24. August 2018

Sprachverständlichkeit in Beschallungssystemen

Ein Artikel vom vdt-Magazin

Sprachverständlichkeit in Beschallungssystemen

„Wie bitte? Das habe ich nicht verstanden.“ Wenn Zuhörern dieser Satz durch den Kopf geht, hat Beschallung nicht funktioniert – am Bahnsteig ebenso wenig wie im Konzertsaal. Die Messung der Sprachverständlichkeit ermöglicht nicht nur eindeutige Aussagen über den Ist-Zustand und die Qualität von Beschallungssystemen, sie gibt auch wichtige Hinweise für die Optimierung der Anlagen.

Am 24. Dezember 1915 wurde in San Francisco die erste Großbeschallung der Geschichte durchgeführt, rund 100.000 Zuhörer wurden am Weihnachtsabend mit klar verständlicher Sprachinformation versorgt. Man sollte meinen, dass die letzten hundert Jahre zu einer weitgehenden Perfektion von Beschallungssystemen führten und schlechte Sprachverständlichkeit heute nur mehr ein Relikt aus fernen Tagen ist. Doch die tägliche Beschallungspraxis ist leider oft anders: Mangelnde Sprachverständlichkeit und ein allgemein grottiger Sound befinden sich nach wie vor im Repertoire der fest installierten, aber auch mobilen Beschallungstechnik. Ärgerlich, wenn man dafür auch noch Eintritt bezahlt hat. Gefährlich und gesetzwidrig, wenn deswegen gesprochene Warnhinweise nicht verstanden werden.

Was ist Sprachverständlichkeit?
Der Terminus Sprachverständlichkeit beschreibt, wie klar und eindeutig gesprochene Informationen bei der Übertragung über ein Beschallungssystem erhalten bleiben. Bereits früh wurden manuelle Verfahren zur Bestimmung der objektiven Sprachverständlichkeit entwickelt, bei denen ein Sprecher am Rednerpult bedeutungsfreie Silben und Worte vorlas, die von den Zuhörern im Saal möglichst fehlerfrei notiert werden sollten. Das Ergebnis wurde meist als Prozentangabe ausgedrückt, wobei 100% für fehlerfreie Übertragung stand. In den 1940er Jahren entwickelten die Bell Laboratories erste Messverfahren für Sprachverständlichkeit. Der ALCons (Articulation Loss of Consonants) bezeichnet den Artikulationsverlust für Konsonanten, wobei die Prozentangabe für die nicht richtig verstandenen Worte bzw. Konsonanten steht. Ein ALCons-Wert von 0,00% stünde damit für fehlerfreie Übertragung (keinerlei verlorene Konsonanten).

XL2 STIPA Analyzer
Messung der Sprachverständlichkeit mit NTi Audio XL2

Moderne Messverfahren, wie etwa STI (Speech Transmission Index) oder STIPA (Speech Transmission Index of Public Address Systems) versuchen, das Ergebnis als Einzahlwert darzustellen, wobei möglichst viele Störfaktoren (ergo die Realität) miterfasst werden sollen. Das Ergebnis wird als Zahlenwert (STI) zwischen 0,00 (keine Verständlichkeit) und 1,00 (perfekte Sprachverständlichkeit) ausgedrückt. Gute Beschallung erreicht selbst in akustisch ungünstigen Räumen Ergebnisse zwischen 0,45 und 0,65, in akustisch guten Räumen 0,70 bis 0,90. Zum Vergleich: Eine gute Studioübertragungskette erreicht auf dem Weg über Mikrofon im Sprecherstudio und Studiomonitor im Regieraum typische STI-Werte zwischen 0,90 und 0,97 (Messungen des Autors).

Freunde und Feinde der Sprachverständlichkeit
Technisch ausgedrückt ist gute Sprachverständlichkeit immer dann gegeben, wenn die Modulationstiefe des Sprach- oder Testsignals ohne Veränderung erhalten bleibt. Das Signal wird ohne Veränderungen und ohne Verdeckungen in der Amplitude, im Spektrum und in der Zeitachse übertragen.

Gute Sprachverständlichkeit hat viele Feinde, aber auch mächtige Freunde. Hier eine Übersicht über die häufigsten Fallstricke, aus denen implizit auch die Lösung ableitbar ist.

Eine der wichtigsten Einflussgrößen ist die Raumakustik. Zu lange Nachhallzeiten (RT60) sowie späte Reflexionen (rund 80 bis 150 ms) wirken wie „Spachtelmasse“, die die nutzbare Modulationstiefe des Sprachsignals durch Überlagerung „zuschmiert“ und damit die Informationserkennung erschwert.

Ungünstig positionierte Lautsprecher mit ungeeigneter Abstrahlcharakteristik beschallen zwar den Raum, wie etwa gegenüberliegende Wände und Glasfronten, jedoch nicht direkt den Zuhörer. Dadurch wird der Nutzschallpegel beim Zuhörer kleiner, der Störschallpegel (Reflexionen, Geräuschpegel) steigt im Verhältnis, die Sprachverständlichkeit nimmt ab.

Unterdimensionierte Beschallungssysteme, die nicht in der Lage sind, laute Publikumsgeräusche oder zum Beispiel das Einfahren eines Zuges zu übertönen, sind ein weiteres Problem. Auch hier verschlechtert sich das Nutz-Störsignalverhältnis, die Sprachverständlichkeit sinkt. Ausreichend dimensionierte Beschallung sollte zumindest 10 bis 15 dB über dem lautesten Störgeräusch liegen, wobei natürliche Grenzen (Gehörschutz) und störende Maskierungseffekte zu beachten sind.

Psychoakustische Maskierungseffekte tragen ebenfalls zum Nachlassen der Sprachverständlichkeit bei. Nicht nur externe Störquellen zählen hier dazu, sondern durchaus auch die Sprache selbst, und das vor allem bei sehr hohen Sprachpegeln. Tieffrequente Anteile in der Sprache können durch die Maskierung leisere, höherfrequente Laute verdecken und verhindern so deren Wahrnehmung.


Meaning of STI-values in practice
Bedeutung der STI-Werte in der Praxis

Eine weitere Störgröße sind lineare und nichtlineare Verzerrungen der Übertragungsstrecke. Verursacht werden diese Störungen nicht nur durch übersteuerte Verstärker und schlechte Lautsprecher, sondern oftmals durch gut gemeinte, aber schlecht gelungene Signalbearbeitung davor. Zu stark eingesetzte Dynamikkompression, überfahrene Limiter, unnötige Beschneidungen oder Anhebungen im Frequenzgang und auch zu knauserige Datenreduktion verschlechtern die Sprachverständlichkeit.

Musikalisch begleitete Lesungen in ehemaligen Flugzeug-Hangars, Improvisationstheater in leeren Schwimmbecken städtischer Bäder, Bahnsteigbeschallung beim Einfahren eines Zuges: In all diesen Fällen sind sehr genaue Planung und ein stark erhöhter technischer Aufwand nötig, um vernünftige oder zumindest erträgliche Sprachverständlichkeit zu erzielen.

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© 2018 Karl M. Slavik
Text: Karl M. Slavik

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