dipol blendet die Wand hinter den Lautsprechern akustisch stärker aus, als ein herkömmlicher Box-Lautsprecher, was zu einem stärkeren Gefühl von Tiefe und Offenheit beitragen kann. Ein monopolarer oder omnidirektionaler Lautsprecher erzeugt einen ähnlichen Effekt.

Man kann sicher sagen, daß die Reflexionen das beeinflussen, was der Zuhörer wahrnimmt. Die Frage lautet dann:

Wie können zwei Lautsprecher, die so verschieden sind wie D (Dipolar Box) und M (Monopolar Box), in einer (stark) reflektierenden Umgebung so ähnlich klingen?
Wie können zwei Lautsprecher einen räumlichen Eindruck eines Aufnahmestudios, eines Konzertsaals, einer Kirche oder sogar des Außenbereichs in einem normalerweise viel kleineren Hörraum (mit eigener Akustik) erzeugen?

Die Antwort ist nicht aus den In-Room-Messergebnissen offensichtlich, aber es muss ein Hinweis auf die vorteilhaften und nicht nachteiligen Auswirkungen des rückwärtigen Hochtöners und der damit verbundenen Änderung der Raumreflexionen geben.

Mit der Hinzufügung eines rückwärtigen Hochtöners wird das rückwärtige Strahlungsmuster von D (Dipolar Box) über das gesamte Frequenzspektrum konsistent und ähnelt dann stark dem vorderen Strahlungsmuster. In ähnlicher Weise ist das Strahlungsmuster von M (Monopolar Box) über den größten Teil des Frequenzbereichs dieses Lautsprechers konsistent und wird nur zu den allerhöchsten Frequenzen hin nach vorne gerichtet. Die von beiden Lautsprechern erzeugten Reflexionen sind dann (am Hörplatz) im Wesentlichen verzögerte und abgeschwächte Kopien des direkten Schalls, vorausgesetzt die Raumoberflächen sind breitbandig reflektierend.

HYPOTHESE

Frühere Beobachtungen, mit verschiedenen Lautsprechertypen und in verschiedenen Räumen gehört, und in Verbindung mit den neuesten Erkenntnissen über Reflexionen, haben uns zu einer neuen Hypothese über eine optimale Interaktion zwischen Lautsprecher-Raum-Hörer geführt.

Die zwei Lautsprecher und der Hörer sollten symmetrisch in Bezug auf die Raumgrenzen und mit dem Hörer an der Spitze eines symmetrischen Dreiecks aufgestellt werden.
Reflexionen, die von den beiden Lautsprechern erzeugt werden, sollten verzögerte Kopien des direkten Schalls für den Zuhörer sein. Die Verzögerung sollte größer als 6 ms sein. Der Hochfrequenzanteil der Reflexionen sollte nicht absichtlich gedämpft werden.
Unter diesen Bedingungen dominiert der direkte Schall der Lautsprecher die Wahrnehmung. Der Raum greift minimal in die räumlichen, zeitlichen und timbralen Signale ein, die im Direktschall eingebettet sind, und wird in seiner akustischen Wahrnehmung minimiert, durch die Schaffung einer Phantom-Klangbühne zwischen und hinter den Lautsprechern.
Unter diesen Bedingungen kann die kognitive Fähigkeit des Gehirns die (statische) Hörraumakustik besser von der in der Aufnahme eingebetteten (Raum-)Akustik trennen, die von den beiden Lautsprechern laufend präsentiert wird.

Die Hypothese weist auf eine Reihe von Anforderungen hin, die von aktuellen Praktiken selten erfüllt werden. Zum Beispiel und vor allem darf sich die Polarantwort (Abstrahlcharateristik) des Lautsprechers über seinen gesamten Frequenzbereich nicht ändern. Nur dann kann der Boxenschall, der über die Raumreflexionen zum Hörer gelangt, Kopien des direkten Schalls sein. Das bedeutet, dass sich der Lautsprecher entweder als omnidirektionale Quelle, als Dipol oder als Niere verhalten muss. Dies sind die einzigen Strahlungsmuster, für die auch für niedrigere Frequenzen und ihre langen Wellenlängen diese Bedingung praktisch realisierbar ist. Um die Reflexionen gegenüber dem Direktschall zu verzögern, müssen die Lautsprecher mindestens 1 m von benachbarten Oberflächen entfernt sein. Die erste ankommende Bodenreflexion hat jedoch eine Verzögerung von weniger als 6 ms. Dies scheint keine Probleme zu verursachen. Fast jede Quelle, die wir hören, hat eine Bodenreflexion, und wir scheinen diese Informationen in erster Linie dazu zu verwenden, die Höhe der Quelle über dem Boden zu bestimmen.

