Klingt einfach, und besser

Audiosoftware erleichtert Musikhören nach den eigenen akustischen Vorlieben

11. Mai 2022

Das perfekte Klangerlebnis. Gibt es das überhaupt? Trotz ausgefeilter Wiedergabetechnik moderner Soundsysteme bleibt der Hörgenuss meist verbesserungswürdig. Ursache dafür kann die zu allgemein gehaltene Einstellung der Klangwiedergabe sein. Denn jeder Mensch hört individuell und hat eigene Vorlieben. Zwar lassen sich Verstärker, Boxen und Kopfhörer oft auf die Hörvorlieben anpassen. Aber das ist aktuell noch umständlich und weit entfernt vom ganz persönlichen Sound. Das neuartige YourSound-Verfahren adressiert diese Probleme und sorgt für eine höchstindividuelle Wiedergabe von Audiodateien.

Zwei Probanden: Beide männlich und in annähernd gleichem Alter. Selbst das Audiogramm, mit dem die Forscher*innen im Hörlabor des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologien IDMT in Oldenburg die frequenzabhängige Hörempfindlichkeit der beiden Männer bestimmen, zeigt weitgehende Übereinstimmungen. Das Hörvermögen für Töne ist bei den Probanden also nahezu gleichwertig ausgeprägt. Beide sollten nun die nach ihrer Auffassung passendste Soundeinstellung eines Musikstücks ermitteln. Sie sollen auf einem handelsüblichen Equalizer einzelne Frequenzbereiche solange anpassen, bis der Klang den eigenen Hörvorlieben bestmöglich entspricht. Im Experiment unterschieden sich die Einstellungen der beiden Probanden erheblich. »Das subjektive Klangempfinden variiert von Mensch zu Mensch deutlich, auch dann, wenn sie sich in Physiognomie und Hörvermögen sehr ähnlich sind«, erklärt Dr. Jan Rennies-Hochmuth vom Institutsteil Hör-, Sprach- und Audiotechnologie HSA. Doch damit nicht genug: Selbst ein und dieselbe Person besitzt unterschiedliche Klangpräferenzen – und zwar insbesondere abhängig davon, in welcher Lautstärke sie die Musik anhört. Deshalb ist es bislang auch nicht möglich, dass ein Soundsystem seinem oder seiner Besitzer*in das eine, individuell optimale Hörerlebnis bietet. Denn das gibt es gar nicht.

Sobald der oder die Hörer*in am Lautstärkeregler dreht, stimmt die zuvor individuell eingestellte Mischung der Audiosignale über die verschiedenen Frequenzbereiche nicht mehr mit den lautstärkeabhängig variierenden Klangpräferenzen überein.

Jeder hört anders – fast immer

»Das Wissen um diesen Effekt führt zu zwei wesentlichen Ergebnissen, die sich jeder und jede HiFi-Liebhaber*in bewusst machen sollte. Erstens: Die bisher angebotenen Möglichkeiten zur Personalisierung des Klangs sind unzureichend. Und zweitens: Menschen hören so individuell, dass sie sich aktuell noch viel Zeit nehmen müssten, die jeweils zur Situation und der Musik am besten passenden akustischen Einstellungen vorzunehmen«, betont Rennies-Hochmuth. Bei einer Autofahrt beispielsweise oder einem Spaziergang mit Kopfhörern sei es schlicht unrealistisch, sich diese Mühe auferlegen zu wollen.

Mit der Audiosoftware »YourSound« entwickelten er und sein Team nun ein neuartiges Verfahren, das das individuelle Klangempfinden nicht nur schnell und nahezu ohne Aufwand über ein spielerisch leicht zu bedienendes Interface ermittelt. Es passt die Audiowiedergabe auch automatisch an die jeweiligen Hörpräferenzen an.

