Difference between revisions of "Direct And Indirect Sound"
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=== Direktschall ===
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Der direkte Schallanteil erreicht den Hörer auf direktem Weg, ohne den Einfluss von Raumbegrenzungen oder Einrichtungsgegenständen, ohne Verdeckung, also praktisch bei direkter Sichtverbindung des Hörers zur Schallquelle. In diesem Schallanteil steckt ''die einzige unverfälschte Information'' über die Schallstruktur der Schallquelle und im Idealfall eines richtig wandelnden Lautsprechers bzw. über die Originalschallstruktur der Aufnahme. Nur im Direktschall ist die Einschwing- / Impulscharakteristik unverformt hörbar, und das ist die einzige Information, die uns eindeutig wahrnehmen lässt, von welcher Art und Charakteristik die Schallquelle ist und welche Dynamik und Zeitinformationen die Aufnahme beinhaltet. Nur hier hören wir wirklich, welcher Raumklang in der Aufnahme steckt. Der Direktschallanteil hat in Räumen, obwohl anteilmäßig geringer als der Indirektschall, darum eine größere Bedeutung. Das Erkennen und Orten der Schallereignisse innerhalb des Originals (Aufnahme), also auch das Erkennen des originalen Raumklanges, ist nur im Direktschall eindeutig möglich.
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=== Direct sound ===
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The direct sound component reaches the listener on a direct path, without the influence of room boundaries or furnishings, without occlusion, i.e. practically with direct line of sight of the listener to the sound source. This sound component contains ''the only undistorted information'' about the sound structure of the sound source and, in the ideal case, of a correctly transducing loudspeaker or about the original sound structure of the recording. Only in direct sound is the transient / impulse characteristic audible without deformation, and this is the only information that allows us to clearly perceive what kind and characteristic the sound source is and what dynamics and time information the recording contains. This is the only place where we can really hear what kind of room sound is contained in the recording. The direct sound component in rooms, although proportionally smaller than the indirect sound, is therefore of greater importance. The recognition and localisation of sound events within the original (recording), i.e. also the recognition of the original room sound, is only clearly possible in direct sound.
 
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Lautsprecher, die diese Charakteristik nicht richtig reproduzieren, verwehren uns den Zugang zum anderen Aufnahmeraum. Hier verzerrt sich das Bild und verschieben sich die verschiedenen Instrumente je nach Einsatz und Tonhöhe.
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Loudspeakers that do not reproduce this characteristic correctly deny us access to the other recording space. Here the image distorts and the different instruments shift according to their use and pitch.
  
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[[File:IMG 6656 20.jpg]]
  
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=== Indirektschall ===
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=== Indirect sound ===
  
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Der indirekte Schallanteil und damit der Klang des Hörraumes wird wesentlich bestimmt durch die Reflexionen und die Resonanzen.
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The indirect sound component and thus the sound of the listening room is largely determined by the reflections and the resonances.
  
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==== Resonanzen ====
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==== Resonances ====
  
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Wird eine Schallwelle zwischen parallelen Wänden hin und her reflektiert, so schwingt sie sich zu einer Resonanz auf.
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If a sound wave is reflected back and forth between parallel walls, it resonates.
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Der Abstand der Wände zueinander bestimmt dabei das Frequenzspektrum der Resonanz.
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The distance between the walls determines the frequency spectrum of the resonance.
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Zwischen den Wänden entstehen je nach Frequenz Überhöhungen und Einbrüche im Frequenzbereich. An den Wänden haben die Grundresonanz und deren Vielfache ihr Druckmaximum. Das Klangbild wird hier ungleichmäßig überhöht, so ähnlich wie bei einer Transmissionlinebox. Die Resonanzen liegen bei großen Räumen im tiefen Bassbereich. Die Wegstrecken zwischen den Wänden sind jedoch lang, so dass die Energie der stehenden Wellen relativ gering ist (Schallenergie nimmt mit zunehmender Entfernung ab). Der Bassbereich ist dadurch weniger aufgebläht, kling sauberer. Die Resonanzen in kleinen Räumen liegen im Frequenzbereich höher. Die Wandabstände sind geringer, die Raumresonanzen sind relativ stark ausgeprägt, der Bass ist dementsprechend im mittleren und oberen Bassbereich aufgeblähter und unsauberer.
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Between the walls, depending on the frequency, there are peaks and dips in the frequency range. At the walls the fundamental resonance and its multiples have their pressure maximum. The sound image is unevenly exaggerated here, similar to a transmission line box. In large rooms the resonances are in the low bass range. However, the distances between the walls are long, so that the energy of the standing waves is relatively low (sound energy decreases with increasing distance). The bass range is therefore less bloated and sounds cleaner. Resonances in small rooms are higher in the frequency range. The wall distances are smaller, the room resonances are relatively strong, the bass is correspondingly more inflated and unclean in the middle and upper bass range.
  
