Interferenz- Grundsatzfrage oder Verständnisproblem?

Hallo Earl,

mit den richtigen Testsignalen kannst du komplett alle der von dir gennanten Phänomene (bis auf das Erste, denn doppelte Leistung ist gefühlsmässig weniger als doppelte Lautheit) in Echt und in ihrer vollen Krassheit dir reinziehen. Mit Musik wird sowas schwieriger, aber mit bestimmten Sachen wie Dub oder irgendwelchen Techno-Varianten mit viel Sinusbässen (sorry wenn ich das korrekte Genre nicht weiß) merkt man es auch schon deutlich.

Richtige Testsignale kannst du von hier haben (Generator-Programm + Doku, dann die Test-CD selber brennen), habe ich mal vor einiger Zeit ins Forum gestellt:
LF-Testsignale, z.B. für Analyse v. Raumresonanzen

Aber Vorsicht, die Resultate sind zum Heulen, selbst in vermeintlich gut präpariertern Räumen mit vermeintlich guten Lautsprechern. Zum Glück ist es mit richtiger Musik dann wieder nicht so schlimm... immerhin weiss man dann, warum bei bestimmten Songs der Refrain nicht zünden will -- weil die tragende Bassnote gerade in ein "Raumloch" arbeitet und völlig an Druck und Dynamik verliert. Das Gemeine an Raumresonanzen ist ja nicht nur, dass sie den Frequenzgang zerklopppen, sondern auch die Dynamik unkontrolliert und mulmig machen, und zwar äusserst unvorhersehbar. U.A. deswegen kann man auch mit EQs nix gegen Raummoden machen...




Zu dem Link von dir, worin

Hermes schrieb:

Ich habe öfters (bei unterschiedlichen Boxen) das Gefühl, dass Geräusche, die ihre Position auf der Bühne wechseln ihre Charakteristik verändern. Und zwar so, dass sie, wenn sie in der Mitte der Bühne erscheinen irgendwie etwas dunkler und weniger präsent klingen als wenn nur einer der Beiden LS das Geräusch wiedergibt. Dass etwas unterschiedlich klingt, wenn es von der rechten oder linken Box wiedergegeben wird kann ich mir leicht durch die Aufstellung erklären, aber, warum es in der Mitte immer dunkler klingt als außen, unabhängig von der Seite hat mich lange verwirrt.

Dazu wäre zu sagen, dass eine reale Schallquelle aus der Mitte anders klingt als eine mittige Mono-Phantomschallquelle im Stereodreieck. Das hat mit dem winkelabhängigen Frequenzgang der beiden Ohren zu (HRTF, Head Relatet Transfer Function). Und die Überlegung von Hermes ist richtig, es hat auch mit den Interferenzen zu tun.

Leicht testen kann man das mit mono rosa Rauschen: Aus einer einzelnen Box seitlich klingt es völlig unterschiedlich zu einer mittigen Phantomschallquelle und auch anders als eine reale mittige Quelle. Nur die Phantomschallquelle ändert ihre Klangfarbe deutlich in den Höhen bereits bei Kopfbewegungen von wenigen Zentimetern, und zwar auf jedem Ohr unterschiedlich (das kann man durch festes Zuhalten eines Ohres erfahren).

So findet man ja auch den Sweet-Spot per rosa Rauschen, nämlich dann wenn das Rauschen auf beiden Ohren mit dem gleichen Klangbild "einrastet", was man deutlich spürt. Dann hat man laufzeitmässig schon mal die richtige Stellung von Hörplatz bzw. Boxen; wenn das Rauschen noch etwas ausserhalb der Mitte zu liegen scheint kann man das jetzt per Balance-Regler nachjustieren. Also erst einphasen und danach einpegeln.

Grüße, Klaus

PS: Zum Weiterlesen:
http://www.sengpielaudio.com/

Hallo KSTR,
erst einmal Danke für Deine umfassende Antwort - Wenn ich Zeit habe, werde ich das ein oder andere einmal ausprobieren.

