Vorrang-Effekt - Precedence effect

Der Vorrang oder das Gesetz der ersten Wellenfront ist ein binauraler psychoakustischer Effekt. Wenn auf einen Ton ein anderer Ton folgt, der durch eine ausreichend kurze Zeitverzögerung (unterhalb der Echoschwelle des Hörers) getrennt ist, nehmen die Hörer ein einzelnes Hörereignis wahr. Sein wahrgenommener räumlicher Ort wird vom Ort des zuerst eintreffenden Schalls (der ersten Wellenfront ) dominiert . Das nacheilende Geräusch wirkt sich auch auf den wahrgenommenen Ort aus. Seine Wirkung wird jedoch durch den zuerst eintreffenden Ton unterdrückt.

Der Haas-Effekt wurde 1949 von Helmut Haas in seiner Doktorarbeit beschrieben. These. Es wird oft mit dem zugrunde liegenden Vorrang-Effekt gleichgesetzt.

Geschichte

Das "Gesetz der ersten Wellenfront" wurde 1948 von Lothar Cremer beschrieben und benannt .

Der "Vorrang-Effekt" wurde 1949 von Wallach et al. Sie zeigten, dass zwei identische Töne, wenn sie in enger Folge präsentiert werden, als ein einziger verschmolzener Ton zu hören sind. In ihren Experimenten trat eine Fusion auf, wenn die Verzögerung zwischen den beiden Klängen bei Klicks im Bereich von 1 bis 5 ms und bei komplexeren Klängen wie Sprache oder Klaviermusik im Bereich von bis zu 40 ms lag. Wenn die Verzögerung länger war, war das zweite Geräusch als Echo zu hören.

Zusätzlich haben Wallach et al. zeigten, dass, wenn aufeinanderfolgende Geräusche, die von Quellen an verschiedenen Orten kommen, als verschmolzen zu hören waren, der scheinbare Ort des wahrgenommenen Geräusches von dem Ort des Geräusches dominiert wurde, das zuerst die Ohren erreichte (dh die zuerst ankommende Wellenfront). Das zweitankommende Geräusch hatte nur einen sehr geringen (wenn auch messbaren) Effekt auf den wahrgenommenen Ort des verschmolzenen Geräusches. Sie bezeichneten dieses Phänomen als Vorrang-Effekt und stellten fest, dass es erklärt, warum Schalllokalisierung in der typischen Situation möglich ist, in der Geräusche von Wänden, Möbeln und dergleichen widerhallen und so mehrere aufeinanderfolgende Reize liefern. Sie stellten auch fest, dass der Vorrang-Effekt ein wichtiger Faktor für die Wahrnehmung von stereophonem Klang ist.

Wallach et al. variierte die Intensität der beiden Töne nicht systematisch, obwohl sie Forschungen von Langmuir et al. was darauf hindeutet, dass der Vorrang-Effekt zusammenbricht, wenn der zweitankommende Ton mindestens 15 dB lauter als der erste ist.

Der "Haas-Effekt" stammt aus einer Arbeit von Helmut Haas aus dem Jahr 1951. 1951 untersuchte Haas, wie die Wahrnehmung von Sprache bei Vorhandensein einer einzigen, kohärenten Schallreflexion beeinflusst wird . Um schalltote Bedingungen zu schaffen , wurde das Experiment auf dem Dach eines freistehenden Gebäudes durchgeführt. Ein weiterer Test wurde in einem Raum mit einer Nachhallzeit von 1,6 ms durchgeführt. Das Testsignal (aufgezeichnete Sprache) wurde von zwei ähnlichen Lautsprechern an Stellen 45 ° nach links und rechts in 3 m Entfernung zum Hörer ausgesendet.

Haas fand heraus, dass Menschen Schallquellen trotz des Vorhandenseins einer einzelnen Reflexion aus einer anderen Richtung in Richtung des ersten ankommenden Schalls lokalisieren . Ein einzelnes Hörereignis wird wahrgenommen. Eine Reflexion, die später als 1 ms nach dem direkten Schall eintrifft, erhöht den wahrgenommenen Pegel und die Geräumigkeit (genauer gesagt die wahrgenommene Breite der Schallquelle). Eine einzelne Reflexion, die innerhalb von 5 bis 30 ms ankommt, kann bis zu 10 dB lauter sein als der direkte Schall, ohne als sekundäres Hörereignis ( Echo ) wahrgenommen zu werden . Diese Zeitspanne variiert mit dem Reflexionsgrad. Wenn der direkte Schall aus derselben Richtung kommt, in die der Hörer blickt, hat die Richtung der Reflexion keinen signifikanten Einfluss auf die Ergebnisse. Eine Reflexion mit gedämpften höheren Frequenzen verlängert die Zeitspanne, in der die Echounterdrückung aktiv ist. Eine längere Nachhallzeit im Raum verlängert auch die Zeitspanne der Echounterdrückung.

Aussehen

Der Vorrang-Effekt tritt auf, wenn die nachfolgenden Wellenfronten zwischen 2 ms und etwa 50 ms später als die erste Wellenfront eintreffen. Dieser Bereich ist signalabhängig. Bei Sprache verschwindet der Vorrang-Effekt bei Verzögerungen über 50 ms, bei Musik kann der Vorrang-Effekt auch bei Verzögerungen von etwa 100 ms auftreten.