  
 
'''''Experiment 1:'''''<br />
 
'''''Experiment 1:'''''<br />
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''Dazu brauch man entweder einen Frequenzgenerator oder eine Test-CD mit festen Testtönen im Bassbereich.''<br />
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''For this you need either a frequency generator or a test CD with fixed test tones in the bass range.''<br />
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''Beispiel: ein 50 Hz Ton.''<br />
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''Example: a 50 Hz tone.''<br />
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''Wir können nun den 50 Hz Ton über unsere Lautsprecher abspielen. Am besten den Player auf Repeat stellen.''<br />
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''We can now play the 50 Hz tone through our speakers. It's best to put the player on repeat.''<br />
  
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''Nach wenigen Bruchteilen einer Sekunde erreichen wir den eingeschwungenen Zustand im Raum und erleben die Wirkung von Raumresonanzen unmittelbar. Wenn wir uns nun bewegen, vor und zurück, nach oben und nach unten, einfach durch den Raum gehen, dann wissen wir, warum wir bisher dachten, dass der eine Lautsprecher viel und der andere Lautsprecher weniger Bass machte. Es gibt je nach Hörposition ein auf und ab im Schalldruck, an manchen Stellen bis nah an die vollständige Auslöschung. Den Lautsprecher kann man dabei nur mit allergrößter Mühe erkennen und das eher an Nebengeräuschen. Und bei jeder anderen Frequenz ergibt sich eine andere Verteilung der Druckbäuche und -knoten. (So nennt man die Überhöhungen und Einbrüche im Schalldruckverlauf.)''
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''After a few fractions of a second, we reach the steady state in the room and immediately experience the effect of room resonances. If we now move, back and forth, up and down, simply walk around the room, we know why we previously thought one speaker made a lot of bass and the other speaker made less. There is an up and down in sound pressure depending on the listening position, in some places to close to complete extinction. The loudspeaker can only be identified with the greatest of difficulty and that rather by background noise. And at every other frequency, there is a different distribution of pressure bumps and nodes. (This is what we call the peaks and dips in the sound pressure curve.)''
  
 
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==== Reflexionen ====
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==== Reflections ====
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Reflexionen finden in der Raumakustik besondere Bedeutung unter dem Aspekt der Nachhallzeiten. Auf Grund deren zeitlicher Verzögerung gegenüber dem Direktschall erhalten wir die Informationen, die wir benötigen, um die Geometrie des Hörraumes zu erkennen und die Schallquelle zu lokalisieren. In Bezug auf die Reproduktion einer Schallaufnahme durch Lautsprecher hat dies folgende Auswirkungen:
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Reflections are of particular importance in room acoustics with regard to reverberation times. Due to their temporal delay compared to direct sound, we receive the information we need to recognize the geometry of the listening room and to localize the sound source. With regard to the reproduction of a sound recording by loudspeakers, this has the following effects:
  
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1. Wir hören zusätzlich zu den in der Aufnahme enthaltenen Rauminformationen den Raumeindruck eines zweiten Raumes, unseres Hörraumes, mit seiner typischen Charakteristik. Diese beiden Raumeindrücke überlagern sich und erzeugen eine mehr oder weniger ausgeprägte Unschärfe in der Wahrnehmung. Für diese ist es eine ungewohnte, nahezu absurde Situation. Wir sind es nicht gewohnt, in zwei unterschiedlichen Räumen gleichzeitig zu sein. Im wesentlichen sind es die Zeitdifferenzen der eintreffenden Transienten, die uns die gut verwertbaren Informationen über die zwei unterschiedlichen akustischen Umgebungen geben. Dadurch entsteht für uns der Eindruck, einen Raum im Raum zu hören. Je mehr und je energiereicher die Reflexionen des Abhörraumes, desto stärker ist der Eindruck, dass das Originalereignis der Aufnahme inklusive der enthaltenen Originalraumakustik in unserem Abhörraum spielt.
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1. in addition to the spatial information contained in the recording, we hear the spatial impression of a second room, our listening room, with its typical characteristics. These two room impressions overlap and create a more or less pronounced blurring of perception. For them it is an unfamiliar, almost absurd situation. We are not used to being in two different rooms at the same time. Listening with headphones is therefore much less stressful. However, as we have all experienced, we are quite capable, with some effort, of achieving differentiation between the two interleaved room sounds. Fortunately for us, there is a clear direct sound component, i.e. a sound component that reaches our hearing organ without the spatial influences of the reproduction room. <br />
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Essentially, it is the time differences of the incoming transients that give us the readily usable information about the two different acoustic environments. This gives us the impression of hearing a room within a room. The more and the more energetic the reflections of the monitoring room, the stronger is the impression that the original event of the recording including the contained original room acoustics is playing in our monitoring room. Only towards low frequencies the first reflections are superimposed on the direct sound. The reproduction of low-frequency sound components is significantly affected by the first room reflections even during the transient response.
  
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2. Die Lokalisation der Schallquelle, in diesem Fall des Lautsprechers, beschert uns neben den Musikern noch weitere Akteure.
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2. the localization of the sound source, in this case the loudspeaker, provides us with other actors besides the musicians.
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Erschwerend kommt hinzu, dass das bei fast allen Lautsprechern miserable Einschwingverhalten (100% Verzerrung der ersten Halbwellen) ebenfalls den Lautsprecher als Schallquelle ortbar macht.<br />
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To make matters worse, the miserable transient response of almost all loudspeakers (100% distortion of the first half-waves) also makes the loudspeaker locatable as a sound source.<br />
  