Allerdings irritiert mich, dass die Interferenz-Effekte nicht auch in Musiksignalen (noch) deutlicher zu Tage treten - lässt man einmal die Reflektionen im Raum außen vor (auch Raumresonanzen).

KSTR schrieb:

Dazu wäre zu sagen, dass eine reale Schallquelle aus der Mitte anders klingt als eine mittige Mono-Phantomschallquelle im Stereodreieck.

Unter realer Schallquelle aus der Mitte verstehst Du ein entsprechendes Stereo-Signal (Aufnahme + Wiedergabe), richtig? (Dann bin ich bei Dir.)

Die zu erwartenden Interferenz-Effekte müssten IMO in Relation zur Güte der Raumakustik (= Am besten schalltot) und der Güte der Lautsprecher (= Am besten exakt identisches Schwingungsverhalten der Membranen linker und rechter LS) immer eklatanter zu Tage treten -> Sollte man sich deshalb lieber etwas "schlechtere" LS kaufen?

Hallo Graf Grau,

Nein, mit "relaer Schallquelle aus der Mitte" meinte ich wirklich eine Box (oder ein Instrument).

Das Problem ist bei der Geschichte, das wir jetzt das Gebiet der Physik teilweise verlassen. Das Richtungshören und überhaupt die doch vorhandene Authentizität bei der Wiedergabe von Phantomschallquellen funktioniert nicht allein nach dem Prinzip der Summenlokalisation, wie man lange jedoch glaubte:
An beiden Ohren treten durch die "Schallfeldüberlagerungen jeweils Summensignale auf, deren Komponenten das Ohr nicht trennen kann", also als Ganzes wahrnimmt (d.h. zwei Ganzheiten, die im Gehirn korreliert werden). (nach: Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik, 6.Aufl, S.136p).

Dieser Überlegung nach gemesse "Phantomstereo"-Signale (per am-Ohr-Mikro) aber zeigen z.B. ein tiefen Kammfiltereffekt bei etwa 2kHz mit bald 15dB Einbruch, der auch in seinen Parametern extrem vom "Jitter" des Hörorts abweicht, und dieses auch noch meist pro Ohr unterscheidlich. Das entspricht nun keinesfalls der konkreten Wahrnehnung (also wenn man das auf einem Monosystem per Equalizer so einstellen würde) -- aber man nimmt es dennoch mehr oder weniger stark wahr (das wird z.B. Hermes so gehört haben). Dieser Effekt ensteht ausserdem zusätzlich zu dem oben erwähnten prinzipiellen Frequenzgangproblem wegen der Richtungsabhängigkeiten.

Trotzdem hören wir Phantomschallquellen weitgehend mit ihrem natürlichen Klang. Die Idealumgebung für Stereo wäre in der Tat ein reflexionsarmer Raum mit Präzisions-Breitbandpunktschallquellen -- aber nur, wenn die Aufnahme für diesen Umstand auch gemacht ist. Ein für reale Räume (auch bei Aufnahmen) günstiger LS wäre dann eine Präzisions-Breitbandpunktschallquelle mit stabilem sauberen Off-Axis-Verhalten. Denn man vermutet, dass das Fehlverhalten des Systems dann besser vom Ohr toleriert wird, wenn die Verzerrungen möglichst gering und von möglichst einfacher Struktur sind. Und anscheinend kann das Ohr prinzipbedingte Verzerrungen wie diese Interferenzen weitgehend ausblenden, weil es eben nicht wie ein Mikrofon funktionert (d.h. nicht so, wie wir die Mikrofondaten zu Werten gewohnt wären). Und am Rande, wegen dieser Erkenntnis finde ich es auch denkbar, dass der Hörsinn seine mechanischen Eigenresonanzen ausblendet, so wie das in der C37-Theorie vermutet wird.


