Echolokation selbst lernen (2018)

• Der Fall von Daniel Kish, der nach dem Verlust seines Sehvermögens seine Umgebung über Geräusche erfasst, zeigt, dass Echolokation nicht nur eine besondere Fähigkeit ist, sondern eine trainierbare Mobilitätstechnik
• Bei der Echolokation hört man auf die Unterschiede in den Reflexionen kurzer, mit dem Mund erzeugter Klicklaute und verwandelt Hinweise wie Wände, Türen und Oberflächenstrukturen in eine mentale Karte
• Auch Anfänger können nach Hörtraining Größe oder Position von Objekten besser als durch Zufall einschätzen; je stärker man jedoch an das Sehen gewöhnt ist, desto schwerer fällt es, sich auf andere Sinne zu konzentrieren
• Für das Üben helfen eine Augenbinde, ein Metalltablett oder eine Schüssel, ein Stock oder ein Partner; zu leere Felder oder Räume mit schallschluckenden Teppichen sollte man eher meiden
• Das Klicktraining erweitert sich vom Erkennen von Vorhandensein, Richtung und Entfernung von Objekten bis zur Fortbewegung in Fluren; dabei sollte man alle 30–45 Minuten pausieren und von langem, wiederholtem Training ausgehen

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Daniel Kish und das Prinzip der Echolokation

• Daniel Kish verlor als Kleinkind sein Sehvermögen und brachte sich selbst bei, sich fortzubewegen, indem er kurze, klare Klicklaute mit dem Mund erzeugte und deren Echos hörte
• Die Klicklaute von Fledermäusen liegen oft in Frequenzen, die Menschen nicht hören können, Kishs Klicks sind jedoch auch für menschliche Ohren hörbar
• Die reflektierten Geräusche werden genutzt, um eine mentale Karte der Umgebung zu erstellen
  • große Konturen wie Wände und Türen
  • Unterschiede in der Textur von Objekten und Oberflächen
• Kish unterrichtet heute vor allem sehbehinderte Schüler in Echolokation und sieht darin ein Training, das Selbstvertrauen und Unabhängigkeit stärken kann
• Bekannt ist er auch durch Beispiele wie Radfahren auf hügeligen, von Autos gesäumten Straßen

Lernbarkeit und Erweiterung des Hörsinns

• Einschlägige wissenschaftliche Studien haben untersucht, wie geübte Echolokatoren ihre Umgebung über Schall erfassen, und stützen auch die Einschätzung, dass diese Technik erlernbar ist
• Forschende der University of California, Berkeley ließen Anfänger per Zungenklick beurteilen, welches von zwei vor ihnen befindlichen Objekten größer war; die Teilnehmenden erreichten bald ein Niveau, das sich kaum noch als Zufall erklären ließ
• Kish ist der Ansicht, dass das Sehvermögen andere Sinne abstumpfen lassen kann und man andere Sinne daher bewusst trainieren müsse
• Geübte Echolokatoren können sogar Unterschiede in den Reflexionen von Pflanzen unterscheiden
  • Oleanderbüsche klingen wie „zahlreiche scharfe Reflexionen“
  • Immergrüne Pflanzen klingen wegen ihrer dichten Zweige wie „ein Schwamm oder ein Vorhang“

Schritt 1: Veränderungen der Umgebungsgeräusche hören

• Bevor man selbst Klicklaute erzeugt, beginnt man damit, das Hören zu üben, also darauf zu achten, wie sich Umgebungsgeräusche verändern
• Wenn man als Mitfahrer im Auto sitzt, das Fenster etwas öffnet und die Augen schließt, fährt man relativ schnell an unterschiedlichen Landschaften vorbei und kann Klangunterschiede hören
• Auf Straßen in Wohngebieten reflektieren geparkte Autos, Bäume, Pfosten, Briefkästen und Häuser am Straßenrand das Geräusch des vorbeifahrenden Autos jeweils anders
• Ziel ist es, nicht nur auf absichtlich erzeugte Geräusche zu achten, sondern auch auf den beiläufigen Soundtrack des Alltags

