Das Studio mit 91 Lautsprechern im neuen Labor des Instituts für Schallforschung. © Sonible

91 Lautsprecher für die Wissenschaft

Hören, Sprechen, Akustik: Mit Fragen rund um dieses spannende Themenfeld befasst sich das Institut für Schallforschung. Herzstück des neuen Labors ist ein gerade einmal zehn Quadratmeter großer Raum mit 91 Lautsprechern.

Erst rauscht es im Regenwald, dann nähert sich von hinten ein Gewitter. Schließlich schüttet es. Kurz darauf spielt jemand auf einer Gitarre Johann Sebastian Bachs "Bourrée in E minor". Dabei wirkt der Klang zunächst, als befände er sich im Kopf der Zuhörerinnen und Zuhörer, bis er aus der Ecke eines Klassenzimmers zu kommen scheint. Daraufhin ertönt Stimmengewirr, das sich zunehmend auflöst. Zum Schluss wähnen sich die Hörerinnen und Hörer im Wiener Musikverein: zunächst direkt am Dirigentinnen- beziehungsweise Dirigentenpult, dann mitten im Publikum.

Vizedirektor und Laborleiter Piotr Majdak (links) beim Aufbau des 91-Lautsprecher-Studios mit einem Kollegen. © ÖAW

Schwerpunkt räumliches Hören

Nein, das war keine zeitaufwendige Reise um die Welt. All das hat innerhalb weniger Minuten auf gerade einmal zehn Quadratmetern stattgefunden. Erlebt wurde es im Loudspeaker-Array-Studio mit seinen 91 individuell ansteuerbaren Lautsprechern, dem Herzstück des neuen Labors des Instituts für Schallforschung (ISF). Unter einem Array muss man sich eine bestimmte Anordnung von Geräten vorstellen, in diesem Fall Lautsprechern.

Das ISF ist Teil der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) und widmet sich Fragen rund um Akustik, Hören und Sprachverständnis. Der aktuelle Schwerpunkt liegt auf räumlichem Hören: Woher kommt eine Klangquelle überhaupt? Von links, von rechts, von oben, von unten, von vorne, von hinten? Hier kommt das neue Loudspeaker-Array-Studio ins Spiel. Piotr Majdak, Vizedirektor des ISF und Leiter des Labors, erklärt das Prinzip: "Es ist so, wie wenn Sie zuhause ein 5.1-Surround-System haben. Dann spielen die Lautsprecher aus fünf Richtungen. Wir können aus 91 Richtungen Klang abspielen."

Das 91-Lautsprecher-Studio im Institut für Schallforschung lässt sich ab- und andernorts wieder aufbauen. © Christian Kisler

Mobiles Lautsprechersystem

Dabei handelt es sich nicht bloß um einen akustischen Leckerbissen für Klangliebhaberinnen und -liebhaber, denn die Grundlagenforschung des ISF kann durchaus zu praktischen Anwendungen führen. Nicht nur Schallschutzwände und Hörgeräte, auch Profanes wie bessere Kopfhörer können sich auf die Arbeit des ISF zurückführen lassen. Bis dahin ist es allerdings mitunter ein weiter Weg, so Majdak: "Es gibt noch unzählige Aspekte, die wir nicht verstehen. Man kann das Lautsprecher-Array wie ein Werkzeug verstehen, wie einen Akkuschrauber. Damit können wir in den nächsten zehn, fünfzehn Jahren verschiedene Projekte starten." Zudem lässt sich das Array nicht nur beliebig erweitern, es ist auch mobil: Es kann innerhalb von zwei Tagen ab- und an einem anderen Ort wieder aufgebaut werden.

Das Lautsprecher-Array ist vielleicht der eindrucksvollste, freilich aber nicht der einzige Neuzugang im Labor des IFS. Mit einem 64-kanaligen EEG-System etwa lässt sich objektiv feststellen, wie Testpersonen auf Gehörtes reagieren. Ein spezielles Ultraschallgerät wiederum ermöglicht, die Bewegung der Zunge beim Sprechen zu beobachten. Kombiniert werden kann es mit einem Gerät, das die Bewegungen der Stimmbänder erfasst.

In den Labors gab es den größten Zuwachs der letzten zehn Jahre. © Christian Kisler

Virtual Reality und der Bauchrednereffekt

Auch das weite Feld der Virtual Reality wird im ISF erforscht. Zur Verfügung steht nun ein System für binaurale virtuelle Akustik. Mit dieser Technik sind Klänge nur mit Kopfhörer, nicht aber mit Lautsprechern korrekt wahrnehmbar. Kombiniert mit Videobrille, soll dieses Sytem neben räumlichem Sehen auch räumliches Hören beim Eintauchen in künstliche Welten ermöglichen. Laborleiter Majdak erklärt: "Das Ziel ist, dass ich Kopfhörer aufsetze und den Eindruck habe, in einem bestimmten Raum, in einer bestimmten Audio-Szene zu sein. Videospiele wenden schon jetzt spezielle Tricks an, um Audio räumlicher zu machen."

Allerdings hat der Umgang mit Virtual Reality gerade beim Hören seine Tücken, wie Majdak erläutert: "Wir Menschen lassen uns visuell beeinflussen. Das ist der Bauchrednereffekt. Sie sehen einen Sprecher, und die Schallquelle kommt versetzt aus einer anderen Richtung. Auf der Bühne nutzen Bauchredner das aus: Die Puppe spricht ein bisschen von links, doch in Wirklichkeit kommt der Schall vom Sprecher. Das glauben wir aber nicht, wir glauben, die Puppe spricht."

Ganzes Orchester in einem Paar Kopfhörer

Mit dem größten Laborzuwachs in den letzten zehn Jahren ist das ISF für die Zukunft gerüstet. Dann sollte es auch machbar sein, ein ganzes Orchester in ein Paar Kopfhörer zu bringen. Piotr Majdak ist optimistisch: "Die meisten Zukunftsprognosen gehen schief, das ist klar. Ich glaube trotzdem, dass es funktioniert. Auch deshalb, weil wir es im Labor, wenn wir uns sehr, sehr bemühen, unter eingeschränkten Bedingungen bereits schaffen. Es gibt Experimente, bei denen die Testpersonen nicht zwischen Kopfhörer und Lautsprecher unterscheiden können."

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