Kammfiltereffekt

Der Kammfiltereffekt entsteht, wenn sich ein Schallsignal mit einer zeitversetzten Kopie seiner selbst überlagert. Je nach Frequenz treffen beide Anteile gleichphasig oder gegenphasig aufeinander, sodass sich über der Frequenz ein regelmäßiges Muster aus Überhöhungen und Einbrüchen bildet — die Zacken, die dem Effekt seinen Namen geben.

Ausführliche Erklärung

Der Zusammenhang ist eine reine Rechnung. Beträgt der Zeitversatz zwischen Original und Kopie Δt, dann liegt die erste Auslöschung bei 1 / (2 · Δt), und weitere Einbrüche folgen im Abstand von 1 / Δt. Bei einem Millisekundenversatz — das entspricht rund 34 Zentimetern Wegunterschied — sitzt die erste Kerbe demnach bei 500 Hz und die nächste bei 1.500 Hz. Wird der Versatz kleiner, wandert das ganze Muster nach oben und die Kerben rücken weiter auseinander; ein größerer Versatz schiebt die erste Kerbe nach unten und macht das Muster dichter.

Als Echo fällt der Effekt trotzdem nicht auf, denn dafür sind die Verzögerungen viel zu kurz: Bei wenigen Millisekunden verschmilzt das Gehör Original und Kopie zu einem einzigen Klangereignis — das ist der Gegenstand des Gesetzes der ersten Wellenfront. Was von der Überlagerung übrig bleibt, ist das veränderte Spektrum, und genau das hörst Du als Verfärbung statt als Wiederholung.

Wie tief die Einbrüche ausfallen, hängt vom Pegelverhältnis ab: Sind Original und Kopie gleich laut, löschen sie sich an den Kerbstellen theoretisch vollständig aus, während eine deutlich leisere Kopie das Muster nur andeutet.

Im Wohnraum kommen die Kopien aus drei Richtungen, und die Unterscheidung lohnt sich, weil jede eine andere Gegenmaßnahme verlangt.

Frühe Reflexionen. Boden, Decke, Seitenwände und die Fläche hinter dem Lautsprecher liefern jeweils genau einen Umweg. Der Fall mit eigenem Namen ist die Grenzflächen-Interferenz durch die Wand hinter dem Lautsprecher, deren Einbruch je nach Abstand im Grundton liegt; sie hat einen eigenen Eintrag unter SBIR und taucht beim Stereodreieck als Frage des Wandabstands und bei der Baffle Wall als Argument für den Wandeinbau auf.

Zwei Lautsprecher mit demselben Inhalt. Sitzt Du nicht exakt symmetrisch zwischen zwei Lautsprechern, die dasselbe Signal abstrahlen, kommt es zu genau derselben Überlagerung — nur ohne jede Wand. Deshalb klingt monokompatibles Material außerhalb der Mitte oft hohl, und deshalb ist ein eigener Center dem Phantomklangbild bei Dialogen überlegen. Der Zusammenhang mit dem Summieren steht bei Summenmono.

Mehrere Wege in der Kette. Ein Lautsprecher, dessen Chassis unterschiedlich weit vom Ohr entfernt sitzen, ein zweiter Zuspielweg mit minimalem Versatz oder ein zugeschalteter Subwoofer ohne saubere Laufzeitanpassung erzeugen denselben Effekt elektrisch statt akustisch.

Die wichtigste praktische Folge betrifft die Korrektur: Ein Equalizer hilft hier nicht. Die Kerbe ist eine Eigenschaft des Ortes, und was an einem Platz fehlt, ist einen halben Meter weiter vorhanden. Anheben kostet Leistung, füllt das Loch nicht auf und macht es an den übrigen Plätzen zu laut — dieselbe Grenze, an die auch die Raumkorrektur bei Auslöschungen stößt. Wirksam sind stattdessen die Ursachen: Absorption oder Streuung am Reflexionspunkt, ein anderer Wandabstand, eine andere Aufstellung oder die Laufzeitkorrektur im Prozessor.

Häufiges Missverständnis

Ein gemessener Einbruch im Frequenzgang wird oft für einen Fehler des Lautsprechers gehalten und mit einer Anhebung an derselben Stelle beantwortet. Tatsächlich stammt der Einbruch meist gar nicht aus dem Lautsprecher, sondern aus der Überlagerung im Raum — und er sitzt für jeden Sitzplatz an einer anderen Frequenz. Ein Hinweis darauf steckt schon in der Messung selbst: Verschiebst Du das Mikrofon um wenige Zentimeter und die Kerbe wandert deutlich, ist es eine Überlagerungserscheinung und kein Eigenschaftsfehler des Geräts.

Nicht zu verwechseln mit

• Raummode: Ebenfalls eine Überlagerung, aber im Bass und als stehende Welle mit ortsfesten Maxima und Minima statt als regelmäßiges Muster über der Frequenz.
• Kammfilter als Effekt: In der Musikproduktion wird derselbe Mechanismus absichtlich eingesetzt, etwa als Flanger oder Phaser.
• Kerbfilter im Equalizer: Eine einzelne gezielte Absenkung, die der Anwender setzt. Der Kammfiltereffekt liefert viele Kerben in festem Abstand, ohne dass jemand sie eingestellt hätte.
• Flatterecho: Auch eine Folge von Rückwürfen, aber langsam genug, um als eigenes Geräusch aufzufallen.

In der Planung

Ein Kunde beschreibt Stimmen im Heimkino als „nasal" und hat den Center bereits getauscht, ohne dass sich etwas geändert hätte. Der Center steht in einem Regalfach, dicht über einer Glasplatte.

Such zuerst die Fläche, die hier eine zweite, verzögerte Kopie liefert — bei wenigen Zentimetern Abstand landet die erste Kerbe genau im Bereich der Sprachverständlichkeit. Daraus folgt die Verfahrensfrage: den Aufstellort ändern, die Fläche bedämpfen oder den Lautsprecher so ausrichten, dass weniger Energie auf sie trifft. Die Gerätefrage stellt sich zuletzt — in diesem Fall hätte auch ein dritter Center nichts geändert, weil die Ursache in der Aufstellung lag.

Verknüpfte Inhalte

Wie Reflexionen entstehen und sich staffeln, steht bei Reflexion; wo sie im Raum auftreffen, beim Erstreflexionspunkt. Warum die verzögerte Kopie trotz Verfärbung nicht als eigenes Ereignis gehört wird, erklärt das Gesetz der ersten Wellenfront. Die Überlagerung beim Zusammenlegen zweier Kanäle behandelt Summenmono, die Umrechnung von Wegen in Millisekunden die Formel zur Schalllaufzeit. Die Zahlen zu diesem Eintrag — wo die Kerben liegen, wie tief sie werden und wie sich aus einem gemessenen Kerbabstand der Umweg zurückrechnen lässt — stehen auf der Formelseite zur Lage der Kammfilter-Auslöschungen.

Quellen

Mechanismus und Rechenweg folgen Toole und Kuttruff sowie Everest und Pohlmann.