Schritt 2: Ausrüstung und Abschirmen eines Sinns

• Sehende Menschen brauchen eine Augenbinde
• Kish sagt, dass es sehr schwer ist, feine Klangunterschiede zu erkennen, wenn die Augen gleichzeitig aktiv sind
• Wird ein Sinn verdeckt, entsteht mehr Raum dafür, dass weniger dominante Sinne aktiver arbeiten
• Für das Üben werden folgende Dinge verwendet
  • ein Metalltablett oder eine Schüssel
  • ein Trekkingstock oder Blindenstock für die spätere Fortbewegung im Raum
  • ein vertrauenswürdiger Partner, der darauf hinweisen kann, wenn man von der Richtung abkommt

Schritt 3: Eine geeignete Übungsumgebung wählen

• Fortgeschrittene versuchen sogar, den Charakter eines Raums zu hören; auch Elemente wie Blechverzierungen oder Stützwände können Klangmerkmale erzeugen
• Für Anfänger ist die Wahl des Ortes eine Frage der Balance
  • Ein flaches Feld, auf dem es kaum Objekte gibt, die Schall reflektieren, ist ungeeignet
  • Auch Orte mit großflächig verlegtem Teppich, der akustische Hinweise reduziert, sollte man meiden
• Kish empfiehlt einen relativ ruhigen, offenen Ort, an dem nicht zu viele Gegenstände stehen
• Auch ein Raum ohne übermäßigen Nachhall kann für Anfänger als geeignete Startumgebung gelten

Schritt 4: Einen stabilen Klicklaut erzeugen

• Nicht jeder Klicklaut hat die gleiche Wirkung; manche können die zurückkommenden Geräusche sogar überdecken
• Kish nennt als häufigsten schlechten Klick den cluck
  • Ein cluck klingt, als würden zwei Klicks übereinanderliegen, und kann Reflexionen stören
• Ein guter Klick sollte klar und wiederholt zuverlässig erzeugbar sein
• Geeignete Kandidaten für Anfänger sind etwa
  • ein Zahnklick wie ein enttäuschtes tsk-tsk
  • der Laut, mit dem man ein Pferd zum Weitergehen bewegt
  • der ch-Laut in „check“ oder „church“
• Wichtig ist, einen Klicklaut auszuwählen, der sich angenehm und konstant erzeugen lässt, und ihn dann beizubehalten

Schritt 5: Vorhandensein, Richtung und Entfernung von Objekten erkennen

• Die grundlegenden Ziele des Klicktrainings sind drei Dinge
  • ob ein Objekt vorhanden ist oder nicht
  • in welcher Richtung es sich befindet
  • wie weit es entfernt ist
• Kish lässt Schüler paarweise mit einem Partner üben
  • Der Partner hält irgendwo über dem Kopf des Schülers eine Schüssel oder ein flaches Paddel
  • Der Schüler klickt, dreht den Kopf und beurteilt, ob sich die Schüssel vor ihm oder seitlich befindet
• Geübte Echolokatoren klicken nicht ständig, sondern nur dann, wenn sie die mentale Karte, die sie nutzen, aktualisieren müssen
• Anfänger brauchen wiederholte Übung, um die körperliche Bewegung des Klickens zu lernen und das Hören der Reflexionen einzuüben

Schritt 6: Beim Bewegen hören

• Der nächste Schritt besteht darin, denselben Prozess während der Bewegung auszuführen
• Beim Gehen durch einen Flur achtet man auf Klangunterschiede, die auf Ecken oder offene Türen hinweisen
• Anfangs wird man mit den Füßen schlurfen oder tastend vorgehen, und es ist leicht, Frust zu empfinden
• Man kann den Partner fragen, ob die Richtung stimmt, sollte die Augenbinde aber weiter tragen, wenn man sie angelegt hat
• Kish möchte vermeiden, dass das An- und Ablegen der Augenbinde den Anpassungsprozess stört, und daher nicht über das Sehen überprüfen, was man erlebt