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Ein weiterer sehr bedeutender Faktor ist die Signalverformung durch den Reflexionsvorgang. Hier stellt sich die Frage:
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Another very significant factor is the signal deformation due to the reflection process. Here the question arises:
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Wie klingen die Reflexionen meines Hörraumes? Trifft der von einem Lautsprecher abgestrahlte Schall auf ein Hindernis, z.B. ein Bücherregal, oder wird er von einer Fläche oder Wand reflektiert, so ändert sich dessen Druck-Zeit-Struktur (die Signalstruktur). Die Reflexion wird in ihrer Schallstruktur verformt, gleich so, als hätte sie ein Filter passiert. Gleiches gilt für diverse Wand- und Deckenmaterialien. Bei jeder Reflexion wird Schallenergie selektiv absorbiert und in Materialschwingung und Wärme umgewandelt. Die nichtlineare Absorbtion, die Transformation der kinetischen Energie des auftreffenden Schalls auf ein Objekt in Bewegungsenergie und Wärme im Objekt, wirkt sich auf die Schallwellenform der Reflexion aus. Zudem fügt die in Schwingung versetzte Reflexionsfläche durch verstärkte Eigenschwingung bei bestimmten Frequenzen Schallenergie hinzu bzw. absobiert Schallanteile durch Gegenphasigkeit der Eigenschwingung in Bezug zur auftreffenden Schallstruktur. Aufgrund der veränderten Schallstrukturen erhalten wir Informationen über die Beschaffenheit der reflektierenden Umgebung, in diesem Fall über die Akustik des Wiedergabe-Raumes. Wenn wir in einen Kleiderschrank hinein singen, klingt es anders zurück, als wenn wir in einer Dusche singen. Schall, der in Richtung einer reflektierenden Fläche abgestrahlt wird, müsste theoretisch so beschaffen sein, dass er nach der Reflexion mit dem originalen Signal der Aufnahme identisch ist. Das ist angesichts der Inhomogenität der akustischen Umgebung praktisch unmöglich. Zudem wäre es unnatürlich, da wir die akustische Umgebung damit ja nicht ausblenden und es gewohnt sind, dass Reflexionsschall durch den Reflexionsvorgang "gefiltert" wird. Wie hoch die Verständlichkeit von Reflexionsschall ist, hängt vom Reflexionsvorgang und in der Regel noch wesentlicher von der Qualität des auftreffenden Schalls ab. Also von der Qualität des vom Lautsprecher abgestrahlten Schalls.<br />
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How do the reflections of my listening room sound? If the sound radiated by a loudspeaker hits an obstacle, e.g. a bookshelf, or is reflected by a surface or wall, its pressure-time structure (the signal structure) changes. The reflection is deformed in its sound structure, just as if it had passed through a filter. The same applies to various wall and ceiling materials. With each reflection, sound energy is selectively absorbed and converted into material vibration and heat. Non-linear absorption, the transformation of the kinetic energy of the incident sound on an object into kinetic energy and heat in the object, affects the sound waveform of the reflection. In addition, the oscillated reflecting surface adds sound energy by amplified natural oscillation at certain frequencies, or absorbs sound components by counter-phasing the natural oscillation with respect to the incident sound structure. Due to the changed sound structures we receive information about the nature of the reflecting environment, in this case about the acoustics of the reproduction room. If we sing into a wardrobe, it will sound back differently than if we sing into a shower. Sound emitted towards a reflective surface should theoretically be such that after reflection it is identical to the original signal of the recording. This is virtually impossible given the inhomogeneity of the acoustic environment. In addition, it would be unnatural, since we do not blank out the acoustic environment with it and are used to reflection sound being "filtered" by the reflection process. The intelligibility of reflected sound depends on the reflection process and usually even more on the quality of the incident sound. In other words, the quality of the sound emitted by the loudspeaker.<br />
 
   
 
   
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Die Wellenform von indirektem, reflektiertem Schall ist abhängig von:<br />
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The waveform of indirect reflected sound depends on:<br />
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1. der vom Lautsprecher unter Winkel abgestrahlten Wellenform<br />
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1. the waveform radiated from the speaker at an angle.<br />
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2. von der Veränderung durch den Reflexionsvorgang (nichtlineare Schall-Absorbtion)<br />
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2. the change caused by the reflection process (non-linear sound absorption).<br />
  
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| [[Datei:4743594441 4 g.jpg]]<br />
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[[File:4743594441 4 g.jpg]]<br />
 
''[[Myro Magic Musica]]''
 
''[[Myro Magic Musica]]''
 