In Zwei-Klick-Lead-Lag-Experimenten umfassen Lokalisierungseffekte Aspekte der Summierung der Lokalisierung , der Lokalisierungsdominanz und der Unterdrückung der Verzögerungsdiskriminierung . Die letzten beiden werden im Allgemeinen als Aspekte des Vorrang-Effekts betrachtet:

  • Summierende Lokalisierung: Bei Zeitverzögerungen unter 2 ms nehmen die Hörer nur einen Ton wahr. Seine Richtung liegt zwischen den Positionen der Lead- und Lag-Sounds. Eine Anwendung zur Summierung der Lokalisierung ist die Intensitätsstereophonie , bei der zwei Lautsprecher dasselbe Signal mit unterschiedlichen Pegeln aussenden , was zu einer lokalisierten Schallrichtung zwischen beiden Lautsprechern führt. Die lokalisierte Richtung hängt vom Pegelunterschied zwischen den Lautsprechern ab.
  • Lokalisierungsdominanz: Bei Verzögerungen zwischen 2 und 5 ms nehmen die Zuhörer auch einen Ton wahr. Sein Ort wird durch den Ort des Leittons bestimmt.
  • Unterdrückung der Verzögerungsunterscheidung: Bei kurzen Zeitverzögerungen sind die Zuhörer weniger in der Lage, den Ort des verzögerten Tons zu unterscheiden.

Bei Zeitverzögerungen über 50 ms (für Sprache) oder etwa 100 ms (für Musik) wird der verzögerte Ton als Echo des zuerst eintreffenden Tons wahrgenommen. Beide Schallrichtungen sind korrekt lokalisiert. Die Zeitverzögerung für die Wahrnehmung von Echos hängt von den Signaleigenschaften ab. Bei Signalen mit Impulseigenschaften werden Echos für Verzögerungen über 50 ms wahrgenommen. Bei Signalen mit nahezu konstanter Amplitude kann die Echoschwelle auf Zeitdifferenzen von 1 bis 2 Sekunden erhöht werden.

Ein besonderes Erscheinungsbild des Vorrang-Effekts ist der Haas-Effekt. Haas zeigte, dass der Vorrang-Effekt auch dann auftritt, wenn der Pegel des verzögerten Schalls bis zu 10 dB höher ist als der Pegel der ersten Wellenfront. In diesem Fall wird der Verzögerungsbereich, in dem der Vorrang wirkt, auf Verzögerungen zwischen 10 und 30 ms reduziert.

Anwendungen

Der Vorrang-Effekt ist wichtig für das Hören in geschlossenen Räumen. Mit Hilfe dieses Effekts bleibt es auch bei Wandreflexionen möglich, die Richtung einer Schallquelle (z. B. die Richtung eines Lautsprechers) zu bestimmen .

Beschallungssysteme

Die Ergebnisse von Haas können auf Beschallungssysteme und Beschallungssysteme angewendet werden. Das Signal für Lautsprecher, die an entfernten Orten von einer Bühne platziert sind, kann elektronisch um einen Betrag verzögert werden, der der Zeit entspricht, die der Schall benötigt, um durch die Luft von der Bühne zum entfernten Ort zu gelangen, plus etwa 10 bis 20 Millisekunden und mit einer Lautstärke von bis zu 10 dB lauter als der von der Bühne ausgehende Ton. Das erste Eintreffen von Schall von der Quelle auf der Bühne bestimmt die wahrgenommene Lokalisierung, während der etwas spätere Schall von verzögerten Lautsprechern einfach den wahrgenommenen Schallpegel erhöht, ohne die Lokalisierung negativ zu beeinflussen. In dieser Konfiguration lokalisiert der Hörer den gesamten Ton aus der Richtung des direkten Tons, profitiert jedoch von dem höheren Schallpegel, der durch die Lautsprecher verbessert wurde.

Ambientextraktion

Der Vorrang-Effekt kann verwendet werden, um die Wahrnehmung des Ambientes während der Wiedergabe von Stereoaufnahmen zu verbessern. Wenn zwei Lautsprecher links und rechts vom Hörer (zusätzlich zu den Hauptlautsprechern) platziert und mit dem um 10 bis 20 Millisekunden verzögerten Programmmaterial gespeist werden, werden die zufälligen Umgebungskomponenten des Klangs ausreichend dekorreliert, so dass sie dekorreliert werden kann nicht lokalisiert werden. Dadurch wird das vorhandene Ambiente der Aufnahme effektiv extrahiert, während der Vordergrund "direkte" Klänge bleibt, die immer noch von vorne zu kommen scheinen.

Mehrkanal-Audio-Decodierung

Der Effekt wurde in der Psychoakustik des Fosgate Tate 101A SQ-Decoders berücksichtigt und ausgenutzt, der von Jim Fosgate in Absprache mit Peter Scheiber und Martin Willcocks entwickelt wurde, um eine viel bessere Räumlichkeit und Richtwirkung bei der Matrixdecodierung von 4-2-4 ( SQ) zu erzielen Quadraphonic ) Audio.

Haas Kicker

Viele ältere LEDE- Kontrollraumdesigns ("Live End, Dead End") enthielten sogenannte "Haas-Kicker" - reflektierende Paneele, die hinten angebracht wurden, um Spiegelreflexionen zu erzeugen, von denen angenommen wurde, dass sie einen breiteren Stereo-Hörbereich bieten oder die Verständlichkeit verbessern. Was für eine Art von Klang von Vorteil ist, wirkt sich jedoch nachteilig auf andere aus, sodass Haas-Kicker wie Kompressionsdecken in Kontrollräumen nicht mehr häufig anzutreffen sind.

Siehe auch

Verweise

Weiterführende Literatur

  • Floyd Toole "Sound Reproduction", Focal Press (25. Juli 2008), Kapitel 6
  • Blauert "Spatial Hearing - Überarbeitete Ausgabe: Die Psychophysik der Lokalisierung menschlichen Klangs", The MIT Press; Rev Sub Edition (2. Oktober 1996)
  • Litovsky et al. (1999), "Der Vorrang-Effekt" J. Acoustic. Soc. Am., Vol. 106, Nr. 4