Pausen und Grenzen der Meisterschaft

• Sich auf neue Weise durch die Welt zu bewegen ist spannend, kann den Orientierungssinn aber stark durcheinanderbringen
• Kish ist der Ansicht, dass sehende Menschen, die nicht an nichtvisuelle Fortbewegung gewöhnt sind, alle 30–45 Minuten eine Pause brauchen
• Sehbehinderte Schüler, für die nichtvisuelle Fortbewegung Alltag ist, können länger durchhalten
• Echolokation erfordert Geduld und Übung; Kish warnt, dass auch er mehrere Jahre brauchte, um sie zu meistern
• Schon ein kurzer Versuch kann die Art und Weise erweitern, wie man die Welt hört

[GN⁺]

Meinungen auf Hacker News

• Audio-Mixing-Engineers nutzen solche Techniken häufig, und in Schulen oder Studios werden sie auch indirekt vermittelt. Man beschäftigt sich viel damit, wo ein Klang im Mix „platziert“ ist, also mit Entfernungseindruck und sogar mit dem Höheneindruck im Stereo-Mix.
  Irgendwann kann man auch in Kopfhörern die Position eines Klangs ausmachen, und wenn einem das bewusst wird, fühlt es sich ziemlich seltsam an.
  Interessant ist, dass man anfangs reale Umgebungen simuliert, am Ende aber nicht die Realität simuliert, sondern den Klang, den Menschen von einem Medium erwarten.
  Was ich zum Beispiel bei Filmton gelernt habe: Wenn jemand in einem Zug schreibt, erwarten Zuschauer das Geräusch eines Stifts auf Papier, obwohl man es in Wirklichkeit kaum hören würde. Auch Explosionen sind immer verzerrt, weil bei echten Aufnahmen das Mikrofon wegen der Lautstärke clippt.
  Ein gutes Buch über Raumsimulation ist David Gibsons The Art of Mixing; es ist alt, aber immer noch gültig.

  • Erst gestern habe ich Staffel 1 von Territory gesehen, und es hat mich aus der Immersion gerissen, als Figuren neben einem laufenden Hubschrauber standen und ein angespanntes Gespräch mit „ernster Stimme“ führten, fast flüsternd, ohne die Stimme zu heben.
    Deshalb frage ich mich, ob Zuschauer so etwas wirklich wollen, oder ob die Produzenten, die es eigentlich besser wissen müssten, es einbauen, weil sie glauben, dass die Leute es wollen.
  • Ich würde gern mehr über Entfernungseindruck und Höheneindruck hören. Das ist extrem interessant.
    Die nächstliegende Analogie, die mir einfällt: Durch Übung kann sich jeder vorstellen, auch mit geschlossenen Augen die Tastenpositionen exakt zu kennen und einen langen Text zu tippen. Probiert es einfach mal aus.
  • Das ist überhaupt keine Echoortung. Beschrieben wurde binaurales Hören zur Lokalisierung einer Schallquelle, ähnlich wie wir mit binokularem Sehen Entfernungen abschätzen.
    Bei Echoortung sendet man gezielt Schall in eine bestimmte Richtung und hört auf das zurückkommende Echo, um die Entfernung zu einem Objekt zu bestimmen, also zu einem Ziel, das nicht die Schallquelle ist. Darum heißt es Echoortung. Die einzige Schallquelle ist man selbst.
    Das ist eine Form aktiver Wahrnehmung und funktioniert buchstäblich genauso wie Sonar in U-Booten oder Radar; Fledermäuse machen es ebenfalls so.
    Deshalb hat „Positionen im Kopfhörer finden“ damit kaum etwas zu tun. Der aktive Teil fehlt von vornherein.
    Außerdem ist binaurales Lokalisieren einer Schallquelle nicht dasselbe wie die Analyse verstreuter Reflexionen, wenn die Schallquelle man selbst ist. Relativ zu sich selbst weiß man ja bereits, wo man ist.
    Interessant, dass dies derzeit der Top-Kommentar ist; ich frage mich, wie viele Leute den Artikel gelesen haben, bevor sie sich an der Diskussion beteiligt haben.
  • Die Beispiele scheinen zu bedeuten, dass sie als Aufnahme nicht gut funktionieren. Aber eine Person in einem echten Zug könnte durchaus das Geräusch des Stifts auf dem Papier hören.