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Die Abstrahlwinkel bis ca. 30° sind für die frühen, energiestarken, besonders einflussreichen ersten Reflexionen maßgeblich. In einer schallharten Umgebung mit relativ geringer Filterung des Schalls an den Reflexionsflächen ist es vorteilhaft, wenn die vom Lautsprecher rundum abgestrahlten Schallstrukturen den originalen Schallstrukturen sehr ähnlich sind.
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The radiation angles up to about 30° are significant for the early, high-energy, particularly influential first reflections. In a reverberant environment with relatively little filtering of the sound at the reflection surfaces, it is advantageous if the sound structures radiated by the loudspeaker all around are very similar to the original sound structures.
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Der Lautsprecher sollte also über weite Abstrahlwinkel korrekte Signale liefern, also korrekte Ergebnisse seiner Übertragungsfunktion. Die komplexe Übertragungsfunktion kann mit der Sprungmessung überprüft werden. Beim Vergleich verschiedener Lautsprecher ist also die Sprungmessung unter verschiedenen Winkeln zu vergleichen. Insbesondere Abstrahlwinkel, die naheliegende Reflexionswinkel auf Flächen betreffen, sind hier von besonders großer Bedeutung. Im Mittelhochtonbereich sind dies, aufgrund der natürlichen Richtcharakteristik höherer Töne, vor allem die nahen seitlichen Reflexionen und die des Fußbodens, als die einzige in allen Räumen praktisch konstante, immer vorkommende Fläche.
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The loudspeaker should therefore deliver correct signals over wide radiation angles, i.e. correct results of its transfer function. The complex transfer function can be checked with the step measurement. So when comparing different loudspeakers, the step measurement should be compared at different angles. Especially radiation angles that affect near reflection angles on surfaces are of great importance here. In the mid-high range these are, due to the natural directional characteristics of higher tones, especially the near lateral reflections and those of the floor, as the only surface that is practically constant and always present in all rooms.
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Je nach Anwendungsvorgaben der Lautsprecher und dem sich daraus ergebenen statistischen Mittel der Entfernungen der Lautsprecher zu den Hörplätzen, sind entsprechende Abstrahlwinkel in Richtung Fußboden von besonderem Interesse.
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Depending on the application specifications of the loudspeakers and the resulting statistical average of the distances of the loudspeakers to the listening positions, corresponding reflection angles in the direction of the floor are of particular interest.
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Die Reflexionswinkel des Fußbodens (in der Regel bei der halben Entfernung des Lautsprechers von Hörplatz) sind raumakustisch besonders relevant. Daher wird an diesen Stellen gerne ein möglichst dicker Teppich platziert.  
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The reflection angles of the floor (usually at half the distance of the loudspeaker from the listening position) are particularly relevant in terms of room acoustics. Therefore, the thickest possible carpet is often placed at these points.  
 
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Fazit: Reflektierter Schall beinhaltet nicht mehr die gleiche Schallstruktur wie der Direktschall und ist somit viel schwerer zu verstehen.
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Conclusion: reflected sound no longer contains the same sound structure as direct sound and is therefore much more difficult to understand.
 
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Der indirekte Schallanteil gibt uns viele Eindrücke über die Charakteristik unseres Hörraumes. Auf Grund unserer Hörerfahrung erkennen wir sehr deutlich, ob wir in unserem Wohnzimmer, im Keller oder in der Dusche Musik hören.
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The indirect sound component gives us many impressions about the characteristics of our listening room. Based on our listening experience, we can tell very clearly whether we are listening to music in our living room, in the basement or in the shower.
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Je höher also der indirekte Schallanteil, desto mehr passiert alles in unserem Raum und desto schlechter gelingt die Reproduktion des Originalklanges.
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So the higher the indirect sound component, the more everything happens in our room and the worse the reproduction of the original sound succeeds.
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| [[File:Buehne1.jpg]]<br />
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''[[Myro Heaven's Gate]]''
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'''''Experiment 2:'''''<br />
 
'''''Experiment 2:'''''<br />
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''Um der wahren Bedeutung des Reflexionsschalls auf die Spur zu kommen, führen wir folgenden Versuch durch. Die zu vergleichenden Lautsprecher lässt man vom selben Platz aus, mit der Rückseite des Lautsprechers zum Hörer gewandt, in den Raum strahlen und vergleicht die Qualität des Hörerlebnisses. Wer möchte, kann zwischen Lautsprecherrückwand und Hörplatz einen Schallabsorber platzieren.<br />
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''To get to the real meaning of reflection sound, we perform the following experiment. We let the speakers to be compared radiate into the room from the same place, with the back of the speaker facing the listener, and compare the quality of the listening experience. If you like, you can place a sound absorber between the back of the speaker and the listening position.<br />
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''Der dabei hörbare Klangeindruck rückt das "Abstrahl-Weltbild" zurecht.''<br />
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The audible sound impression will correct the "radiation world view".<br />
  
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'''Time Offset'''<br />
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If a reflection follows the direct sound for a short time, extremely fast, we rather assign this secondary sound source to the original sound source in our perception. However, this blurs the location somewhat, so that the sound appears to come from a wider area. In relation to our idea of the positioning of musicians within a recording room, this results in a blurring of the localization. In addition, the room imaging seems broader and loses depth.<br />
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Later arriving reflections are primarily assigned to the spatial perception of the own listening room.<br />
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'''Zeitversatz'''<br />
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'''The first superposition with the direct sound'''<br />
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Folgt eine Reflexion kurzzeitig, extrem schnell dem direkten Schall, so ordnen wir diese Sekundärschallquelle in unserer Wahrnehmung eher der Ursprungs-Schallquelle zu. Jedoch verschwimmt dabei die Ortung etwas, so dass der Schall aus einem breiteren Bereich zu kommen scheint. In Bezug auf unsere Vorstellung der Positionierung von Musikern innerhalb eines Aufnahme-Raumes kommt es dabei zu einer Unschärfe der Lokalisation. Die Raumabbildung wirkt zudem breiter und verliert an Tiefenstaffelung.<br />
+
Basically, the reflected sound is superimposed on the direct sound with a corresponding time offset. This results in additions and subtractions due to phase shifts. The frequency response becomes very wavy, similar to angular, not very rounded loudspeaker cabinets. This phenomenon has an increasing effect in the listening room the lower the frequency radiated by the loudspeaker. Low frequencies are radiated rather broadly and therefore have a stronger influence on the reflection pattern.<br />
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Später eintreffende Reflexionen werden vorrangig dem Raumempfinden des eigenen Hörraumes zugeordnet.<br />
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Reflections that interfere (overlap) with the transient process have an almost dramatic effect.
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This happens especially often in the low and fundamental range, since the first half-waves of the transient process take a longer time to develop (Hz = oscillations per second) than at high frequencies. The effect is dramatic because the deformation of the transient distorts essential information about the original sound.<br />
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'''Die erste Überlagerung mit dem Direktschall'''<br />
 