Die Forderung nach einer vollen spektralen Bandbreite der Reflexionen schließt die Verwendung von frequenzabhängigen Absorbern auf den Raumoberflächen aus. Die verschiedenen handelsüblichen Schaumstoff- oder Glasfaserpaneele absorbieren vorwiegend höhere Frequenzen und würden den vom Raum reflektierten Schall laufend anders färben, so dass er nicht mehr kognitiv vom Direktschall getrennt werden kann. Dies spricht dann für eine relativ lebendige Raumakustik, die durch die "normalen Dinge des Lebens" bestimmt wird, mit denen der Raum gefüllt und dekoriert wird, eine Akustik, mit der wir normal vertraut sind.

Bei sehr niedrigen Frequenzen unterhalb von etwa 150 Hz kann die Raumantwort bei bestimmten modalen Resonanzfrequenzen möglicherweise nicht vom direkten Lautsprechersignal getrennt werden. Ein Dipol-Basslautsprecher scheint hier jedoch deutlich weniger problematisch als eine Monopolquelle, da er aufgrund seiner Richtwirkung weniger Modi erregt.

Die Praxis der Live-End, Death-End-Anordnung in Räumen mit den Lautsprechern am Death-End (akustisch „toter“ Bereich) und dem Hörer am Live-End (akustisch reflektierend) ist tatsächlich das Gegenteil von dem, was die Hypothese verlangt. Das absorbierende Ende des Raumes (Death-End) ist normalerweise nicht breitbandig dämpfend und reflektiert zunehmend nur den unteren Teil des Spektrums. Das Live-Ende (reflektierende Ende) wird oft diffus gemacht, was in Wirklichkeit nur die höheren Frequenzen beeinflusst. Somit nimmt der Raum durch sein Reflexionsmuster einen besonderen akustischen Charakter an, der sich kognitiv schwer von den akustischen Signalen der Aufnahme im Direktschall trennen lässt. Darüber hinaus zeigt die große Mehrheit der Boxen bis zu einigen hundert Hz ein omnidirektionales Abstrahlverhalten und wird dann mit zunehmender Frequenz zunehmend nach vorne gerichtet. Diese Ungleichförmigkeit in der frequenzabhängigen Polarantwort (Abstrahlcharateristik) bei vielen verschiedenen Consumer- und Professional-Produkten sind der Hauptgrund dafür, dass sich diese Boxen von allen Formen offener Schallwandlautsprecher unterscheiden. Die Unterschiede nehmen in der Regel zu, je größer der Lautsprecher der Box ist. Beide Arten von Lautsprechern verleihen der Klangwiedergabe in einem Raum eine eigene generische Signatur.

Zusätzlich interessante Abschnitte aus dem AES123-Tagungspapier

Ein einfaches Experiment kann dazu dienen, die Wahrnehmung von Raum zu veranschaulichen.

1.) Hören Sie eine CD über das 2-Kanal-Lautsprecher-Setup in Ihrem Zimmer.

2.) Nehmen Sie die CD-Wiedergabe mit kleinen, omnidirektionalen Mikrofonen an den Kopfseiten nahe der Ohrmuschel auf.

3.) Spielen Sie die Aufnahme über die beiden Lautsprecher ab und vergleichen Sie sie mit der ursprünglichen CD-Wiedergabe.

