Tonhöhen-Auflösungsvermögen bei Kopfhörerwiedergabe

Erstellt 16 Antworten17 Beiträge
Startbeitrag#1
Hallo,
Mal eine Frage an die Psychoakustiker und Phänomenologen:
Wieso kann man bei Kopfhörerwiedergabe die absolute Tonhöhe und auch deren Änderungen wesentlich schlechter beurteilen als bei LS-Wiedergabe bzw. Original-Instrumentenklang?
Das Problem hat man oft beim Aufnehmen über KH, z.B. (Fretless-)Bassisten "leiden" seher, aber auch Vibratos sind oft zu ausladend, dann beim Abhören über LS. Tritt ja auch dann auf, wenn eigentlich genug Obertöne vorhanden sind, bei deren Frequenzen eine Auflösung von z.T wenigen cent möglich sein sollte (nach den entspr. Tabellen).
Eine These von mir dazu lautet (zumindest für das bessere Erkennen von Schwankungen der Tonhöhe):
Bei KH-Wiedergabe, speziell eines sehr trockenen Mono-Signals, fehlt jegliche realistische Raumbeeinflussung. Ich vermute also die Summe aller Beinflussungen durch Raum und Kopf -- HRTF-Abhängigkeiten, angeregte Moden, Reflektionen und Kammfiltereffekte, Beugung und Brechung etc -- geben dem Hörsinn die entsprechenden Hinweise, selbst dann wenn sie sehr leise gegenüber dem Direktsignal sind. Schon kleinste Frequenzänderungen ändern die Druck-Verhältnisse im Detail an den beiden Ohren bereits beträchtlich (wenn es nicht gerade Meter-Wellenlängen sind) , und diese Änderungen im Timbre werden als Änderung der Tonhöhe interpretiert. Zwar ändert sich dieses Timbre auch bei der kleinsten Bewegung des Kopfes oder Instruments, aber des Ersteren sind wir uns "unbewusst bewusst", das zweite sehen (oder spüren wir, als betr. Musiker) wir und wird deshalb "maskiert".
Die These kommt mir auch deshalb nicht völlig falsch vor, weil es beim Zumischen von simulierten realistischem Raumklang (nicht zu diffuser Hall mit genug Earlys) schon viel besser, aber nicht perfekt wird, nach meinem Gefühl.
Hat jemand dazu Erfahrungen, Kommentare oder (gar Online-)Quellen?
Grüsse, Klaus S
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Antwort#2
Für jeden von uns hier müsste bekannt sein, dass Sänger oder Sängerinnen, die auf ihr Playback mit geschlossenen Kopfhörern singen, ziemlich in der Tonhöhe daneben liegen, ohne es dabei selber richtig zu bemerken (hören). Eine Lösung ist immer, einen offenen Kopfhörer anzubieten oder einen Hörer aufs Ohr zu setzen und den anderen hinter das Ohr zu klemmen. Der Künstler braucht schnelle natürliche akustische Eigenkontrolle. Das Kopfhörer-Sänger-Problem ist häufig: Ich höre mich nicht selber. Ich höre nicht genug das Playback. Selbst wenn die Einspielung schon "mörderisch" laut ist. Für das erste Problem gibt's den wirksamen Einspieltrick mit etwas Hall auf der Stimme.
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Antwort#3
Hi,
habe zwar (noch, u.u.)keine Antwort, bin aber an den tabellen interessiert, wo stehen die?
sthet da auch, um wieviel man bei kopfhörer sinus vs. lsp sinus im schnitt daneben liegen sollte als durchschnittsmensch?
grüsse
leif
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Antwort#4
Hallo leif,
Die Tabelle, die ich habe, steht in "Klang, Musik mit den Ohren der Physik" von John R. Pierce (Spektrum Akademischer Verlag, ISBN 3-8274-0554-0) und bezieht sich auf Sinustöne. Ist zweidimensional, über Frequenz und Hörpegel, und ab 500 Hz und nicht zu leise liegt alles unter 10 cent, typisch 4 cent. Bei 125 Hz sind es mindestens 50 cent bis maximal 100 cent bei geringem Pegel. Keine Ahnung ob über LS oder KH ermittelt... und auch keine Quellenangabe wo er das her hat...