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Grundsätzlich überlagert sich der reflektierte Schall mit einem entsprechenden Zeitversatz dem Direktschall. Dabei ergeben sich durch Phasenverschiebungen Additionen und Subtraktionen. Der Frequenzgang wird stark wellig, so ähnlich wie bei kantigen wenig abgerundeten Lautsprechergehäusen. Dieses Phänomen wirkt sich im Hörraum zunehmend stärker aus, je tiefer die vom Lautsprecher abgestrahlte Frequenz ist. Tiefe Frequenzen werden eher breit abgestrahlt und beeinflussen demzufolge stärker das Reflexionsgeschehen.<br />
 
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Eine nahezu dramatische Auswirkung haben Reflexionen, die mit dem Einschwingvorgang interferieren (sich überlagern).
 
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Dies geschieht besonders häufig im Tiefton- und Grundtonbereich, da die ersten Halbwellen des Einschwingvorganges einen längeren Zeitraum zur Entstehung brauchen (Hz = Schwingungen pro Sekunde) als bei hohen Frequenzen. Dramatisch ist die Auswirkung deshalb, weil durch die Deformation der Einschwingvorgänge wesentliche Informationen über das Original-Klanggeschehen verzerrt werden.<br />
 
  
 
'''''Experiment 3:'''''<br />
 
'''''Experiment 3:'''''<br />
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''Wir brauchen eine CD mit Rauschen, am besten mit Rosa Rauschen, oder einen Rauschgenerator. Zur Not hilft auch ein Radio ohne Antenne!<br />
+
''We need a CD with noise, preferably pink noise, or a noise generator. In a pinch, a radio without an antenna will also help!<br />
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''Dann schließen wir nur einen Lautsprecher an und bitten einen Freund, eine Freundin oder die Nachbarin, uns zu helfen. Der helfenden Person drücken wir nun einen etwas größeren, flachen Gegenstand in die Hände, z.B. Regalboden, Weltatlas o.ä., und stellen sie neben den Lautsprecher.<br />
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''Then we just connect a loudspeaker and ask a friend, a girlfriend or the neighbour to help us. We now press a somewhat larger, flat object into the hands of the helping person, e.g. shelf, world atlas or similar, and place it next to the loudspeaker.<br />
−
''Nachdem wir es uns im Sessel gemütlich gemacht haben, bitten wir nun unsere/n Helfer/in, den flachen Gegenstand als Schallreflektor einzusetzen, sich langsam dem Lautsprecher zu nähern, sich wieder zu entfernen und dabei den Reflektor in verschiedenen Winkeln zum Lautsprecher zu positionieren.<br />
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After we have made ourselves comfortable in the armchair, we now ask our helper to use the flat object as a sound reflector, to slowly approach the loudspeaker, to move away again and to position the reflector at different angles to the loudspeaker.<br />
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''Dieser Versuch macht unmittelbar und praktisch erlebbar, wie reflektierende Gegenstände oder Flächen in der Nähe von Schallquellen wirken.''
 
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[[Datei:IMG 6656 20.jpg]]
 
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=== Mehrkanal-Wiedergabe ===
 
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Ein wesentlicher Grund, warum es Mehrkanal-Wiedergabe gibt, besteht möglicherweise darin, dass die räumliche Wiedergabe von Stereo bisher als unbefriedigend wahrgenommen wurde. Fast alle Lautsprecher am Markt können Signale nicht zeitlich richtig reproduzieren, davon hängt aber eine wirklich überzeugende räumliche Darstellung ab. Es geht hierbei um die Abbildung der in den Sound-Tracks enthaltenen Rauminformationen. Gelingt es nicht, diese Rauminformationen wiederzugeben, sodass im Gehirn des Hörers ein plausibler Raumeindruck entsteht, dominiert der Raumeindruck des Wiedergaberaumes, des zweiten an der Reproduktion beteiligten Raumes. Kein Mensch kann sich zeitgleich in zwei verschiedenen Räumen aufhalten! Surround bringt gegenüber Stereo nur den Vorteil, dass Schall aus weiteren Richtungen geortet werden kann und somit eine Rundum-Ortung entsteht. Ohne die signal- / zeitrichtige Wiedergabe bleibt es aber ein eingeschränkter enger Raumeindruck mit vagabundierenden Schallereignissen und einem Nebel an Artefakten. Die Lautsprecher als Schallquelle sind immer noch ortbar. Um diese Ortbarkeit weiter zu reduzieren, bedient man sich zusätzlicher Reflexionen, wie sie zum Beispiel durch einen Dipol angeregt werden.
 
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Dadurch erhöht sich die Anzahl der Schallquellen und die Lautsprecher spielen bei der Ortung eine geringere Rolle.<br />
 
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Der große Nachteil ist allerdings, dass man die Dominanz des Hörraumes erheblich verstärkt, so dass der in der Aufnahme enthaltenen Raumeindruck zunehmend verloren geht. Ein Lautsprecher mit signal- / zeitrichtigem Verhalten ist als Schallquelle nicht ortbar, er ist praktisch durchsichtig, transparent. Somit ist es nicht erforderlich, sogar hinderlich, Raumreflexionen durch eine Dipol-Charakteristik zu erzeugen. Mit signal- / zeitrichtigen Lautsprechern hat man die Chance im Stereo- wie auch im Surround-Betrieb, den Ursprungs-Raumeindruck der Aufnahme weitgehend wiederzugeben.
 