Schon ein Wunder also, dass Zweikanal-Stereo dann doch so gut funktioniert, auch wenn die Systemstabilität sehr empfindlich ist, sozusagen. Vielversprechender in der Hinsicht ist aber nicht irgendeine Surround-Sound-Technik, sondern die Wellenfeldsynthese. Künstlich erzeugte, aber den originalen Zuständen wirklich identische Wellenfelder im Raum sind unschwer nicht mehr vom Original unterscheiden: ein akustisches Holodeck.

Grüße, Klaus

- Ein Monosignal müsste doch durch Addition linker und rechter Kanal vergleichsweise sehr laut werden (doppelt so laut wie ein Stereo-Signal?) - Kann ich nicht bestätigen (z.B. Bei einem wandernden Signal von links nach rechts hört sich für mich jede Position ziemlich gleich laut an).

Die Differenz zwischen einem auf Mono geschalteten Stereosignal und dem Stereobetrieb ist 3dB. Doppelte Lautstärke sind aber 10dB, 3dB sind gerade (deutlich) hörbar. Daher fällt dieser Unterschied nicht auf.

- Beim Fall "eine Box verpolt" dürfte man doch vom Mono-Direktschall fast nichts mehr hören - Kann ich nicht bestätigen (Lediglich "diffuser", keine Mono-Ortung zwischen den beiden LS).

Durch die Laufzeitdifferenzen in der Praxis, also im Wohn- oder Konzertraum und den mehr oder weniger starken Reflexionen ergeben sich IMMER Phasendifferenzen und Auslöschungen. Was deutlich abnimmt, ist die Basswiedergabe, wenn die Lautsprecher dicht zusammen stehen. Da kann sich der Schall nicht mehr ausbreiten. Aber bei den Mitten und Höhen geht tatsächlich nur die Ortung verloren.

- Bei Veränderung des Hörplatzes im Raum müsste sich doch der Klang jeweils sehr stark verändern (entsprechend der jeweiligen Auslöschungen/Überhöhungen dort) - Kann ich nicht bestätigen (Er verändert sich, aber IMO nicht so, dass verschiedene einzelne Frequenzbereiche lauter bzw. leiser werden). - Dazu müsste bei der entsprechenden Frequenz bereits eine leichte Kopfbewegung genügen, dass es am einen Ohr zur Interferenz und am anderen nicht kommt - Kann ich nicht bestätigen.

Das stimmt und ist eigentlich auch so. Nur reagiert das Ohr nicht sonderlich stark auf Frequenzgangfehler, die so entstehen.
Diese Auslöschungen und Überhöhungen entstehen ja erst, wenn der Direktschall und alle beteiligten Reflexionen am Ohr eintreffen. Und das kann dauern. Das Ohr reagiert viel stärker auf die erste Wellenfront, also das, was zuerst gehört wird. Und das ist immer der Direktschall. Diese erste Wellenfront ist auch zur Ortung wichtig. Diese Richtung wird als Schallrichtung erkannt, auch wenn später der Hall diese Richtung wieder verwischt. Ebenso wird ein Instrument hauptsächlich an seinem Einschwingen erkannt, was sich ja auch vor dem Eintreffen des Halls abspielt. Und in diesem ersten Moment ist der Frequenzgang wichtig.

All das, was mit Reflexionen und Hall und Auslöschungen zu tun hat, ist nicht sooo relevant. Daher werden heute in den Regieräumen die Abhöranlagen auch nicht mehr mit Equalizern entzerrt. Da wird zuerst mal der Raum ausgemessen und Resonanzen aufgespürt. Diese werden dann gezielt durch Absorber und Diffusoren bekämpft. Wenn dann der Frequenzgang des Raums durch diese baulichen Massnahmen optimiert ist, wird die Abhöranlage mit guten, linearen Lautsprechern bestückt und das wars.
Würde man wie früher die Anlage am Abhörplatz ausmessen und korrigieren, so bekäme man möglicherweise im eingeschwungenen Zustand eine lineare Wiedergabe. Aber die Fehler, die man korrigiert hat und die erst dann messbar werden, wenn alle Schallanteile aktiv sind, diese Fehler würden bei der ersten Wellenfront genau falsch herum auftreten, denn der Equalizer arbeitet nicht erst nach Eintreffen der Reflexionen, sondern vom Start weg. Also verfälscht er mehr, als er nützt.

richi44 schrieb:

Was deutlich abnimmt, ist die Basswiedergabe, wenn die Lautsprecher dicht zusammen stehen. Da kann sich der Schall nicht mehr ausbreiten. Aber bei den Mitten und Höhen geht tatsächlich nur die Ortung verloren.

