Bei raumbezogenen Aufnahme- und Wiedergabesystemen handelt es sich um Stereoaufnahmen mit mehreren Mikrofonen und deren Wiedergabe über Lautsprecher. Die Anordnung der Mikrofone orientiert sich an den menschlichen Lokalisationsmechanismen der Auswertung von Laufzeit (ITD)- und Pegeldifferenzen (IID) zwischen den Ohren. Bei der Pegeldifferenzstereofonie bestimmt die Richtwirkung der verwendeten Mikrofone bzw. die Schalldruckunterschiede an den Lautsprechern die Hörereignisrichtung bei der Wiedergabe.
Liegt an allen Lautsprechern ein identisches Signal an, lokalisiert der Hörer eine zentrierte Phantomschallquelle, eine Erhöhung der Schallleistung eines Lautsprechers hingegen führt zur Lokalisation der Quelle in Richtung dieses.
Bei der Laufzeitstereofonie werden die Mikrofone von der Quelle unterschiedlich räumlich separiert, um die Lokalisation des Hörers auf Grund der positionsabhängigen Schallaufnahme zu unterschiedlichen Zeitpunkten hervorzurufen. Äquivalent zur Pegeldifferenzstereofonie erzeugt ein an an allen Lautsprechern identisches Schallsignal eine Lokalisation auf die Mitte, eine Verzögerung des Signals an einem Lautsprecher jedoch eine Bewegung der Schallquelle zum anderen Lautsprecher hin. Bei den beschriebenen Mikrofonanordnungen bzw. Mischformen dieser mit anschließender Wiedergabe der Schallsignale über Lautsprecher bleiben alle natürlichen Veränderungen des Schallfeldes auf Grund der menschlichen Geometrie der Ohrmuscheln, des Kopfes und Oberkörpers sowie der entstehenden Resonanzen im Gehörgang vollständig erhalten. Bei der Wiedergabe der Signale muss der Einfluss des Abhörraums beachtet werden.
Inhaltsverzeichnis
1 Aufnahme- und Wiedergabesysteme akustischer Signale
1.1 Raumbezogene Systeme
1.2 Kopfbezogene Systeme
1.3 Kompatibilität raum- und kopfbezogener Systeme
2 Entzerrungungsmechanismen
2.1 Physikalische Messmethoden
2.2 Freifeldentzerrung
2.3 Diffusfeldentzerrung
3 Lautheitsausgleichsbasierende Kalibrierung am Beispiel von Audiometriekopfhörern
3.1 Normbegriffe
3.2 Freifeldkalibrierung
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den physikalischen und psychoakustischen Grundlagen der Kopfhörerentzerrung, um die Kompatibilität zwischen raumbezogenen und kopfbezogenen Audiosystemen zu gewährleisten. Dabei wird untersucht, wie durch unterschiedliche Entzerrungsmechanismen und Kalibrierungsverfahren – wie die Freifeld- und Diffusfeldentzerrung – eine möglichst naturgetreue Klangreproduktion erzielt und Inkompatibilitäten bei der Wiedergabe minimiert werden können.
- Grundlagen der Aufnahme- und Wiedergabesysteme
- Physikalische Methoden der Entzerrung und Kalibrierung
- Analyse des Assoziationsmodells zur räumlichen Wahrnehmung
- Praktische Anwendung der Kalibrierung in der Audiometrie
Auszug aus dem Buch
1.1 Raumbezogene Systeme
Bei raumbezogenen Aufnahme- und Wiedergabesystemen handelt es sich um Stereoaufnahmen mit mehreren Mikrofonen und deren Wiedergabe über Lautsprecher. Die Anordnung der Mikrofone orientiert sich an den menschlichen Lokalisationsmechanismen der Auswertung von Laufzeit (ITD)- und Pegeldifferenzen (IID) zwischen den Ohren. Bei der Pegeldifferenzstereofonie bestimmt die Richtwirkung der verwendeten Mikrofone bzw. die Schalldruckunterschiede an den Lautsprechern die Hörereignisrichtung bei der Wiedergabe. Liegt an allen Lautsprechern ein identisches Signal an, lokalisiert der Hörer eine zentrierte Phantomschallquelle, eine Erhöhung der Schallleistung eines Lautsprechers hingegen führt zur Lokalisation der Quelle in Richtung dieses.