Beachten Sie, dass der Beitrag Ihres Raums zum Gesamtklang deutlich hörbar geworden ist, da die Raumantwort jetzt in das direkte Signal der Lautsprecher eingebettet ist. Die Reflexionen aus Ihrem Raum werden wieder mit diesem Direktschall verschmolzen und dominieren die Wahrnehmung. So hören Sie eine Aufnahme ihres Lautsprechers in Ihrem Raum. Die Erfahrung ähnelt der, wie Sie eine Aufnahme einer Person hören würden, die in Ihrem Zimmer spricht. Dies ist nicht die Art und Weise, wie Sie die Person (oder die Lautsprecher) in einer Live-Situation hören, in der deren Klang sich mit der ihnen bekannten Raumreaktion verschmilzt. In diesem Experiment sollte auch beachtet werden, dass, wenn Sie eine CD mit klar definierten Phantombildern und Klangbühne zwischen den beiden Lautsprechern hören und dann den Kopf langsam im Uhrzeigersinn drehen, die Phantombilder und die Klangbühne fest zwischen den Lautsprechern zentriert bleiben. Sogar die Klangfarbe bleibt unverändert, ebenso wie bei echten Schallquellen. Die Frequenzgänge für das linke und rechte Ohr ändern sich jedoch (ebenso wie die Mikrofonsignale) mit der Rotation drastisch. Dies ist ein Beispiel für die Rechenleistung des kognitiven Systems von Ohr und Gehirn, die die Kopfbewegung kompensiert. Bei der Wiedergabe der In-Room-Aufnahme (des Experimentes) und langsamer Drehung des Kopfs im Uhrzeigersinn, werden die Phantombilder zum linken Lautsprecher verschoben und das Klangbild wird reduziert. Die im Experiment verwendete Aufnahmetechnik ist nicht binaural, bei der die Mikrofone am Eingang des Gehörgangs platziert worden wären. Die Mikrofonantwort umfasst bei binauralen Aufnahmen die Auswirkungen der Ohrmuschel. Wenn eine binaurale Aufnahme über Lautsprecher wiedergegeben wird, passiert der Schall ein zweites Mal die Pinna, und dies wird als Färbung gehört. Wenn sich die Mikrofone außerhalb der Ohrmuschel befinden, führt der Kopf Amplituden-, Phasen- und Verzögerungsunterschiede zu den linken und rechten Mikrofonsignalen ein, die einigen normalen Hörvorgängen ähneln. Bei vielen Gelegenheiten wurde festgestellt, dass Aufnahmen die mit dieser kopfbezogenen Mikrofontechnik gemacht wurden, über zwei Lautsprecher sehr realistisch klangen. In ähnlicher Weise werden manchmal Kugelmikrofone verwendet.

Ein Käufer neuer Lautsprecher möchte sie oft in seinem eigenen Raum hören. Unterschiede zwischen dem Klang des Lautsprechers im Showroom und dem Raum des Kunden werden normalerweise dem Raum, nicht den Lautsprechern, zugeschrieben. Nur wenn ein Lautsprecher einen Raum bei allen Frequenzen gleichmäßig bestrahlt und entsprechend aufgestellt ist, wird er in verschiedenen Räumen ähnlich klingen.

In der Evolution des natürlichen Hörens waren Wald und Savanne die Überlebensräume. Die Erkennung der Nähe und Richtung von Schallquellen war für die Erkennung der größten Bedrohung unerlässlich. Wälder sind stark nachhallend, die Savanne ist im Vergleich dazu akustisch tot. Das Hören entwickelte sich durch das Lernen, wie diese Umgebungen den Klang verändern. Den direkten Schall aus einer Mischung von Schall wiederherzustellen und somit die tatsächliche Richtung und Entfernung einer möglichen Gefahr zu kennen, half dabei zu überleben. Savanne und Wald sorgten für einen akustischen Hintergrund. Es kann ignoriert werden, solange sich die bekannten Klangmuster (des Hintergrunds) nicht ändern. Ein Hörraum ist das moderne Äquivalent zu Wald und Savanne. Wir verwenden immer noch die festverdrahteten Teile des Hörprozesses, passen sie jedoch an die neue Situation an. Wir können immer noch den statischen Hintergrund, in diesem Fall den Raum und die Lautsprecher, ignorieren und unsere Aufmerksamkeit automatisch auf den direkten Schall (aus den Lautsprechern) richten, selbst wenn dies zu einer Illusion führt.

Die Raumantwort-Beobachtungen waren überraschend, da der Lautsprecher M im Vergleich zu D für die Untersuchung der Schallwand-Kantenbeugung und der nichtlinearen Verzerrung gebaut wurde. Die sich daraus ergebenden Schlussfolgerungen bezüglich der Polarantwort (Abstrahleigenschaften) und der Lautsprecherkonfiguration müssen den zuvor veröffentlichten Lautsprecheranforderungen hinzugefügt werden [Siegfried Linkwitz, "Welche Lautsprecherparameter sind wichtig, um die Illusion einer Live-Performance im Wohnzimmer zu erzeugen?", AES 113. Convention]. Zusammen scheinen sie den Satz der notwendigen Parameter für eine genaue 2-Kanal-Tonwiedergabe zu vervollständigen.
Allen diesen Untersuchungen liegt irgendeine Form des Precedence-Effekts zugrunde. Der Precedence-Effekt muss auch beim Hörvergleich der Lautsprecher D und M eine Rolle spielen, weil die Gemeinsamkeit in ihrem Klang so dominant sind, obwohl sie völlig unterschiedliche Raumreflexionsmuster erzeugen - diese haben aber wenig hörbare Wirkung.
Eine umfassende Überprüfung des Precedence-Effekts kann hier nicht angegeben werden. Einige Zitate aus W. M. Hartmann „Listening in a room and the Precedence Effect“ sind aber in diesem Zusammenhang sehr lehrreich.

