Psychoakustische Effekte und Artefakte

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Psychoakustische Effekte und Artefakte durch binaurale Aufnahmemethoden

Bei der binauralen Aufnahmemethode werden mindestens zwei Mikrofone jeweils am linken und rechten Ohr, meistens in einem Kunstkopf, platziert um einen Raumklang bei Benutzung von Kopfhörern zu imitieren und eine präzisere natürlichere Schalllokalisation zu simulieren. Diese Aufnahmemethode funktioniert nur bei der Verwendung von Kopfhörern bei der Wiedergabe, um einen natürlicheren Höreindruck zu erzeugen. Man muss aber nicht zwingend auf einen natürlicheren Höreindruck aus sein. Ich will versuchen Effekte und Artefakte aus Geräuschen oder Instrumenten aufzunehmen, die durch binaurale Aufnahmen, welche in Kombination mit dem menschlichen Gehör und psychoakustischen Effekten aus dem Stereodreieck, entstehen. Ich habe mich schon immer für psychoakustische Effekte interessiert und da ich mich für Psytrance interessiere und dort auch viele psychoakustische "Tricks" in der Produktion zum Einsatz kommen. Ausserdem mag ich holistische Ansätze und bin der Meinung, dass bei der Musikproduktion die Bio- und Psychologie des Menschen so gut wie möglich mit einbezogen werden sollen.

Binaurale Aufnahmen werden in der Regel bei Höraufnahmen eingesetzt aber man könnte die Methode auch sehr gut im Gaming Bereich anwenden da dort meistens ein Headset benutzt wird. Es wäre auch möglich eine eigene Soundeinstellung für das jeweilige Program zu bieten in dem man eine binaurale und eine normale Aufnahme zur Verfügung stellt.

Früher wurde binaural oft mit Stereo gleichgesetzt. Bei Stereoaufnahmen werden allerdings Aufnahmen nur beim Hören über Lautsprecher abgemischt. Dabei werden allerdings die vom Menschen zur Schallokalisation natürlich-biologischen Eigenschaften wie Kopf und Ohrmuschelform in der Aufnahme nicht benutzt, da beim Hören über Stereolautsprecher im Stereodreieck das Gehör die Ohrsignale selber bildet. Ich will versuchen experimentelle Klangbilder zu entwickeln die zwar binaural aufgenommen werden aber trotzdem über Stereolautsprecher abgespielt werden können um ungewöhnliche Raumeffekte oder Audioartefakte zu erzeugen und zu verstehen oder binaurale Aufnahmebilder durch Benutzung von weiteren Mikrofonen und deren Abstand und Relation zueinander zu manipulieren.

Binaurale Aufnahmen sind so gesehen Stereoaufnahmen mit besonderer Aufnahmetechnik, die nur mit Kopfhörern "korrekt" im Ohr wieder abgebildet werden und werden deswegen auch oft als Kopfhörer-Stereofonie bezeichnet. Sie sind die derzeit beste Lösung um die unterbundenen natürlichen Hörsignale zu ersetzen um einen natürlichen Raumklang bei Benutzung von Kopfhörern so realitätsnah wie möglich zu reproduzieren.

Da Schallereignisse erst zu Hörereignissen werden wenn die Schallwellen durch das individuelle Gehör eines Menschen durchgedrungen sind und das Gehirn sie als Reiz verarbeitet hat. Sind die Empfindungen eines Hörereignisses nicht messbar jedoch statistisch durch psychoakustische Hörstudien erfassbar. Diese Psychoakustik spielt eine große Rolle bei binauralen Aufnahmemethoden und um sie zu verstehen muss man die Verschiedenen Mechanismen die im menschlichen Gehör vorliegen, verstehen und simulieren können.

Der Mensch ordnet Schallereignisse durch das subjektive Empfinden von Hörereignissen bestimmten Richtungen zu. Wir besitzen Wahrnehmungsmechanismen für die halbe Horizontalebene und die Medianebene. In einem Kopfbezogenem Koordinatensystem wird die 0° Achse als die Richtung waagrecht nach vorn definiert.

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Horizontalebene:

Sobald die Schalquelle nicht mehr auf der 0° Achse in der horizontalen Ebene liegt, erreichen identische Schwingungsphasen das linke und rechte Ohr nicht mehr gleichzeitig und in verschiedenen Pegeln, dieses Phänomen nennt man "Interaurale Laufzeitdifferenzen" - ITD (Interaural Time Difference) und "Interaurale Pegeldifferenzen" - ILD (Interaural Level Difference).
Dies sind winzige Laufzeitdifferenzen die das menschliche Gehör allerdings schon ab 10 Mikrosekunden - 1/10000 Sekunde - auswerten kann, was in der Horizontalebene etwa 1° entspricht. Bis zu einer Laufzeitdifferenz von 630 Mikrosekunden erhöht sich die seitliche Lokalisation in etwa proportional zum Laufzeitunterschied. Eine Laufzeitdifferenz von 630 Mikrosekunden entspricht einer Wegstreckendifferenz des Schalls von 21,5 cm. Diese Größe wird auch "Hornbostel-Wertheimer-Konstante" genannt und entspricht der Wegstreckendifferenz bei Schalleinfall aus 90° bzw. 270° Einfallsrichtung bei einem durchschnittlichem Abstand der beiden Ohren am menschlichen Kopf.

Durch interaurale Signaldifferenzen kann Schall in der Horizontalebene lokalisiert werden. Hierbei kann allerdings nicht zwischen Schall aus der vorderen und hinteren Horizontalebene unterschieden werden, weil die interauralen Signaldifferenzen gleich sind. Man unterscheidet drei Frequenzbereiche: 
- Unter 800 Hz beruht die Bestimmung des ITD vor allem auf der Auswertung von Phasendifferenzen zwischen den Ohrsignalen. Die ILD spielen hierbei keine Rolle
- Oberhalb 1600 Hz beruht die Bestimmung auf der Auswertung der ILD und der Auswertung der interauralen Gruppenlaufzeit Differenzen (Group Delay)
-Zwischen 800 und 1600 Hz überlappen sich die Wirkungsbereiche der Effekte. Desto höher die Frequenz wird der Winkelbereich in dem Phasendifferenzen ausgerechnet werden können kleiner, dafür steigt die Größe der ILD's

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