Wie gesagt, ob des Oberton-Spektrums wundert mich die geringe Auflösung im KH, also ich kann kaum ein tiefes H von einem C unterscheiden, immerhin ein Halbton, selbst bei Basssound mit Verzerrung... und bis ich merke, dass ich mit den Gitarren "verschwebe", ist es ja schon zu spät...
Für genaueres müssten wir wohl mal länger rumgooglen, aber ich hoffe es meldet sich noch der angesprochene Personenkreis zu Wort, falls dieser mitliest und darüber was weiss (is ja hier kein Psychoakustik-Forum).
Grüsse, Klaus S
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Antwort#5
Ich habe fuer die konkrete Frage leider keine Antwort.
Allerdings kenne ich einen aehnlichen Effekt als aktiver Musiker.
Wenn man selber spielt, merkt man die Distonation weniger, als ein Zuhoerer
in der Distanz. Deshalb braucht es auch eine explizite Ausbildung dafuer.
Ich vermute daher spekulativ, dass es auf den Unterschied Nahfeld - Fernfeld
ankommt, aber auch auf die Lautstaerke.
Probiere vielleicht einmal aus, Mono ueber einen Lautsprecher zu hoeren, aber
Dich vielleicht 5 cm vom Lautsprecher entfernt aufzustellen...
Wenn es sehr ernsthaft ist, kann ich gerne einen bekannteren emeritierten Neurologen befragen, der sich jahrelang mit der Musikwahrnehmung beschaeftigt hat.
Gruss,
Mathematiker
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Antwort#6
Hallo Mathematiker,
Also ernst ist es nicht -- ich weiss ja was ich der Praxis machen muss: halt keine Kopfhörer nehmen wenn es irgendwie geht -- aber suche eben gern nach Gründen, Quellenangabe würde deshalb reichen.
Das Experiment mit Nahfeld/Fernfeld werde ich mal versuchen, eine oder zwei LS als "ultra nearfields" betreiben, und schauen was passiert (ein AKG K1000 wäre auch ne Möglichkeit), oder auch mal einohrig, das andere Ohr mit Wachs ausgiessen (*scherz*). An einer Schwingungsübertragung *anders* als über Luft/Ohr scheint es nicht zu liegen, hab ich schon grob versucht, mit geschl.Kopfhörer+LS.
Grüsse, Klaus S
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Antwort#7
Hi,
ich hoffe du keenst dich ein bisschen in physio aus...;) ich kann physiologische erklärungsversuche bieten, warum man
1.) bei höherer lautstärke unsauber hört (liegt daran, dass am ort des maximalen schwingens der basilarmembran in der kochlea die benachbarten sinneszellen unterdrückt werden müssen für eine sauberer ton wahrnehmung, was vermutlich mit hilfe des kochleären verstärkers der sinneszellen geschieht; ab einer bestimmten stärke der mechanischen schwingung der basilarmembran aber nicht mehr erfolgriech ist, weil nun alle dem maximum benachbarten sinneszellen sich mitaktivieren)
daraus folgt 1b.) bei obertönen, die diese reizschwelle unterschreiten, kann man hilfe der obertöne sich noch ein vernünftiges bild von der intonation machen.
2.) man bei tiefen frequenzen generell schlechter hört (liegt daran, dass bei tiefen frequenzen, die nicht mehr in die cochlea passen, nur noch der aufsteigende anteil der amplitude durch einen aktionspotential burst kodiert wird; somit wird die "konstruktion" massiv fehler anfällig.
daraus folgt 2b.) wehe man hat dicht beieinander liegende grundtöne, die kann das gehör als pseudobass erkennen (das müsste dir eigentlich von den links von linkwitzis homepage her irgendwo bekannt vorkommen....)
das geanze gehör ist eine äußerst unerforschte, aber auch schwierig zu erforschende (dimension!) geschichte. die wahrnehmung ist bisher nicht widerspruchsfrei meiner meinung nach in lehrbüchern abgedruckt. es wird irgendwie ein komplexes zusammenspiel sein aus aktivierung des kochläeren verstärkers für die lautstärke, nervenfaser und art des aktionspotential musters für die tonhöhe und vermutlich auch noch einen rechts/links abgleich...
vielleicht finden wir ja auf diesem "basis-modell" eine erklärung....