„Der Precedence -Effekt tritt in verschiedene Erscheinungsformen auf: als Lokalisierungsphänomen, als Haas-Effekt und als Ausblenden von Reflexionen und Maskieren tonaler Verfärbungen.

„Wenn der Precedence-Effekt wirksam wird, wird die Kombination von direktem und reflektierten Schall als eine Einheit gehört und wahrgenommen. Der Standort der Einheit entspricht der Richtung des direkten Schalls. Reflexionen fügen ein Gefühl von "Raumfüllung" (space filling) und Loudness für den Schall als Ganzes hinzu, aber die Reflexionen sind verschmolzen mit dem direkten Schall."

„Die Integration eines direkten Klangs mit einem reflektierten Klang war laut Haas ordentlich beschrieben von Green:
„Wenn man in einem Raum 1m von einer reflektierenden Wand entfernt steht und einen impulsiven Klang erzeugt - z. B. durch zusammenstoßen von zwei Steinen - gibt es eine Reflexion von der Wand, die 6ms nach dem direkten Ton zum Hörer kommt. Man hört diese Art der Reflexion aber nie!
Auf der anderen Seite, wenn ein Zuhörer Kopfhörer trägt und zwei Klicks die 6ms voneinander getrennt sind in einem Ohr hört, hört der Hörer sofort zwei getrennte Klicks.
Die Unterdrückung der Reflexion die beim Hören im Raum stattfindet, aber nicht mit Kopfhörern, kann als Precedence -Effekt bezeichnet werden.“

„Ein dritter Gesichtspunkt ist, daß es im Gegensatz zur Lokalisierung über den Precedence-Effekt keine Standard Experimente/Definitionen für reflektierten/unreflektierten Schall gibt. Die Erklärung ist, dass uns normalerweise der reflektierte Schall nicht bewusst wird, obwohl die Energie des reflektierten Schalls um ein Vielfaches größer sein kann als die Energie des direkten Schalls.“

Studien des sogenannten Cocktailparty-Problems, d.h. wie wir erkennen, was eine Person wann sagt während andere Personen zur gleichen Zeit sprechen, geben weitere Hinweise darauf, was wir von zwei Lautsprechern in einem Zimmer hören. Insbesondere das folgende Zitat aus William A. Yost, „Das Cocktailparty-Problem: 40 Jahre später“ hat Relevanz für alles bezüglich der Reflexionsanforderung in der obigen Hypothese:

„Wenn der Schall von reflektierenden Quellen im Vergleich zur ursprünglichen Quelle dekorreliert wird (in Blauerts Worten inkohärent), nimmt der Hörer beide Quellen wahr – der Precedence-Effekt bricht zusammen. Divenyi (1992) hat den Precedence-Effekt unter Bedingungen untersucht, bei denen die Original- und reflektierten Quellen spektral (tonal) inkohärent waren. Wenn die Quelle und ihre Reflexionen spektral (tonal) unterschiedlich sind, werden die Originalquelle und die Reflexion als separate Quellen wahrgenommen. Die Position von beiden ist jedoch nicht so genau bestimmbar als wenn jeder als separate Quelle präsentiert wird."
Räume sprechen. Hörst du zu?" ist der Titel eines Buches von Barry Blesser und Linda-Ruth Salter.
Wir erleben Räume nicht nur beim Sehen, sondern auch beim Hören und erinnern uns leicht an den Klang eines leeren Hauses oder eines Konzertsaals. Wir lernen schnell den Klang eines neuen Raums, wenn Sie ihn betreten und hören oder Geräusche machen.

Während des Vergleichs der Lautsprecher D (Dipolar Box) und M (Monopolar Box) mit derselben Aufnahme, dauerte es beim Wechsel von einer zur anderen Box einige Zeit, bis ein veränderter räumlicher Eindruck (des Aufnahmeortes) wahrgenommen wurde. Der Eindruck entwickelte sich „stückweise“, da verschiedene Instrumente (Informationen) in der Aufnahme ihren Aufnahmeraum (akustisch) beleuchteten. Daher dauerte es einige Sekunden bis Minuten, um eine Änderung zu registrieren, abhängig von der Häufigkeit, mit der Informationen (des Aufnahmeraumes) von der Aufzeichnung geliefert wurden.
Nachdem der räumliche Eindruck hergestellt war, wurde er durch weitere Hinweise (auf die Informationen des Aufnahmeraumes) leicht aufrechterhalten und verlor nur langsam.
Es half, die Augen zu schließen. Wenn die visuelle „Verzerrung“ aufgehoben wird, sind der Hörraum und die darin befindlichen Objekte weitgehend vom Erleben des Aufnahmeraums entkorreliert. Die Lautsprecher zu sehen und zu wissen, dass der Schall von ihnen kommt, widerspricht dem akustisch wahrgenommenen Verschwinden dieser Lautsprecher.
Es ist bemerkenswert, dass die Illusion des Zuhörens in einen fremden Raum innerhalb der Grenzen eines vertrauten Wohnzimmers erzeugt werden kann.

