Lokalisation

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Unter Lokalisation versteht man das Erkennen von Richtung und Entfernung einer Schallquelle. Dazu gehören beim natürlichen Hören die interauralen Phasen-Laufzeitdifferenzen ITD (Interaural Time Differences) und die interauralen Laufzeitdifferenzen ILD (Interaural Level Differences). Siehe dazu im Weblink: "Laufzeitdifferenz und Phasenverschiebung".

Zur Lokalisation einer Schallquelle sammelt das menschliche Gehör folgende Informationen:

  • Die Einfallsrichtung des Schalls in der Horizontalebene oder Transversalebene teilt den Raum in oben und unten. Die Hauptschalleinfallsrichtungen sind dabei links, vorn (geradeaus), rechts und hinten. 0° befindet sich vorn.
  • Die Einfallsrichtung des Schalls in der Medianebene oder Sagittalebene teilt den Raum in links und rechts. Die Hauptschalleinfallsrichtungen sind dabei vorn (geradeaus), oben, hinten und unten. 0° befindet sich vorn.
  • Die Einfallsrichtung des Schalls in der Frontalebene teilt den Raum in vorn und hinten. Die Hauptschalleinfallsrichtungen sind links, oben, rechts und unten. 0° befindet sich links.
  • Entfernung der Schallquelle.

Die Ausdrücke Vertikalebene und Lateralebene sind zu vermeiden, weil diese Begriffe in der Literatur unterschiedlich zugeordnet sind.

Inhaltsverzeichnis

[Bearbeiten] Bestimmung der Einfallsrichtung in der Horizontalebene

Zur Bestimmung der Einfallsrichtung in der Horizontalebene (Schall links, vorn (geradeaus), rechts und hinten wertet das Gehör folgende Informationen aus:

  • Laufzeitunterschiede zwischen beiden Ohren (Schall von rechts erreicht das rechte Ohr eher als das linke Ohr)
  • Pegelunterschiede zwischen beiden Ohren (Schall von rechts besitzt am rechten Ohr einen höheren Pegel als am linken, da der Kopf das Signal am linken Ohr abschattet).

Bei tiefen Frequenzen unterhalb von ca. 800 Hz werden vor allem Laufzeitunterschiede ausgewertet, bei hohen Frequenzen oberhalb von ca. 1600 Hz vor allem Pegelunterschiede. Dazwischen liegt ein Überlappungsbereich, in dem beide Mechanismen eine Rolle spielen, die zu einer weniger deutlichen (diffusen) Lokalisation führen.

Bei tiefen Frequenzen sind die Abmessungen des Kopfes (mit einer Wegstrecke d = 21,5 cm von Ohr zu Ohr) kleiner als die Wellenlänge des Schalls. Hier kann das Gehör Phasenlaufzeiten zwischen beiden Ohren sehr exakt auswerten. Die Pegelunterschiede sind hier so gering, dass sie keine genaue Auswertung gestatten.

Bei hohen Frequenzen sind die Abmessungen des Kopfes größer als die Wellenlänge des Schalls. Hier kann das Gehör aus Phasenlaufzeiten die Richtung nicht mehr eindeutig bestimmen. Dafür werden Pegelunterschiede größer, die dann auch vom Gehör ausgewertet werden.

Zusätzlich werden (auch bei höheren Frequenzen) Gruppenlaufzeiten zwischen beiden Ohren ausgewertet: Das heißt, setzt ein Schall neu ein, lässt sich aus der Verzögerung des Schalleinsatzes zwischen beiden Ohren die Richtung bestimmen. Dieser Mechanismus ist besonders in halliger Umgebung wichtig. Bei Einsatz des Schalls gibt es einen kurzen Zeitraum, in dem schon der Direktschall den Hörer erreicht, aber noch kein reflektierter Schall. Das Gehör nutzt diesen Zeitraum der Anfangszeitlücke (ITD = initial time delay gap) zur Richtungsbestimmung und behält die erkannte Richtung bei, solange aufgrund der Reflektionen keine eindeutige Richtungsbestimmung mehr möglich ist.

[Bearbeiten] Bestimmung der Einfallsrichtung in der Medianebene

Das Außenohr des Menschen, das heißt die Ohrmuschel und der Anfang des Gehörgangs wirken als richtungsselektive Filter. In der Struktur der Ohrmuschel werden je nach Schalleinfallsrichtung in der Medianebene werden unterschidliche Resonanzen angeregt. Dies führt dazu, dass jede dieser Richtungen (vorne/hinten/oben/unten) ein unterschiedliches Resonanzmuster besitzt. Das heißt, dass der Frequenzgang der Ohren richtungs-spezifische Muster eingeprägt bekommt, die vom Gehör ausgewertet werden.

