3D Stereo: räumlicher Klang ohne Kopfhörer

# 3D Stereo: Ein Format für realistischen 3D-Klang ohne Kopfhörer

Das 3D-Stereo-Format ermöglicht die Wiedergabe binauraler Audiosignale über externe Lautsprechersysteme und minimiert das Übersprechen. Die Platzierung der Lautsprecher seitlich in 90° zu den Ohren sorgt für natürliche Lokalisierung der Schallquellen, Tiefenwahrnehmung und ein stabiles Klangbild. Diese Lösung ist unabhängig von der individuellen Anatomie des Hörers und funktioniert in Räumen unterschiedlicher Größe.

Experimente haben gezeigt, dass der Kopf einen akustischen Schatten erzeugt, der Haas-Effekt die Positionierung stabilisiert und eine breite Stereobasis das räumliche Volumen auch bei frontaler Lautsprecheranordnung erhält. Tests in einem 130-Sitz-Kino bestätigten die Wirksamkeit: klare Lokalisierung von vorne und hinten, detaillierte Darstellung von Elementen wie Schritten und Regen sowie ein stabiler Sweet Spot.

Experiment im Kino

In einem realen 12 Meter breiten Saal wurden binaurale Aufnahmen über lineare Seitensysteme entlang der Wände wiedergegeben. Ergebnisse:

• Hervorragende Details bei kleinen Geräuschen (Tropfen, Schritte).
• Klare Lokalisierung von Tieftönen (Züge, Autos).
• Natürliche Szenentiefe.
• Breiter Sweet Spot: Der Effekt bleibt bei Positionswechsel erhalten.
• Kompatibilität mit Mehrkanalformaten (5.1 → 7.1).

Nachteile: schwache vertikale Lokalisierung und ein flaches Phantomzentrum, was die Notwendigkeit der Modellierung des Gehörgangs unterstreicht.

Anatomische Messvorrichtung

Zur Überprüfung der Rolle des Gehörgangs wurde eine Vorrichtung zur Simulation der Kopfakustik entwickelt:

• Geometrie basierend auf einem 3D-Modell, 20 Shore A Silikon für Ohren und Gehörgang.
• 1 mm Flockenbelag auf der Oberfläche für HF-Beugung.
• WM-61 Mikrofone an den Trommelfellpositionen.
• GoPro Stereokamera für synchronisierte VR-Aufnahmen.

Aufnahmen wurden in einem offenen Wald (Zoom F3, 32 bit / 192 kHz) mit Impulsquellen (Flaschenklicks) gemacht. Bewegungen im Kreis, frontale Achse und vertikale Ebene.

Messergebnisse und Schlussfolgerungen

Die Analyse bestätigte den Einfluss des Gehörgangs:

• Stabiles Phantomzentrum mit Festigkeit und Tiefe.
• Präzise horizontale Lokalisierung ohne Verschwimmen.
• Wahrnehmbare vertikale Positionierung.
• Erhaltung der Distanz bei Annäherung oder Entfernung.

Dies liefert eine vollständige 3D-Szene: Richtung, Tiefe und Höhe.

Super HRTF: Digitales Modell

Super HRTF ist ein fortschrittliches HRTF für Echtzeitverarbeitung, Höreranpassung und Postproduktion. Es ermöglicht die Modellierung dynamischer Szenen ohne wiederholte Aufnahmen und die Integration synthetischer Klänge. Daten aus der anatomischen Vorrichtung werden auf eine digitale Karte übertragen, um Filter, Verzögerungen und Beugung präzise zu emulieren.

Methodik:

• Impulsmessungen unter kontrollierten Bedingungen.
• Aufbau einer 3D-Antwortkarte.
• Echtzeit-Rendering unter Berücksichtigung von ITD, ILD und HRTF.

Anwendungen: Kino, VR, Spiele – ohne spezielle Ausrüstung und mit Personalisierung basierend auf Kopfposition.

Wichtige Punkte

• 3D Stereo funktioniert mit externen Lautsprechern und umgeht Übersprechen durch seitliche Platzierung.
• Der Gehörgang ist entscheidend für Phantomzentrum und vertikale Lokalisierung.
• Super HRTF digitalisiert die Anatomie für dynamische Szenen in Echtzeit.
• Getestet im Kino: breiter Sweet Spot und Kompatibilität mit Mehrkanalformaten.
• Perspektiven: Integration in die Produktion ohne Aufnahmebeschränkungen.

— Editorial Team