Das deckt sich mit meinen Erfahrungswerten und anscheinend auch mit der Praxis (z.B. Phasen-Einstellungsmöglichkeiten eines Subs). Nur was ist an tiefen Frequenzen "anders" als an mittleren und höheren, dass im Bassbereich Auslöschungen eher auftreten bzw. deutlicher wahrgenommen werden?

Das Ohr reagiert viel stärker auf die erste Wellenfront, also das, was zuerst gehört wird. Und das ist immer der Direktschall. Diese erste Wellenfront ist auch zur Ortung wichtig. Diese Richtung wird als Schallrichtung erkannt, auch wenn später der Hall diese Richtung wieder verwischt. Ebenso wird ein Instrument hauptsächlich an seinem Einschwingen erkannt, was sich ja auch vor dem Eintreffen des Halls abspielt.

Wann ist die erste Wellenfront <> Direktschall bzw. <> "was zuerst gehört wird"? Vielleicht habe ich das falsch verstanden, aber da müsste IMO überall immer ein =-Zeichen stehen da der Direktschall ja stets den kürzesten Weg nimmt, damit immer die erste Wellenfront darstellt und als erstes gehört wird.

Earl_Grey schrieb:

Nur was ist an tiefen Frequenzen "anders" als an mittleren und höheren, dass im Bassbereich Auslöschungen eher auftreten bzw. deutlicher wahrgenommen werden?

Es ist nur die Wellenlänge. Bei Raumabmessungen die unterhalb oder in der Größenordnung der Wellenlänge des Schalls liegen trifft der Direktschall praktisch unmittelbar (phasenverzögert)auf Reflektionen von allen Raumbegrenzungen. Das ergibt ein recht komplexes Interferenzmuster. Kann man mit Sinustönen sehr gut nachvollziehen indem man im Raum umhergeht und auch die Hörposition in der Höhe verändert. Dann hört man die Interfenzmuster im Raum, also Überhöhungen und Auslöschungen.

Je nach Tondauer, Frequenz und Entfernung zwischen zwei Wänden kommt es dann auch zu stehenden Wellen. Stehende Wellen sind besonders interessant, da sie keine Energie transportieren, deshalb im Raum auch sehr stabil sind und längere Zeit zum Ausklingen benötigen als der anregende Schall selbst.

Wenn man mal die Gelegenheit hat, ist es auch interessant wie sich eine LS - Wiedergabe in einem großen Zelt oder im Freien anhört. Sozusagen eine ganz andere Welt.


Gruss Bernd

Nur was ist an tiefen Frequenzen "anders" als an mittleren und höheren, dass im Bassbereich Auslöschungen eher auftreten bzw. deutlicher wahrgenommen werden?

Das ist die Wellenlänge. Das allein würde noch nichts begründen, aber bei höheren Frequenzen führen unterschiedliche Distanzen zu den Schallquellen immer zu Auslöschungen. Würden wir nur mit einem Ohr hören und das kontinuierlich wie ein Mikrofon, ergäbe alles einen Kammfiltereffekt.
Dazu ein Beispiel: Ich habe mal eine Elektronenorgel gebaut, Sägezahn und dann Filter für die verschiedenen Register (Kirchenorgel). Das Problem bei der elektronischen ist, dass sich die einzelnen Pfeifen nicht akustisch mischen und daher im Raum immer Überhöhungen und Auslöschungen ergeben, und das unterschiedlich nach Hörposition, sondern dass die Mischung elektrisch passiert. Und wenn da eine Auslöschung statt gefunden hat, gibt es keine Reflexion (über ein Hallgerät), das den verlorenen und ausgelöschten Ton wieder her zaubert.