Klangempfinden spielerisch ermitteln

Der Zusammenhang zwischen der Abspiellautstärke und der idealen Akzentuierung einzelner Frequenzanteile ist komplex. Ein wichtiger Einflussfaktor ist das Vermögen eines Menschen, die Töne eines Musikstücks zeitlich und spektral aufzulösen und den einzelnen Frequenzen von Höhen und Tiefen zuzuordnen. Das lässt sich im Hörlabor zwar ebenso ermitteln wie die persönlichen Klangpräferenzen. Die im Labor dafür eingesetzten Analyseverfahren aber sind viel zu aufwändig, um sie in ein Soundsystem integrieren und einfach verwenden zu können. »Wir haben daher verschiedene Ansätze untersucht, wie wir die Vielschichtigkeit der individuellen Audiowahrnehmung auf wesentliche Akzente reduzieren und individuelles Klangempfinden mit möglichst wenig Analyse-Schritten robust und zuverlässig ermitteln können, um dieses Verfahren dann erfolgreich in YourSound zu integrieren«, erklärt Rennies-Hochmuth.

Ergebnis der Forschungen ist eine reduzierte und einfache Abfrage der individuellen Präferenzen für lediglich drei Klangtypen: Repräsentanten dieser Klangtypen können beispielsweise der Klang einer Geige, eines Cellos und eines Schlagzeugs sein. Alle drei werden von der Software in einem einfachen Dialog abgefragt, um die Hürde möglichst klein zu halten. Dafür soll der oder die Nutzer*in zunächst für jedes der drei Instrumente eine für ihn oder sie angenehme Lautstärke einstellen. Danach werden Geige, Cello und Schlagzeug gleichzeitig abgespielt, um das Verhältnis der Klangelemente nach seinen oder ihren individuellen Vorlieben anzupassen. Diese Einstellungen erfolgen erneut für eine „leise“ Klangwiedergabe, um lautstärkeabhängige Präferenzen abschätzen zu können. Die gesamte Einstellroutine muss der oder Nutzer*in nur an jeder seiner Soundanlagen nur einmal vornehmen.

»Die Hörbeispiele nutzen allerdings nicht das volle Klangspektrum des jeweiligen Instruments, sondern lediglich gezielt ausgewählte Frequenzbereiche. Dadurch können wir unterschiedliche Hörvorlieben klar voneinander abgrenzen«, sagt Rennies-Hochmuth. Von der Geige beispielsweise sind nur mittelhohe Töne zu hören. Und das Klangbild des Schlagzeugs ist auf extrem hohe und tiefe Frequenzen reduziert. Aus den dabei ermittelten Werten errechnen die Algorithmen der Audiosoftware dann die individuellen Klangpräferenzen und übersetzen sie in Abhängigkeit der Frequenzanteile eines Musikstücks und der Abspiellautstärke in die Einstellparameter für die Audiowiedergabe. »YourSound erleichtert es dann nicht nur, Musik zu hören, wie es den eigenen klanglichen Vorstellungen am ehesten entspricht. Die Erfassung der individuellen Klangpräferenzen gleicht gleichzeitig auch möglicherweise vorhandene Höreinschränkungen aus«, ergänzt Rennies-Hochmuth.

Das System eignet sich also nicht nur für Nutzer*innen, die Wert auf guten Klang legen, sondern auch für solche, deren Hörvermögen bei einigen Frequenzbereichen reduziert ist. Gerade im Alter beispielsweise sei es normal, dass höhere Frequenzen erst bei höheren Pegeln wahrgenommen werden können. Das System könne das ausgleichen.

Nahtlose Integration in das Soundsystem

Erste Hersteller*innen von Soundsystemen haben YourSound bereits über das Fraunhofer IDMT lizenziert und in ihre Geräte integriert. »Wer das System nutzt, kann dann auch festlegen, wie die Interaktion mit den Nutzer*innen für die Einstellungen ermöglicht werden soll«, sagt Rennies-Hochmuth. Denkbar ist beispielsweise eine Steuerung über das Borddisplay des Autos oder über eine App bei der heimischen Anlage. Für die Steuerung der Audiowiedergabe nutzt die Software dann die integrierten Klangverarbeitungsbausteine des jeweiligen Soundsystems und passt die Ausgabe des Audiosignals dynamisch an die jeweilige Hörsituation an.

Aktuell bereiten die Entwickler*innen die Integration des Systems in ein Kopfhörermodell vor. Parallel dazu planen Rennies-Hochmuth und sein Team Erweiterungen beim Funktionsumfang von YourSound. Unter anderem soll es gelingen, das individuelle Empfinden der Störwirkung von Umgebungsgeräuschen zu erfassen und bei der dynamischen Anpassung der Audiowiedergabe mit zu berücksichtigen.

(ted)