Phantomschallquelle

Was ist eine Phantomschallquelle — und warum hört man eine Stimme dort, wo kein Lautsprecher steht?

Eine Phantomschallquelle ist ein Hörereignis an einer Stelle, an der kein Lautsprecher steht. Sie entsteht, wenn zwei Lautsprecher dasselbe Signal abstrahlen und sich dabei in Pegel oder Ankunftszeit unterscheiden: Das Gehör fasst die beiden Schallanteile zu einem Ereignis zusammen und ordnet ihm eine Richtung zwischen den Lautsprechern zu.

Wenn Du Musik über zwei Lautsprecher hörst, steht die Stimme meist genau in der Mitte — obwohl dort nichts steht. Dein Gehör bekommt von links und rechts fast dasselbe und schließt daraus auf eine Quelle in der Mitte. Wird die eine Seite lauter, wandert die Stimme dorthin. Genau damit wird eine Aufnahme gemischt: Nicht jedes Instrument bekommt einen eigenen Lautsprecher, sondern einen Platz zwischen ihnen. Das funktioniert allerdings nur, solange Du einigermaßen mittig sitzt.

Ausführliche Erklärung

Zwei Größen steuern, wo eine Phantomschallquelle erscheint. Die erste ist die Pegeldifferenz: Wird ein Kanal lauter, wandert das Hörereignis zu dieser Seite, und ab einem gewissen Unterschied liegt es vollständig am Lautsprecher. Auf diesem Prinzip beruht das Panorama-Poti in jedem Mischpult. Die zweite ist die Laufzeitdifferenz: Kommt ein Kanal früher an, wandert das Ereignis ebenfalls dorthin, und dafür genügen Bruchteile einer Millisekunde. Beide Wege lassen sich mischen, und sie lassen sich gegeneinander stellen — ein früher, aber leiserer Kanal kann einen späteren, lauteren teilweise ausgleichen.

Die Grundlage dafür legte Alan Dower Blumlein, ein Ingenieur bei EMI in London, der 1931 ein Patent anmeldete, in dem die Abbildung zwischen zwei Lautsprechern über Pegelunterschiede beschrieben ist. Die Zweikanal-Stereofonie ist damit von Anfang an ein Verfahren gewesen, das mit Phantomschallquellen arbeitet — nicht ein Nebeneffekt, der sich später ergeben hat.

Vorausgesetzt ist dabei, dass beide Lautsprecher dasselbe Signal abstrahlen. Sind die Kanäle unabhängig voneinander, entsteht keine gemeinsame Richtung, sondern zwei getrennte Hörereignisse. Deshalb lässt sich eine Phantomschallquelle auch nur zwischen zwei Lautsprechern aufspannen, nicht neben ihnen und nicht hinter ihnen.

Wird die Laufzeitdifferenz größer als etwa eine Millisekunde, kippt das Verhalten: Die Richtung folgt dann fast vollständig dem zuerst eintreffenden Signal, während der spätere Anteil zwar die Klangfarbe und die Räumlichkeit verändert, aber nicht mehr die Richtung. Dieser Zusammenhang trägt den Namen Gesetz der ersten Wellenfront; für die Phantomschallquelle ist er die Grenze, oberhalb derer sie sich nicht mehr steuern lässt.

Genau daraus folgt die Empfindlichkeit gegenüber der Sitzposition. Ein halber Meter zur Seite ergibt schon rund anderthalb Millisekunden Unterschied — mehr, als die Pegelverhältnisse ausgleichen können. Die Phantommitte hängt deshalb an der Symmetrie, und zwar an der Symmetrie der Geometrie wie an der des Raums: Eine Seitenwand nahe am linken Lautsprecher und ein offener Durchgang rechts wirken auf dieselbe Weise wie ein verrückter Sessel.

Häufiges Missverständnis

Viele erwarten, eine Phantommitte sei akustisch gleichwertig zu einem echten Center-Lautsprecher. Für den mittigen Hörplatz stimmt das fast; für alle anderen Plätze nicht. Ein realer Center bindet den Dialog an eine physische Quelle, die auch dann in der Mitte bleibt, wenn jemand außen sitzt — deshalb steht er in jedem Mehrkanalsystem, das Sprache verlässlich abbilden soll. Hinzu kommt ein Effekt am mittigen Platz selbst: Bei der Phantommitte erreicht jedes Ohr beide Lautsprecher, und die Überlagerung der leicht verschobenen Signale färbt den Klang im oberen Mittelton hörbar ein.

Genauso wenig passt der Begriff, wenn er auf Upmix-Verfahren übertragen wird. Wenn ein Prozessor aus einer Stereoaufnahme Höhen- oder Surroundanteile erzeugt, entstehen dort Signale, die vorher nicht da waren. Eine Phantomschallquelle dagegen erfindet nichts — sie entsteht aus zwei Signalen, die beide schon in der Aufnahme stecken und dasselbe enthalten.

Nicht zu verwechseln mit

Center-Lautsprecher: Eine reale Quelle in der Mitte. Er löst genau das Problem, an dem die Phantommitte außerhalb der Mitte scheitert.
Sweet Spot: Der Bereich, in dem der Hörer sitzen muss. Die Phantomschallquelle ist das, was er dort wahrnimmt.
Virtuelle Kanäle aus Upmix: Errechnete Zusatzsignale, kein Abbildungsprinzip zwischen zwei vorhandenen Kanälen.

Aus der Praxis

Ein Wohnzimmer, in dem die Couch aus Möbelgründen einen guten halben Meter neben der Mittelachse steht, und der Wunsch nach klarer Sprachverständlichkeit beim Serienabend. Zuerst gehört geklärt, worauf dieser Raum ausgelegt wird: auf stereofone Abbildung oder darauf, Dialoge zuverlässig zu liefern?

Wird der Sitzplatz nicht verschoben, hilft an dieser Stelle keine Aufstellungsfeinheit weiter — die Laufzeitdifferenz ist größer, als Pegel sie ausgleichen können, und die Phantommitte sitzt dauerhaft schief. Was hier hilft, ist ein realer Center — und zwar als Festlegung, bevor über Lautsprechermodelle gesprochen wird. Bleibt es aus gestalterischen Gründen bei zwei Lautsprechern, ist die ehrliche Konsequenz, die Erwartung an die Abbildung zu senken und die Aufstellung wenigstens akustisch zu symmetrieren: gleiche Wandabstände, gleiche Behandlung der ersten Reflexionen auf beiden Seiten.

Verknüpfte Inhalte

Wie die Geometrie aussieht, in der Phantomschallquellen stabil stehen, steht beim Stereodreieck; warum der Hörplatz so stark entscheidet, beim Sweet Spot. Was bei größeren Laufzeitunterschieden passiert, behandelt der Eintrag zum Gesetz der ersten Wellenfront, die technische Größe selbst der Eintrag zu Delay. Wie ein Verfahren mit vielen Lautsprechern zugleich ein ganzes Schallfeld statt einzelner Phantomquellen aufbaut, zeigt der Eintrag zu Ambisonics.

Quellen

Die Grundlagen der Zweikanal-Abbildung folgen Blumleins Patentschrift von 1931 und Toole; die Rolle des Center-Kanals ist in ITU-R BS.775 festgehalten.