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2024-03-23T18:32:52Z

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Die '''Duplex-Theorie''' der [[Lokalisation (Akustik)|Lokalisation]] wurde [[1907]] von [[John William Strutt, 3. Baron Rayleigh|John William Strutt]] eingeführt, der auch Sir Rayleigh oder [[John William Strutt, 3. Baron Rayleigh|3. Baron Rayleigh]] genannt wurde. Diese Theorie trägt wesentlich zum Verstehen des Vorgangs beim [[Lateralisation (Akustik)|natürlichen Hören]] des Menschen bei.

== Beschreibung ==
Die Duplex-Theorie (''duplex'': [[Lateinische Sprache|lat.]] "doppelt") besagt, dass wir zur [[Richtungslokalisation]] zwei Sondierungs-Phänomene gleichzeitig benutzen, je nach [[Frequenz]]bereich:
* für Frequenzen über 1600 Hz sind allein die [[interaurale Pegeldifferenz|interauralen Pegeldifferenzen]] (''interaural level differences, ILD'') wirksam
* für Frequenzen unter 800 Hz sind die [[interaurale Laufzeitdifferenz|interauralen Laufzeitdifferenzen]] (''interaural time differences, ITD'') als [[Ohrsignal]]e bedeutsam.
Dies muss jedoch nicht unbedingt beim Hören der künstlichen [[Lautsprecherstereofonie]] zutreffen.

Strutt beobachtete, dass bei [[Schallwelle]]n mit kleiner [[Wellenlänge]] im Vergleich zum [[Ohrabstand]] der Kopf eine [[Schallschatten|Abschattung des Schalls]] bewirkt, so dass der [[Schalldruckpegel]] an dem der [[Schallquelle]] zugewandten (= [[ipsilateral]]en) Ohr höher ist als am abgewandten (= kontralateralen) Ohr. Das bedeutet, dass bei hohen Frequenzen eine interaurale Pegeldifferenz entsteht.

Außerdem bewirkt der unterschiedliche Abstand zwischen Schallquelle und ipsi- bzw. kontralateralem Ohr eine interaurale Laufzeitdifferenz. Strutt konnte demonstrieren, dass diese ''ITDs'' besonders bei tiefen Frequenzen wirksam werden, wo die ''ILDs'' vernachlässigbar sind.

Der Bereich zwischen 800 Hz und 1600 Hz – also zwischen den beiden Duplex-Bereichen – liegt genau im [[Blauertsche Bänder|Blauertschen Hintenband]], was beim Anheben der Frequenzen nahe 1000 Hz (dem Gegenteil eines [[Badewannenfilter]]s) einen [[Diffusität (Akustik)|diffusen]], entfernten und räumlichen Klang ergibt.

== Grenzen der Theorie ==
Die Duplextheorie hilft ''nicht'' bei der Unterscheidung, ob sich eine Schallquelle direkt vor oder hinter einer Person befindet, was als ''Vorne-Hinten-Vertauschung'' bekannt ist, da die Werte für ''ITD'' und ''ILD'' im idealen Fall null sind. Eine Schallquelle, die sich auf der Oberfläche eines Kegels auf der [[interaural]]en Mittelachse befindet (bekannt als ''Kegel der Verwirrung''), hat identische ''ITD''-Werte.

Menschen können eine Schallquelle lokalisieren, selbst wenn eine einseitige [[Hörbehinderung]] besteht. Den Durchbruch in der Erklärung dieser menschlichen Gehörlokalisation brachten erst Erkenntnisse über die speziellen Filtereffekte, die durch die [[Ohrmuschel]]n herbeigeführt werden. Die Filtereffekte haben sich in der Literatur zu den kopfbezogenen [[Übertragungsfunktion]]en ([[HRTF]] oder Ohrsignalen) entwickelt und beinhalten verschiedene Schalllokalisationsmerkmale einschließlich ''ITD'', ''ILD'' sowie den [[Spektraldifferenz|Änderungen in der spektralen Zusammensetzung]] des Klangs, der einen Zuhörer erreicht.

In einer Studie konnten Wightman und Kistler 1992 nachweisen, dass für breitbandigen Schall die ITD die lokalisierte Richtung dominieren, wobei die Dominanz von der unteren Grenzfrequenz des Schalls abhängt. 2002 bestätigten Macpherson und Middlebrooks die Duplex-Theorie: Sie konnten zeigen, dass die ILD im Gegensatz zu den ITD auf [[tiefpass]]<nowiki/>gefiltertes Rauschen kaum, auf [[hochpass]]<nowiki/>gefiltertes jedoch deutlich dominant wirkten. In [[Lateralisation (Akustik)|Lateralisationsexperimenten]] (d. h. mit [[Kopfhörer]]n), bei denen das [[Hörereignis]] im Kopf wahrgenommen wird, rufen die ILD dagegen für ''alle'' Frequenzen Richtungsverschiebungen hervor. Dies ist ein Hinweis darauf, dass sich mit dem Übergang von der Im-Kopf-Lokalisation zur Externalisation des Richtungsabbilds nicht nur der wahrgenommene Ort der Quelle, sondern auch der Lokalisationsprozess ändert.

== Siehe auch ==
* [[Kunstkopf]]
* [[Liste von Audio-Fachbegriffen]]

== Literatur ==
* Wightman, F.L. und Kistler, D.J.: ''The Dominant Role of Low-Frequency Interaural Time Differences in Sound Localization.'' In: ''Journal of the Acoustical Society of America.'' 91(3), 1992, S. 1648–1661
* Macpherson, E.A. und Middlebrooks, J.C.: ''Listener weighting of cues for lateral angle: The duplex theory of sound localization revisited.'' In: ''Journal of the Acoustical Society of America.'' 111(5), 2002, 2219–2236

== Weblinks ==
* [http://www.sengpielaudio.com/Rechner-LaufzeitPhase.htm Phasenwinkel-Berechnung (Phasendifferenz) aus der Laufzeitdifferenz (Delay) und der Frequenz]
* [http://www.informatik.uni-ulm.de/ni/Lehre/SS04/HSSH/pdfs/richtungshoeren1.pdf Die Duplex-Theorie] (PDF; 786 kB)

[[Kategorie:Psychoakustik]]
[[Kategorie:Hören]]
[[Kategorie:John Strutt, 3. Baron Rayleigh]]

Duplex-Theorie - Versionsgeschichte

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