grüsse
leif
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Antwort#8
hi,
update, wen es noch interessieren sollte... mein physio professor hat auch keine vernünftige erklärung parat.

ich würde vermuten, dass das gehör hier mehrere effekte vermischt. zum einen findet das intonationshören vermutlich nicht mit dem grundton sondern den obertönen statt. ich hatte arge probleme, mit reinen sinustönen eine quarte in der kontra oktave sauber zu erkenne, wenn die töne hintereinander gespielt werden. ich schliesse daraus, dass unser aller gehör untrainiert ist in diesem bereich.
kommen nun obertöne hinzu, so werden die zum einen aufgrund der isophonen und zum anderen aufgrund der vorherig genannten physiologischen vorgänge besser aufgelöst (und schon auf cochleärer seite einer eindeutigen nervenfaser zu geordnet).
schliesslich ist da noch das ganz reale phänomen, dass lautsprecher bei tiefen frequenzen arg zerren. zerren sie dann mehr als ein kopfhörer, würde ich auf diese oberton generation das phänomen schieben.
ferner kommt hinzu, dass in der realen raumakustik ja die wiedergabe tiefer frequenzen im raum äußerst moden-anfällig ist. somit hört man u.u. häufiger den grundton gar nicht so laut, wie er in wahheit ist und mann kann daher besser intonieren.
ich schaue mal, vielleicht finden wir noch etwas.

grüsse
leif
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Antwort#9
Hallo,

es ist durchaus richtig, daß das Tonhöhenempfindungsvermögen (so möchte ich es mal nennen) bei sehr tiefen und auch bei sehr hohen Frequenzen nicht mehr so ausgeprägt ist wie bei mittleren Frequenzen. Die Psychoakustik spricht von "Tonheit". Wenn Du z.B. ein Klavier stimmst, dann stimmts Du nicht die Grundtöne auf Schwebungsnull, sondern orientierst Dich an den Obertönen. Es dürfte wahnsinnig schwer sein, zwei reine Sinustöne die gleichzeitig ertönen und abstimmbar sind in eine Oktave, Quinte, Quarte, Terz oder noch engeres Intervall zu bringen. Der Musiker orientiert sich da an den Obertönen und stimmt solange nach, bis die Schwebungen der Obertöne verschwunden sind.

MfG
Rainer
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Antwort#10
hi,
das problem kenne ich vom cello: die geige gibt dir das a eine oktave höher, zu häufig ist man dann auch noch geneigt nach der klangfarbe zu stimmen...
zwei reine sinus töne behaupten die physiologen könnte man, wenn sie zeitgleich erklingen erst ab einer großen sekunde und noch mehr als solche erkennen, ich finde das stimmt nicht ganz (ab einer kleinen sekunde geht das eigentlich)
hast du eine idee warum ich dann mit den tiefen tönen immer konstant zu hoch heraus komme? bestes beispiel war: quarte hintereinander höre ich wie große terz... quarte zusammen gespielt identifiziere ich als solche...
hört man daher möglicherweise gar unbewusst differenz töne (manche geiger behaupten das bewusst für doppelgriffe einzusetzen) für die intonation?
keine ahnung...
grüsse
leif
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Antwort#11
Hallo leif (und andere Schreiber),
natürlich bin ich immer an Feedback interessiert, davon haben ja alle etwas, auch die stillen Mitleser.
Hhm, also Sinustöne halte ich für irrelevant, selbst ein Bass mit ganz zugedrehtem Ton-Poti macht genug Obertöne... aus dem selben Grund halte ich stärkere Verzerrungen von LS gegenüber KH für untergeordnet, die bereits vorhanden Obertöne im Signal sind sicher ein Mehrfaches der Obertöne durch etwaige LS-Verzerrung.
