Das Wort binaural steht für „zweiohrig“ und ist ein Audiosignal bestehend aus zwei Kanälen, je ein Kanal pro Ohr, was jedoch nicht gleich zu setzen ist mit dem Begriff „Stereo“. Anders als bei Stereosignalen, werden bei der binauralen Aufnahme noch räumliche und kopfbezogene Aspekte beachtet, die durch Metadaten in die Audiospur mit abgespeichert werden. Das räumliche Hören erlaubt es komplexe Räume durch Schallortung zu analysieren und sich dadurch zu orientieren. Wichtige Parameter wären hierfür zum Beispiel die interaurale Zeit- und Intensitätsdifferenz und die daraus resultierenden Änderungen im Frequenzgang, um eine räumliche Lokalisation über das menschliche Gehör wahrzunehmen. Diese Änderungen im Frequenzspektrum können durch eine Übertragungsfunktion beschrieben werden, welche auch Außenohr-Übertragungsfunktion oder Head-Related Transfer Function (HRTF) genannt wird.
Räumliche Hörwahrnehmung
Die räumliche Wahrnehmung ist geprägt durch verschiedene Faktoren. Um eine Schallquelle richtig zu lokalisieren, werden die interauralen Unterschiede vom rechten zum linken Ohr in der horizontalen Ebene und zusätzlich mit den Reflexionen des Körpers, Kopfs und in der Ohrmuschel klanglich wahrgenommen. Mit den interauralen Unterschieden sind zum einen die interaurale Laufzeitdifferenz ITD (engl.: interaural time difference) und zum anderen die interaurale Pegeldifferenz ILD oder auch IID (engl.: interaural level difference, interaural intensity difference) gemeint.
Head Related Transfer Function (HRTF)
Bei der speziellen Übertragungsfunktion der HRTF werden diese kopfbezogenen Informationen für das rechte und linke Ohr einzeln an jeder Position berechnet. HRTFs werden ohne den Einfluss von Rauminformationen aufgenommen, also in schalltoten bzw. reflexionsarmen Räumen, damit das Ergebnis nicht verfälscht wird. Hierbei werden die akustischen Verfärbungen des Außenohrs, also der Ohrmuschel (Pinna), für den gesamten Frequenzbereich gemessen. Wie es in der unteren Abbildung dargestellt ist, ist der Unterschied vor allem in den höheren Frequenzen enorm.
Da die Pinna bei jedem Menschen anders geformt ist, sind dementsprechend auch die HRTFs verschieden. Es besteht aber die Möglichkeit sein eigenes individuelles HRTF zu erstellen, um es dann selbst zur Faltung für 3D Audio zu nutzen.
Binaural Audio ist also die Wiedergabe räumlicher Klanginformationen über Kopfhörer an zwei Ohren, welche die physischen Färbungen des Klangs durch den eigenen Körper mit einbeziehen.
Quellen
Kapitel: “Binaural Audio Through Headphones”, Agnieszka Roginska (Buch: Immersive Sound, S. 88ff, 2018)
Buch: “Binaural and Spatial Hearing in Real and Virtual Environments”, Robert Gilkey und Timothy R. Anderson (2014)
Buch: “Handbuch der Audiotechnik”, Weinzierl, Stefan (2008)