Für die stereophone 2-Kanal-Klangwahrnehmung können Lautsprecher, Raum und Hörer ein lebendes System bilden, eine Symbiose, die sich ständig an die Signale in den von den Lautsprechern ausgehenden Schallwellen anpasst.

"Zuhören ist mehr als Hören; es ist mehr als nur Wahrnehmen, Erkennen und Unterscheiden von Schall. Zuhören ist der Vorgang, aus einer Hörerfahrung einen Sinn zu machen durch Einbeziehen von allem, was aus früheren Erfahrungen in Erinnerung geblieben ist. "
Die Wahrnehmung des Quellorts wird durch Timing- und Pegelunterschiede zwischen den Signalen an den beiden Ohren erzeugt. Zwei Lautsprecher können Quellpositionen in der horizontalen Ebene mit gewissen Genauigkeitsgraden nachstellen.
Die Wahrnehmung der Entfernung einer Quelle innerhalb eines Raums hängt jedoch weitgehend davon ab, wie stark der Nachhall den Beginn, den Abfall und die Hüllkurve des Quellensignals am Empfangsort verändert hat.
Die beiden Ohrsignale müssen sich nicht voneinander unterscheiden, um Abstand und Raum zu hören. Bei einer geeigneten Mikrofontechnik und an einem geeigneten Aufnahmeort werden die Rauminformationen automatisch in die beiden Kanäle eingebettet. Sogar ein einzelner Kanal enthält genügend Signale, um den Eindruck von Raum zu erzeugen, wie er beim Anhören alter Mono-Aufnahmen über einen einzelnen Lautsprecher zu hören ist.
Der Precendence-Effekt in Verbindung mit geeigneten Lautsprechern und deren Anordnung hilft, Raumeffekte (des Abhörraums) zu minimieren, wodurch ein optimales Erkennen von räumlichen Hinweisen (in der Aufnahme) ermöglicht wird.

Ende der Übersetzung

Anmerkung des Übersetzers

Es gibt in dem Convention paper einen in anderer Hinsicht sehr bemerkenswerten Abschnitt:

„…Überraschenderweise erstreckte sich die Verbesserung von D (Dipolar Box) durch den rückwärtigen Hochtöner über den Stimmbereich hinaus bis in den Hochfrequenzbereich. Die wahrgenommene Hochfrequenzenergie wird erhöht und der kombinierte Hochtonpegel musste nur um etwa 1 dB im Vergleich zu einem nur nach vorne abstrahlenden Hochtöner reduziert werden.

Die Pegeleinstellung ist sehr sensibel. Eine Änderung um +/- 0,25 dB hat einen signifikanten Effekt, wenn sie durch langfristiges Zuhören beurteilt wird (Schlussfolgerungen sind hierbei zuverlässiger als bei einem sofortigen Umschalt-Vergleich).

Aufgrund der Integration des rückwärtigen Hochtöners wurde eine (erwünschte) Frequenzgangkorrektur von etwa 0,5 dB über einer Oktave um und unter 400 Hz vorgenommen (Anm. d. Ü: vermuteter Bereich 200Hz bis 700Hz)….“

Offenbar haben rel. kleine Änderungen (um +/- 0,25 dB, etwa 0,5 dB) des Frequenzgangs einen hörbaren Einfluß auf den Klang.

Viele Frequenzgänge von Boxen, Tonabnehmern als auch z. B. Röhrenverstärker (i. V. mit angeschlossenen Boxen) haben einen Frequenzgang, dessen Abweichungen von einem waagerechten Verlauf deutlich größer sind als die hier beschriebenen Änderungen.

Im Rahmen meiner Zielkurvengestaltung habe ich ja auch schon bemerkt, daß solch vermeintlich geringen Änderungen durchaus einen hörbaren Einfluss haben.

Die prinzipiellen Unterschiede der verschiedenen Reflexionsbilder am Hörplatz, habe ich als Ergänzung am Ende meines Artikels über Reflexionen http://www.audioclub.de/index.php/clubleben/angehoert/81-reflexionen aufgeführt.

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alias Joachim Liepold

im Februar 2019

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