Das Hintereinander- vs. Gleichzeitig-Problem kann ich bestätigen, deshalb ist z.B. Üben von Walkingbass-Linien in tiefen Lagen ohne Playback eigentlich fast nicht machbar...
Die Stimmung von Saiteninstrumenten ist ein ganz haariges Kapitel, denn leider sind die Obertonreihen gespreizt, also nicht extakte Vielfache des Grundtons. Das kommt von der Saitensteifigkeit. Beim Bundrein-Einstellen eines Basses oder einer Gitarre auf tiefen Saiten in hohen Lagen merkt man das deutlich, ausserdem "ziehen" die Pickups an den Seiten. Die Stimmung nach Gehör läuft über die (temperiert zu seienden) Schwebungen der Obertöne, die Anzeige eines Stimmgeräts aber nach dem Grundton und ist deshalb meist daneben. Beim Klavier genauso... hat Rainer ja beschrieben.
Das Hören von leichten Schwebungen funktioniert im Kopfhörer m.E. genausogut wie mit LS, aber das ist beim Spielen in der Band ja die "zu spät" Anzeige, weil irgendwie der absolute Tonhöhenbezug schlechter ist.
Ich denke schon, dass es vor allem mit den Raumphänomenen, wie ich sie in meiner These vermute, zu tun haben muss... denn trockene DI-Signale sind ja extrem unnatürlich, dafür hat der Hörsinn keine "evolutionäre Ausbildung" genossen, sozusagen. Mit einem Kunstkopfversuch könnte man evtl. da einiges herausfinden, was davon nun wirklich eine entscheidende Rolle spielt.
Das ist schon alles eine sehr komplizierte Sache... es wäre wohl in der Tat notwendig, dass jemand darüber eine Psychoakustik-(Diplom-)Arbeit schreibt oder so, oder hier jemand etwas ausbuddelt...
Ich empfehle nochmal "Klang, Musik mit den Ohren der Physik" von John R. Pierce (Spektrum Akademischer Verlag, ISBN 3-8274-0554-0), da stehen wichtige Sachen drin, z.B. dass das Empfinden von Konsonanz und Dissonanz von Sinuston-Intervallen (oder überhaupt die Intervall-Erkennung) ganz anders abläuft als bei echten Klängen, Faustregel: "Reine Sinustöne sind immer konsonant, sobald ihr Frequenzverhältnis in etwa über einer kleinen Terz liegt -- und seien die Frequenzverhältnisse noch so krumm!". Genaue Intervallbeziehungen kann man entsprechend genauso schlecht erkennen, ausser dass es bei kleinem Abstand schwebt und zu einer Amplitudenmodulation, d.h. Tremolo, degeneriert.
Zur Kopfhörer-Problematik schreibt er aber leider nichts, deshalb ja der Strang...
Schöne Grüsse,
Klaus S
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Antwort#12
hi,
eine kurze frage: was genau kann/soll die raum information dem gehör bringen? eigentlich doch nur interferenz bei tiefen frequenzen, oder sehe ich das falsch?
noch eine witzige beobachtung am rande: ich habe meinem spieltrieb freien lauf gelassen. ich simuliere mir mit meinem synthesizer (sy99) sinus töne per FM und schalte obertöne nach bedarf hinzu.
mich würde mal interessieren, ob ihr ähnliches bestätigen könnt, sofern ihr einen synthi und/oder zeit/muße habt:
heute nachmittag habe ich probleme gehabt, die quarte E'-A' als solche zu erkennen, war irgendwie ne terz... jetzt habe ich oktav probleme: bei leiser lautstärke eher zu eng, bei großer lautstärke zu weit (so gehts auch meiner freundin, die ist geigerin...); und auch wenn die quart A'-D per se als solche für mich so klingt, nach einer oktave B-B' klingts wie eine terz (das ist aber nur mein problem...). das ganze war weitgehend unabhängig von dazu geschalteten obertönen (1. bis 5.). am besten war, dass ich eine oktave als "per se irgendwie unsauber" gehört habe, obwohl sie reibungsfrei war...