Diese Muster im Frequenzganz sind sehr individuell, je nach Form und Größe der eigenen Ohrmuscheln. Bekommt man Schall über Kopfhörer dargeboten, der von einem anderen Kopf mit anderen Ohrmuscheln aufgenommen wurde, wird die Erkennung der Richtung in der Medianebene nicht mehr problemlos möglich. Beispiel: Das überwiegende Hinten-Lokalisieren von Kunstkopfaufnahmen und die "Im-Kopf-Lokalisation (IKL)".

[Bearbeiten] Bestimmung der Entfernung der Schallquelle

Die Bestimmung der Entfernung der Schallquelle ist beim Menschen nur eingeschränkt möglich. Als Indizien für die Entfernungsbestimmung im Nahbereich dienen z.B. extreme Pegelunterschiede (z.B. beim Flüstern in ein Ohr), spezielle Resonanzmuster der Ohrmuschel im Nahbereich.

Im Fernbereich ist eine Entfernungsbestimmung nur über Indizien möglich, z.B. Verhältnis von Direktschall und Reflektionen in Räumen.

[Bearbeiten] Abgrenzung zu anderen Begriffen

[Bearbeiten] Lokalisation versus Ortung

In die tägliche Umgangssprache ist das Wort Lokalisation aus der Akustik kaum eingegangen. Alles was mit der Feststellung der Richtung zu tun hat - wird eben undifferenziert mit Ortung bezeichnet. In populärwissenschaftlichen Magazinen will man die Leser mit der "Schallortung" anziehen. Bei den Fachleuten hat sich jedoch "lokalisieren" und "Lokalisation" für das menschliche Richtungshören durchgesetzt. In Lexika, auch online, wird jedoch deutlich zwischen Lokalisation und Ortung unterschieden.
In der Akustik und in der Tonaufnahmetechnik hat sich für das natürliche Richtungs- und Entfernungshören der Fachbegriff "Lokalisation" durchgesetzt. Also Schall-Lokalisation. In der Umgangssprache wird dieses Hören üblicherweise weiterhin ungenau mit "Ortung" bezeichnet, also Schall-Ortung; wir orten eben in der Umgangssprache – das ist nicht zu ändern. Alle Fach-Lexika erklären, dass das Orten mit Peilen zu tun hat, bei dem immer ein Signal ausgesendet (!) wird, dessen schwache, vom Hindernis reflektierte Energie zur Richtungs- und Entfernungsmessung herangezogen wird. Dieses ist beim natürlichen Hören des Menschen sicher nicht der Fall, denn wir lokalisieren die Richtung und die Entfernung. Etwas anderes ist es bei den Fledermäusen, denn diese orten aktiv, weil sie Ultraschall-Laute ausstoßen und die dabei entstehenden Reflexionen zur Hinderniserkennung auswerten.

Nach dieser Erkenntnis kennen wir jetzt nur noch das Wort Lokalisation für die menschliche Richtungsbestimmung mit unseren Ohren, denn die aktive Ortung, also das Orten, überlassen wir lieber den mit Ultraschall piependen Fledermäusen und dem Peil-Radar.

[Bearbeiten] Lokalisation versus Lateralisation

Mit Lateralisation bezeichnet man den Versuch die Merkmale der Pegel- und Laufzeitdifferenz an den Ohren einzeln und unabhängig voneinander erforschen zu können und auch andere Kombinationen von Signalen direkt den Ohren darzubieten, als sie sich beim normalen Hören einstellen. Dieses kann allein mit Kopfhörern geschehen.

Die Angabe der Lateralisation ist insbesondere dann sinnvoll, wenn durch eine Beschallung Hörereignisse im Kopf auftreten (z.B. Darbietung von reinen Pegel- und Laufzeitdifferenzen zwischen beiden Ohren über Kopfhörer). In einigen Veröffentlichungen wird die seitliche Auslenkung einer Phantomschallquelle bei Lautsprecher-Stereofonie unrichtig mit Lateralisation bezeichnet, anstatt das geeignete Wort Lokalisation dafür zu verwenden.

Wenn Hörereignisse außerhalb des Kopfes auftreten, ist der Begriff Lokalisation zur Beschreibung der Richtung und Entfernung des Hörereignisses sicherlich sinnvoller.

[Bearbeiten] Siehe auch

Akustik | Ohr

[Bearbeiten] Weblinks

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