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=== Die Probleme der Aufnahmeseite ===
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This experiment makes it possible to directly and practically experience the effect of reflecting objects or surfaces in the vicinity of sound sources.
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Hier wird das ganze Dilemma von Multimikrofonaufnahmen deutlich: Laufzeitprobleme, Kammfiltereffekte, Intensitätsunterschiede usw. Je nach Wellenlänge der Schallwellen und in Abhängigkeit von Laufzeitdifferenzen entstehen völlig chaotische Überlagerungen, Additionen und Subtraktionen von Schallwellen. Das Ergebnis ist ein Kunstprodukt. Ab einer gewissen Laufzeitdifferenz und dem damit verbundenen großen Pegelunterschied werden die Überlagerungen von Schallanteilen unproblematischer und vom Gehör eher als Raumklang wahrgenommen. Hierbei geht es aber um viele Meter Streckendifferenz. Die Transienten werden z.B. bei Schlagzeugaufnahmen allerdings regelmäßig verzerrt und die ursprüngliche Impulsdynamik wird geschwächt. Das beschriebene gilt prinzipiell für alle Aufnahmen mit mehr als einem Mikrofon. Bei der Wiedergabe über Lautsprecher tritt diese Problematik anschließend gleich zweimal auf.<br />
 
  
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1. Stereophonie: Selbst wenn der Zuhörer exakt in der Mitte (millimetergenau gleicher Abstand zu den LS) sitzt, seine beiden Ohren sind es nicht. Wenn wir also z.B. die Hauptinterpreten über beide Lautsprecher gleich laut präsentiert bekommen, damit diese in der Mitte abgebildet werden, dann nimmt jedes unserer Ohren den Sänger zweimal, kurz aufeinanderfolgend, wahr. Die beiden Schallereignisse liegen zeitlich nah beieinander und werden somit als ein zusammengehörendes Ereignis wahrgenommen. Soweit so gut, wir hören einen Sänger und nicht zwei. Die zwei an jedem Ohr zeitversetzt eintreffenden Schallereignisse bilden aber ein sich überlagerndes und somit neues künstliches Schallgemisch. Unabhängig davon, wie unser Ohr kurzzeitversetzte Schallwellen wahrnimmt, wird diese Wahrnehmung eine andere sein als bei der originalen Schallstruktur.
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[[File:10624740 834014556630600 2195694108998227618 n.jpg]]<br />
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''Tonstudio Zimmerli, Düsseldorf, with [[Myro Amur D]] and [[Myro Whisky]]''
  
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2. Die Lautsprecher selbst: Wenn Chassis innerhalb eines Lautsprechers verpolt sind oder die Phase sich innerhalb des Übertragungsverlaufs verschiebt, dann erhalten wir ebenfalls als Output ein künstliches Schallgemisch. Hinzu kommt die Abstrahlproblematik jedes Konzeptes, unabhängig davon, ob es sich um einen "Ein-Wege-" oder um einen "Mehr-Wege-" Lautsprecher handelt. <br />
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=== Multi-channel playback ===
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A major reason why multi-channel playback exists may be that the spatial reproduction of stereo was previously perceived as unsatisfactory. Almost all speakers on the market cannot reproduce signals correctly in time, but a truly convincing spatial representation depends on this. This is about the reproduction of the spatial information contained in the sound tracks. If it is not possible to reproduce this spatial information so that a plausible spatial impression is created in the listener's brain, the spatial impression of the reproduction room, the second room involved in the reproduction, will dominate. No human being can be in two different rooms at the same time! Compared to stereo, surround only has the advantage that sound can be located from further directions, thus creating an all-round localisation. Without the signal / time correct reproduction, however, it remains a limited narrow room impression with vagabond sound events and a fog of artifacts. The loudspeakers as sound source are still locatable. In order to further reduce this locatability, additional reflections are used, such as those excited by a dipole.
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This increases the number of sound sources and the loudspeakers play a smaller role in the localization.<br />
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The big disadvantage, however, is that the dominance of the listening room is considerably increased, so that the spatial impression contained in the recording is increasingly lost. A loudspeaker with signal / time correct behaviour is not locatable as a sound source, it is practically transparent, transparent. Thus it is not necessary, even a hindrance, to create room reflections by a dipole characteristic. With signal- / time-corrected loudspeakers one has the chance in stereo as well as in surround mode to reproduce the original room impression of the recording to a large extent.
  
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Die Gestaltung einer Übertragungsstrecke für Schallereignisse ist also äußerst komplex und kompromissbehaftet. Monomikrofonierung und Monowiedergabe mit einem signal- / zeitrichtig wandelnden Lautsprecher bieten die größte Annäherung an das Original. Das Mikrofon muss dabei in ausreichend großem Abstand von den Schallquellen positioniert werden, um nicht bestimmte Schallanteile der Instrumente zu bevorzugen. Alle anderen Komponenten der Übertragungsstrecke dürfen natürlich auch keine Signal- / Zeitfehler machen.
 