conclusion: entweder ist mein sy99 schrott reif... oder die prominenten tiefen maskieren super und verwirren das gehör...
ich werde mal demnöchst die original arbeiten zur funktion der cohlea durchlesen müssen und werde dann berichten.
grüsse
leif
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Antwort#13
Hallo leif,
"" eine kurze frage: was genau kann/soll die raum information dem gehör bringen? eigentlich doch nur interferenz bei tiefen frequenzen, oder sehe ich das falsch? ""
Also eigentlich weniger der Raum, als die Tatsache dass wir mit zwei Ohren hören, auf jedem eben was leicht Verschiedenes -- weil die Signale ungleich an beiden Ohren ankommen, in Pegel, Laufzeit, Frequenzverhalten... eben all dem, was natürliches Hören ausmacht, wie ich z.T. in meinem Eröffnungsbeitrag schrieb. Ob es dazu zusätzlich auf die Schallbeinflussung durch den Raum ankommt, müsste man durch Versuche im schalltoten Raum rausfinden können. Ich vermute mal, dass bei natürlichem Hören (LS oder Instrument direkt) auch im schalltoten Raum die Tonhöhenauflösung besser ist als mit Kopfhörern, aber schlechter als in echten Räumen. Wie gesagt, ein trockenes Monosignal im KH ist irgendwie der worst-case: es fehlen sowohl jegliche Räumlichkeit als auch das Richtungshören (das selbst im schalltoten Raum funktioniert, Beispiel aus der Natur: auch auf einem pulverschneebedeckten steilen Bergipfel kann man einen Vogelzwitschern sauber lokalisieren).
Grüsse, Klaus S
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Antwort#14
hi,
sorry, dein beispiel mit der natur verstehe ich nicht ganz.
am instrument selbst zählt (sofern du für ebässe sprichst) meiner meinung nach nicht, da ja nie der basspegel besteht, wie nach der verstärkung. dazu fällt mir ein, dass ich mal über einen verstärkten frettless ebass gespielt habe und dabei auch so meine probleme hatte auf der E saite.
mit der phase zwischen rechts und links, das werde ich per delay nachher ausprobieren, hätte man eigentlich drauf kommen können....;)
ferner fällt mir da noch ein, dass ein mir bekannter konzertmeister und hochschul prof. bzgl der intonation zwischen bass und cello- gruppe in seinem kammerorchetser eigentlich ziemlich "indifferent" war... ;)
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Antwort#15
Hallo leif,
"" sorry, dein beispiel mit der natur verstehe ich nicht ganz. ""
Schneebedeckte Berggipfel sind reflexionsarme Räume für Arme ... praktisch verwendet werden manchmal tatsächlich riesige ebene Kornfelder für Messzwecke an Mics und LS -- habe schon öfter gelesen, dass in Amerika das gemacht wird, bei Windstille und ein paar kleinen Tricks hat man wirklich eine reflexionsfreie Zone bzw. einen reflexionsfreien Halbraum.

"" dazu fällt mir ein, dass ich mal über einen verstärkten frettless ebass gespielt habe und dabei auch so meine probleme hatte auf der E saite ""
Genau. Jetzt kannst Du auch nachvollziehen, was dann passiert wenn Du Fretless mit H-Saite im Kopförer spielen sollst... :-[
Und live bedeutet das, dass ich immer IRGENDWAS auf den tiefen Lagen der H-Saite im Rhytmus spiele, wenn ich mal einen Part vergessen habe -- Hauptsache es macht "rumms" und sieht gut aus.
Hab gerade einen kleinen Test gemacht mit einohrigem Hören und LS-Wiedergabe, sieht so aus als ob es dadurch wirklich deutlich schlechter wird, aber das ist sehr schwierig zu beurteilen, weil keineswegs ein Doppelblind-Test....
Grüsse, Klaus S
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Antwort#16
Hi,
ich hatee den satz falsch gelesen, sorry, hab's jetzt verstanden wie du's gemeint hast.
phase funktioniert: habe meinen synth an ein stereo delay ohne feedback gehängt; mit jeder 0.1msec mehr verzögerung zwischen links und rechts wirds sauberer... und das selbst bei lautstärken, bei denen ich das gefühl hatte sowohl kopfhörer als auch ohren wackeln so richtig...
grüsse
leif
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