Bei der Laufzeitstereofonie werden die Mikrofone von der Quelle unterschiedlich räumlich separiert, um die Lokalisation des Hörers auf Grund der positionsabhängigen Schallaufnahme zu unterschiedlichen Zeitpunkten hervorzurufen. Äquivalent zur Pegeldifferenzstereofonie erzeugt ein an an allen Lautsprechern identisches Schallsignal eine Lokalisation auf die Mitte, eine Verzögerung des Signals an einem Lautsprecher jedoch eine Bewegung der Schallquelle zum anderen Lautsprecher hin. In Abb. 1 ist die Lokalisation der Phantomschallquelle auf Grund der vektoriellen Superposition bei Pegeldifferenz- und Laufzeitstereofonie dargestellt. Bei den beschriebenen Mikrofonanordnungen bzw. Mischformen dieser mit anschließender Wiedergabe der Schallsignale über Lautsprecher bleiben alle natürlichen Veränderungen des Schallfeldes auf Grund der menschlichen Geometrie der Ohrmuscheln, des Kopfes und Oberkörpers sowie der entstehenden Resonanzen im Gehörgang vollständig erhalten. Bei der Wiedergabe der Signale muss der Einfluss des Abhörraums beachtet werden. (Dickreither, 1987)
Zusammenfassung der Kapitel
1 Aufnahme- und Wiedergabesysteme akustischer Signale: Dieses Kapitel erläutert die Grundlagen von raum- und kopfbezogenen Wiedergabesystemen sowie das Assoziationsmodell, welches die Kompatibilität zwischen diesen Systemen bewertet.
2 Entzerrungungsmechanismen: Hier werden verschiedene physikalische Messmethoden sowie die spezifischen Verfahren der Freifeld- und Diffusfeldentzerrung vorgestellt, um Klangfarbenfehler bei der Kopfhörerwiedergabe zu vermeiden.
3 Lautheitsausgleichsbasierende Kalibrierung am Beispiel von Audiometriekopfhörern: Dieses Kapitel beschreibt die normativen Grundlagen und praktischen Kalibrierungsschritte für Audiometriekopfhörer, einschließlich der Definition von Übertragungskoeffizienten und Freifeldkalibrierung.
Schlüsselwörter
Kopfhörerentzerrung, Freifeldentzerrung, Diffusfeldentzerrung, Audiometrie, HRTF, Psychoakustik, Binaurale Aufnahme, Lautsprecherwiedergabe, Schalldruckpegel, Assoziationsmodell, Phantomschallquelle, Übertragungskoeffizient, Pegel-Lautheit-Divergenz, Klangfärbung, Kalibrierung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit?
Die Arbeit behandelt die technischen Herausforderungen bei der Entzerrung von Kopfhörersignalen, um eine originalgetreue akustische Wiedergabe sicherzustellen.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Themen umfassen die unterschiedlichen Konzepte der räumlichen Schallwiedergabe, die mathematische Modellierung von Übertragungsfunktionen und die praktische Anwendung der Kalibrierung im Bereich der Audiometrie.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es, Methoden aufzuzeigen, wie durch Entzerrung die Kompatibilität zwischen verschiedenen Wiedergabesystemen erreicht und unnatürliche Höreindrücke wie Klangfarbenfehler minimiert werden können.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Es werden physikalische Messmethoden, Sondenmikrofonmessungen, Kupplermessungen sowie psychoakustische Bewertungsmodelle wie das Assoziationsmodell nach Theile verwendet.
Was ist der Kerninhalt des Hauptteils?
Der Hauptteil analysiert detailliert die Vor- und Nachteile der Freifeld- sowie Diffusfeldentzerrung und beschreibt die normgerechte Kalibrierung von Audiometriekopfhörern.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Wichtige Begriffe sind Kopfhörerentzerrung, HRTF, Freifeld/Diffusfeld, Audiometrie-Kalibrierung und die physikalischen Übertragungsfunktionen.
Warum führt die Freifeldentzerrung manchmal zu Klangfarbenfehlern?
Bei der Wiedergabe von konventionellen Stereoaufnahmen über freifeldentzerrte Kopfhörer können spektrale Änderungen, die auf der Richtungsinformation basieren, nicht korrekt verarbeitet werden, was zu Fehlern in der Lokalisation führt.
Wie unterscheidet sich die Diffusfeldentzerrung von der Freifeldentzerrung?
Die Diffusfeldentzerrung zielt darauf ab, die Klangfärbung von Schallwellen nachzubilden, die aus allen Richtungen eintreffen, wodurch sie in vielen Fällen natürlichere und angenehmere Höreindrücke erzeugt als die reine Freifeldentzerrung.
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- Jacqueline Rausch (Author), 2007, Aufnahme- und Wiedergabesysteme akustischer Signale und Entzerrungsmechanismen bei Kopfhörern, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/300691