  
 
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<''zurück [[Myroklopädie]]''><br />
 
<''zurück [[Myroklopädie]]''><br />
 
<''zurück [[Myro]]''>
 
<''zurück [[Myro]]''>

Latest revision as of 12:05, 31 October 2020

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Direct sound[edit]

The direct sound component reaches the listener on a direct path, without the influence of room boundaries or furnishings, without occlusion, i.e. practically with direct line of sight of the listener to the sound source. This sound component contains the only undistorted information about the sound structure of the sound source and, in the ideal case, of a correctly transducing loudspeaker or about the original sound structure of the recording. Only in direct sound is the transient / impulse characteristic audible without deformation, and this is the only information that allows us to clearly perceive what kind and characteristic the sound source is and what dynamics and time information the recording contains. This is the only place where we can really hear what kind of room sound is contained in the recording. The direct sound component in rooms, although proportionally smaller than the indirect sound, is therefore of greater importance. The recognition and localisation of sound events within the original (recording), i.e. also the recognition of the original room sound, is only clearly possible in direct sound.
Loudspeakers that do not reproduce this characteristic correctly deny us access to the other recording space. Here the image distorts and the different instruments shift according to their use and pitch.

IMG 6656 20.jpg

Indirect sound[edit]

The indirect sound component and thus the sound of the listening room is largely determined by the reflections and the resonances.

Resonances[edit]

If a sound wave is reflected back and forth between parallel walls, it resonates. The distance between the walls determines the frequency spectrum of the resonance. Between the walls, depending on the frequency, there are peaks and dips in the frequency range. At the walls the fundamental resonance and its multiples have their pressure maximum. The sound image is unevenly exaggerated here, similar to a transmission line box. In large rooms the resonances are in the low bass range. However, the distances between the walls are long, so that the energy of the standing waves is relatively low (sound energy decreases with increasing distance). The bass range is therefore less bloated and sounds cleaner. Resonances in small rooms are higher in the frequency range. The wall distances are smaller, the room resonances are relatively strong, the bass is correspondingly more inflated and unclean in the middle and upper bass range.


Experiment 1:
For this you need either a frequency generator or a test CD with fixed test tones in the bass range.
Example: a 50 Hz tone.
We can now play the 50 Hz tone through our speakers. It's best to put the player on repeat.

After a few fractions of a second, we reach the steady state in the room and immediately experience the effect of room resonances. If we now move, back and forth, up and down, simply walk around the room, we know why we previously thought one speaker made a lot of bass and the other speaker made less. There is an up and down in sound pressure depending on the listening position, in some places to close to complete extinction. The loudspeaker can only be identified with the greatest of difficulty and that rather by background noise. And at every other frequency, there is a different distribution of pressure bumps and nodes. (This is what we call the peaks and dips in the sound pressure curve.)

Reflections[edit]

Reflections are of particular importance in room acoustics with regard to reverberation times. Due to their temporal delay compared to direct sound, we receive the information we need to recognize the geometry of the listening room and to localize the sound source. With regard to the reproduction of a sound recording by loudspeakers, this has the following effects:

1. in addition to the spatial information contained in the recording, we hear the spatial impression of a second room, our listening room, with its typical characteristics. These two room impressions overlap and create a more or less pronounced blurring of perception. For them it is an unfamiliar, almost absurd situation. We are not used to being in two different rooms at the same time. Listening with headphones is therefore much less stressful. However, as we have all experienced, we are quite capable, with some effort, of achieving differentiation between the two interleaved room sounds. Fortunately for us, there is a clear direct sound component, i.e. a sound component that reaches our hearing organ without the spatial influences of the reproduction room.
Essentially, it is the time differences of the incoming transients that give us the readily usable information about the two different acoustic environments. This gives us the impression of hearing a room within a room. The more and the more energetic the reflections of the monitoring room, the stronger is the impression that the original event of the recording including the contained original room acoustics is playing in our monitoring room. Only towards low frequencies the first reflections are superimposed on the direct sound. The reproduction of low-frequency sound components is significantly affected by the first room reflections even during the transient response.

2. the localization of the sound source, in this case the loudspeaker, provides us with other actors besides the musicians. To make matters worse, the miserable transient response of almost all loudspeakers (100% distortion of the first half-waves) also makes the loudspeaker locatable as a sound source.

Another very significant factor is the signal deformation due to the reflection process. Here the question arises: How do the reflections of my listening room sound? If the sound radiated by a loudspeaker hits an obstacle, e.g. a bookshelf, or is reflected by a surface or wall, its pressure-time structure (the signal structure) changes. The reflection is deformed in its sound structure, just as if it had passed through a filter. The same applies to various wall and ceiling materials. With each reflection, sound energy is selectively absorbed and converted into material vibration and heat. Non-linear absorption, the transformation of the kinetic energy of the incident sound on an object into kinetic energy and heat in the object, affects the sound waveform of the reflection. In addition, the oscillated reflecting surface adds sound energy by amplified natural oscillation at certain frequencies, or absorbs sound components by counter-phasing the natural oscillation with respect to the incident sound structure. Due to the changed sound structures we receive information about the nature of the reflecting environment, in this case about the acoustics of the reproduction room. If we sing into a wardrobe, it will sound back differently than if we sing into a shower. Sound emitted towards a reflective surface should theoretically be such that after reflection it is identical to the original signal of the recording. This is virtually impossible given the inhomogeneity of the acoustic environment. In addition, it would be unnatural, since we do not blank out the acoustic environment with it and are used to reflection sound being "filtered" by the reflection process. The intelligibility of reflected sound depends on the reflection process and usually even more on the quality of the incident sound. In other words, the quality of the sound emitted by the loudspeaker.