Das bedeutet, dass in der Praxis nur schon der Ohrabstand bei höheren Frequenzen unterschiedliche Auslöschungen erzeugt, sodass die Summe beider Ohren eigentlich immer etwas hört. Bei tiefen Frequenzen ist das nicht mehr der Fall, da ist dann halt an beiden Ohren Feierabend.

Eigentlich ist die ganze "Hörerei" noch vom Neandertaler geprägt. Auch wenn er sich in einer Höhle befand, musste er wissen, woher ein Geräusch kommt. Wenn es ruhig ist und plötzlich passiert etwas, so entsteht eine Wellenfront, die von der Schallquelle aus geht und uns die Ortung und die Erkennung der Art des Geräusches ermöglicht. Hall, der nach folgt, stört uns zunächst wenig. Und durch den Hall nimmt die Lautstärke allmählich ab. Knackt jetzt was anderes aus einer anderen Richtung, so ist es ein neues Geräusch mit der Präsenz dess Direktschalls (Hall hat einen verminderten Höhenanteil), mit einem neuen Schallpegel und einer neuen Botschaft, die unsere Aufmerksamkeit erregt.
Wenn man also das Hören, auch von Musik, unter diesem Gesichtspunkt betrachtet, ist jeder neue Takt und jeder neue Ton ein neues Ereignis, das wir automatisch einordnen und seine Richtung und Wichtigkeit bestimmen. Der anschliessende Hall ermöglicht uns, den Raum einigermassen einzuordnen, in welchem das Ereignis abläuft und ausserdem bildet es die Brücke zum nächsten, neuen Ton.

Da hab ich's, das ist mein Problem:

Und (nur?) wegen der zusätzlich zu berücksichtigenden Raum-Reflektionen (und wegen meines Hirns, welches sozusagen ständig "nachjustiert") klingt das Geräusch bei mir in Stereo doch noch einigermaßen natürlich?
Und (in Grenzen) relativ "gleich", auch wenn ich den Hörplatz verändere?

For KSTR only:

Im Grunde ist es so.
Wenn Du das Schallfeld im Raum mit einer Quelle und einem Mikro aufnimmst, bekommst Du schon aus den Reflexionen ein kompliziertes Muster.
Wenn Du nun ein zweites Mik verwendest, so hast Du zwei unterschiedliche Schallfelder. Das Problem ist, dass Du normalerweise eine elektrische Addition durchführst, sodass es zu neuen Auslöschungen kommt.
Ich vermute mal, dass man nicht direkt die Signale addieren müsste, sondern quasi die beiden Signale erst gleichrichten und damit die Lautstärke am betreffenden Punkt für die unterschiedlichen Frequenzen bekäme und dann diese Gleichspannungen addieren müsste. Das könnte etwa den Gesamt-Lautstärkeeindruck widerspiegeln, wie wir ihn hören. Aber wie gesagt, esist eine Vermutung.

Aufrgund der Anatomie des Kopfes gibt es, grob vereinfacht, zwei sich überschneidende Mechanismen beim Richtungshören:
1) Phasenhören der tiefen Frequenzen, so bis ~700Hz
2) Pegelhören (inkl. des HRTF-Einflusses) der hohen Frequenzen für stationäre Signale, so ab ~1400Hz. Impulssignale in dem Bereich werden aber über den Laufzeitversatz lokalisiert.
3) Sich überlappende Effekte im Bereich dazwischen.

Ich möchte nochmals http://www.sengpielaudio.com empfehlen, dort kann man sich gut über die Mechanismen von Phasen- und Pegeldifferenzen für das Richtungshören bei Lautsprecher-Stereowiedergabe informieren, denn das ist ein gut erforschtes Gebiet, zu dem auch Herr Sengpiel (ein mit Grammys ausgezeichneter Klassik-Tonmeister) persönlich einiges beigesteuert.

Grüße, Klaus