Zerstreuungskegel. Hörbeeinträchtigung?

Unser Gehör besitzt erstaunliche Fähigkeiten: Es kann Stimmen in einer vollen Bar orten, Alarme aus mehreren Metern Entfernung wahrnehmen oder ein vorbeifahrendes Auto erkennen, noch bevor wir es sehen. Doch wie jedes gute biologische System hat auch dieses seine Grenzen. Eine der interessantesten ist der sogenannte Zerstreuungskegel: ein Bereich im Raum, in dem es dem Ohr besonders schwerfällt, die Richtung eines Geräusches zu bestimmen.

Der Schlüssel liegt in den binauralen Signalen. Das Gehirn vergleicht die minimale Verzögerung, mit der der Schall jedes Ohr erreicht – die interaurale Zeitdifferenz (ITD) – und die Pegelunterschiede zwischen den beiden Kanälen – die interohrige Pegeldifferenz (ILD). Damit berechnet es primär die seitliche Position einer Schallquelle. Soweit, so elegant.

Das Problem entsteht, weil unterschiedliche Positionen am Kopf sehr ähnliche ITD- und ILD-Werte erzeugen können . Diese Positionen lassen sich durch eine Kegelfläche annähern, deren Achse die beiden Ohren verbindet . Zwei Schallquellen an verschiedenen Punkten dieses „Kegels“ können nahezu ununterscheidbar sein, wenn das Gehirn nur diese beiden Signale wahrnimmt. Das klassische Beispiel ist die Mehrdeutigkeit zwischen vorne und hinten: Ein Geräusch von vorne kann von hinten kommen und umgekehrt. Das Ohr wird dadurch quasi zu einem GPS mit lückenhafter Empfangsgenauigkeit.

Es handelt sich weniger um eine Unvollkommenheit als vielmehr um eine Folge unvollständiger Informationen. Der Kopf erzeugt zwar akustische Schatten und Verzögerungen, kann aber nicht alle Koordinaten eines dreidimensionalen Raums allein auflösen. Um dies zu kompensieren, greift das Gehör auf Hilfsmittel zurück: Die Form der Ohrmuschel verändert das Spektrum je nach Höhe und Einfallswinkel des Schalls; der visuelle Kontext hilft; und vor allem bewegen wir unseren Kopf leicht . Diese scheinbar triviale Geste verändert die Beziehung zwischen Schallquelle und beiden Ohren und löst die Mehrdeutigkeit meist innerhalb von Millisekunden auf.

Paradoxerweise wird das Problem gerade bei Systemen, die den Klangraum reproduzieren sollen, am deutlichsten. Bei einer binauralen Aufnahme, die über Kopfhörer gehört wird, sind die räumlichen Informationen teilweise eingefroren. Die Schallquelle reagiert nicht auf Kopfbewegungen, und der Unschärfebereich verstärkt sich. Deshalb ist Head-Tracking keine Eigenart der virtuellen Realität: Es ist eines der Signale, auf die sich das Gehirn stützt, um zwei Kanäle in einen glaubwürdigen Raum zu verwandeln.

Juan Tarteso sponsert diesen Artikel.