The waveform of indirect reflected sound depends on:
1. the waveform radiated from the speaker at an angle.
2. the change caused by the reflection process (non-linear sound absorption).

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Myro Magic Musica

The radiation angles up to about 30° are significant for the early, high-energy, particularly influential first reflections. In a reverberant environment with relatively little filtering of the sound at the reflection surfaces, it is advantageous if the sound structures radiated by the loudspeaker all around are very similar to the original sound structures. The loudspeaker should therefore deliver correct signals over wide radiation angles, i.e. correct results of its transfer function. The complex transfer function can be checked with the step measurement. So when comparing different loudspeakers, the step measurement should be compared at different angles. Especially radiation angles that affect near reflection angles on surfaces are of great importance here. In the mid-high range these are, due to the natural directional characteristics of higher tones, especially the near lateral reflections and those of the floor, as the only surface that is practically constant and always present in all rooms. Depending on the application specifications of the loudspeakers and the resulting statistical average of the distances of the loudspeakers to the listening positions, corresponding reflection angles in the direction of the floor are of particular interest. The reflection angles of the floor (usually at half the distance of the loudspeaker from the listening position) are particularly relevant in terms of room acoustics. Therefore, the thickest possible carpet is often placed at these points.

Conclusion: reflected sound no longer contains the same sound structure as direct sound and is therefore much more difficult to understand.
The indirect sound component gives us many impressions about the characteristics of our listening room. Based on our listening experience, we can tell very clearly whether we are listening to music in our living room, in the basement or in the shower. So the higher the indirect sound component, the more everything happens in our room and the worse the reproduction of the original sound succeeds.

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Myro Heaven's Gate

Experiment 2:
To get to the real meaning of reflection sound, we perform the following experiment. We let the speakers to be compared radiate into the room from the same place, with the back of the speaker facing the listener, and compare the quality of the listening experience. If you like, you can place a sound absorber between the back of the speaker and the listening position.
 The audible sound impression will correct the "radiation world view".

Time Offset
If a reflection follows the direct sound for a short time, extremely fast, we rather assign this secondary sound source to the original sound source in our perception. However, this blurs the location somewhat, so that the sound appears to come from a wider area. In relation to our idea of the positioning of musicians within a recording room, this results in a blurring of the localization. In addition, the room imaging seems broader and loses depth.
Later arriving reflections are primarily assigned to the spatial perception of the own listening room.

The first superposition with the direct sound
Basically, the reflected sound is superimposed on the direct sound with a corresponding time offset. This results in additions and subtractions due to phase shifts. The frequency response becomes very wavy, similar to angular, not very rounded loudspeaker cabinets. This phenomenon has an increasing effect in the listening room the lower the frequency radiated by the loudspeaker. Low frequencies are radiated rather broadly and therefore have a stronger influence on the reflection pattern.
Reflections that interfere (overlap) with the transient process have an almost dramatic effect. This happens especially often in the low and fundamental range, since the first half-waves of the transient process take a longer time to develop (Hz = oscillations per second) than at high frequencies. The effect is dramatic because the deformation of the transient distorts essential information about the original sound.

Experiment 3:
We need a CD with noise, preferably pink noise, or a noise generator. In a pinch, a radio without an antenna will also help!
 Then we just connect a loudspeaker and ask a friend, a girlfriend or the neighbour to help us. We now press a somewhat larger, flat object into the hands of the helping person, e.g. shelf, world atlas or similar, and place it next to the loudspeaker.
 After we have made ourselves comfortable in the armchair, we now ask our helper to use the flat object as a sound reflector, to slowly approach the loudspeaker, to move away again and to position the reflector at different angles to the loudspeaker.

This experiment makes it possible to directly and practically experience the effect of reflecting objects or surfaces in the vicinity of sound sources.

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Tonstudio Zimmerli, Düsseldorf, with Myro Amur D and Myro Whisky

Multi-channel playback[edit]

A major reason why multi-channel playback exists may be that the spatial reproduction of stereo was previously perceived as unsatisfactory. Almost all speakers on the market cannot reproduce signals correctly in time, but a truly convincing spatial representation depends on this. This is about the reproduction of the spatial information contained in the sound tracks. If it is not possible to reproduce this spatial information so that a plausible spatial impression is created in the listener's brain, the spatial impression of the reproduction room, the second room involved in the reproduction, will dominate. No human being can be in two different rooms at the same time! Compared to stereo, surround only has the advantage that sound can be located from further directions, thus creating an all-round localisation. Without the signal / time correct reproduction, however, it remains a limited narrow room impression with vagabond sound events and a fog of artifacts. The loudspeakers as sound source are still locatable. In order to further reduce this locatability, additional reflections are used, such as those excited by a dipole. This increases the number of sound sources and the loudspeakers play a smaller role in the localization.
The big disadvantage, however, is that the dominance of the listening room is considerably increased, so that the spatial impression contained in the recording is increasingly lost. A loudspeaker with signal / time correct behaviour is not locatable as a sound source, it is practically transparent, transparent. Thus it is not necessary, even a hindrance, to create room reflections by a dipole characteristic. With signal- / time-corrected loudspeakers one has the chance in stereo as well as in surround mode to reproduce the original room impression of the recording to a large extent.



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