Divergenz virtueller Schallquellen im Zuschauerbereich zur parallelen Bildprojektion

Nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese können virtuelle Schallquellen generiert werden, die sich prinzipiell so Verhalten, wie eine reale Schallquellen an dieser Stelle. Dazu werden die Einzelstrahler einer Lautsprecheranordnung in dem Moment mit dem Signal angesteuert, zu dem die Wellenfront einer dort positionierten realen Schallquelle ihren Raumpunkt durchlaufen würde.

Die Wiedergabe von auditiven Ereignissen kann mit der Wellenfeldsynthese deshalb so deutlich verbessert werden, weil diese virtuellen Quellen wesentlich stabiler zu orten sind als die Phantomschallquellen, die bei herkömmlicher Wiedergabe mit Einzellautsprechern erzeugt werden. Ihre Position wandert nicht mehr mit, wenn sich der Zuhörer im Abhörraum bewegt.

Wenn die Lautsprecheranordnung allseitig um den Zuhörer aufgebaut wird, lassen sich die virtuellen Quellen an jedem beliebigen Raumpunkt außerhalb oder auch innerhalb der Lautsprecheranordnung generieren. In der Ebene des Zuhörers lassen sich virtuelle Schallquellen jenseits dieser Lautsprecheranordnung sehr authentisch erzeugen, jedoch bringt die Reproduktion innerhalb des Zuschauerbereiches zwei elementare Probleme:

Zum einen überlagert sich im Bereich zwischen den erzeugenden Lautsprechern und der im Wiedergabebereich angeordneten virtuellen Quelle das Erzeugerfeld mit dem Nutzfeld. Außerdem führt die konkave Form der Wellenfronten in diesem Bereich zu Fehlortungen, weil Laufzeitfehler zwischen den Ohren des Zuhörers entstehen. Dadurch laufen die Schallwellen scheinbar in die falschre Richtung. Der Zuhörer darf sich für eine hochwertige Wiedergabe also nicht im Bereich zwischen virtueller Quelle und Lautsprecheranordnung befinden. Diese Artefakte können mit bekannten Verfahren bisher nur reduziert, nicht aber beseitigt werden.

Zudem stimmt für virtuelle Schallquellen innerhalb des Zuschauerbereiches bei einer gekoppelten Bilddarstellung der optische Eindruck nur für einen einzigen Zuhörerplatz mit dem akustischen Eindruck überein. Das soll anhand der Darstellung in Fig.1 verdeutlicht werden:

Darin ist eine nach dem Prinzip der Wellenfeldsynthese angesteuerte Lautsprecherzeile (1a) rings um die Zuhörer angeordnet. Die Zuhörer im Zuschauerbereich (1b) sehen auf der Bildwand (1c) die dargestellte Schallquelle (1d). Dabei kann für eine Bezugs- Zuhörerposition (1e) im Zuschauerbereich eine virtuelle Schallquelle (1f) erzeugt werden, für die der Schalleindruck mit der Bilddarstellung übereinstimmt.

Für alle anderen Zuhörer im Zuschauerbereich entsteht für eine solche, innerhalb des Zuhörerbereiches dargestellte, virtuelle Schallquelle eine Divergenz zwischen dem optischen Eindruck und der akustischen Wahrnehmung. Der einiger Reihen weiter vorn sitzende Zuschauer (1g) hört die vor sich auf der Bildwand dargestellte Signalquelle von hinten. Zudem führen die konkaven Wellenfronten und die Überlagerung von Erzeugerfeld und Nutzfeld an seinem Platz zu den beschriebenen Fehlortungen, so dass dieser Bereich zwischen Bildwand und virtueller Quelle nicht nutzbar ist. Für den Zuschauer (1h) ist die Schallquelle vorn rechts sichtbar, er hört sie aber genau neben sich. Die Richtungsdifferenz ist für den Zuschauer (1i) zwar akzeptabel, er hört aber die Schallquelle viel zu leise. Auch für ihn stimmt die akustische Wahrnehmung nicht mit der Optischen überein, was die Gesamtrezeption völlig unglaubwürdig macht.

Die Folge ist, dass mit der Wellenfeldsynthese in der Praxis keine virtuelle Quelle, die in einer simultanen Bilddarstellung der Position einer Schallquelle innerhalb des Zuschauerbereiches zugeordnet ist, generiert werden kann, wenn die Vorführung von mehreren Rezipienten gleichzeitig verfolgt werden soll. Deshalb kann die Möglichkeit des Verfahrens, Schallquellen nahe am Zuhörer zu reproduzieren nur sehr eingeschränkt genutzt werden. Dies ist aber einer der signifikantesten Vorzüge der Wellenfeldsynthese, weil die gerade die Darstellung von nahen Schallquellen für die Rezeption einer der wichtigsten emotionalen Faktoren ist.

Die akustische Wahrnehmung der virtuellen Quelle innerhalb des Zuschauerbereiches unterscheidet sich zwar prinzipiell nicht von der akustischen Wahrnehmung einer realen Schallquelle an diesem Punkt. Das Problem entsteht dadurch, dass die optisch wahrgenommene Signalquelle in der parallelen Bilddarstellung nicht auch an diesem Raumpunkt erzeugt werden kann. Das wird auch zukünftig nicht mit dreidimensionalen Projektionsverfahren möglich sein.

Einen Lösungsvorschlag für das Problem ist in der Offenlegungsschrift DE 10 2006 054 961.9 beschrieben. Die Anwendung dieses Verfahrens ist seit 02.Juni 2009 lizenzfrei.