• Es gibt ein hervorragendes Buch darüber, dass ein blinder Mensch möglicherweise zu den frühen Innovatoren gehörte, die einen Stock für Echoortung nutzten. Jason Roberts’ A Sense of the World erzählt die Geschichte von James Holman, der Anfang des 19. Jahrhunderts trotz Blindheit, starker Schmerzen und eingeschränkter Mobilität die Welt bereiste.

  • Mir ist erst jetzt klar geworden, dass ein Stock nicht nur ein Werkzeug zum Auffinden von Hindernissen ist, sondern auch zur Echoortung dient. Dass blinde Menschen ihr Gehör schärfen, wusste ich.

• Als Kind wusste ich, dass ich „hören“ konnte, wenn ich nahe an einer Wand war, und dass ich allein über Geräusche ungefähr die Größe des Raums spüren konnte, in dem ich mich befand. Aber ich kam nie auf die Idee, selbst ein „Ping“-Geräusch zu machen, um Reflexionen wahrzunehmen. Wirklich faszinierend; das muss ich ausprobieren.
  Vermutlich beruhte mein früheres Raumgefühl auf sehr subtilen Reflexionen meiner Schritte oder von Umgebungsgeräuschen. Es fühlte sich immer an, als würde ich „den Raum hören, in dem ich bin“, aber ich hatte keine andere Erklärung dafür. Seit ich weiß, dass Menschen tatsächlich Klicklaute machen und damit Echoortung betreiben, ist es viel klarer.

  • Kammfilterung (https://youtu.be/Amj4UevyRfU?si=5pwjHKwAw6bdmG2x) spielt dabei ebenfalls eine Rolle.
    Beim Hören eines Podcasts habe ich einmal bemerkt, dass der Sprecher eine Seite umblätterte, nicht am Rascheln des Papiers, sondern daran, wie dieses Papier die Stimme im Mikrofon beeinflusste. Es war ziemlich erstaunlich, weil es sich anfühlte, als hätte ich es schon „sehen“ können, bevor ich überhaupt verstand, was passierte.
  • Ich habe das auch gemacht und bin noch etwas weiter gegangen. Vielleicht lag es daran, dass ich als Kleinkind etwa ein Jahr lang außer „hell“ und „dunkel“ kein Sehvermögen hatte.

• Ich frage mich, wie es wäre, wenn ein tragbarer Ultraschallsender in regelmäßigen Abständen Pulse aussendet und ein Empfänger im Ohrhörer die entsprechenden Geräusche in den hörbaren Bereich überträgt.
  So eine Konfiguration könnte „Zungenermüdung“ verringern, und Ultraschall trägt weiter und kann auch von kleineren Objekten reflektiert werden. Zumindest wäre es ein interessantes Experiment.

  • Es dürfte sehr schwierig sein, dass ein Ohrhörer Richtungsinformationen so gut wiedergibt wie unsere Ohren. Die Fähigkeit des Gehirns, die Richtung von Geräuschen zu erkennen, hängt nämlich von der Form der Ohren selbst ab.
    Ein einfacher mechanischer Clicker, wie man ihn beim Hundetraining verwendet, könnte ein nützliches Werkzeug sein.
  • Ein Video als Referenz: https://www.youtube.com/watch?v=PD3Y1l8XyUw
    Eine andere Methode wäre, Ultraschall nahe am Ohr mit einem anderen Ton zu mischen. Dann bräuchte man an keiner Stelle ein elektronisches Ohr. Die Interferenz zwischen den Tönen kann unhörbare Frequenzen hörbar machen.

• Verwandtes Video: https://www.youtube.com/watch?v=PD3Y1l8XyUw
  Der schwierigste Teil bei menschlicher Echoortung scheint zu sein, „einen gerichteten und klaren Klicklaut zu erzeugen“. Den Teil der „Klangverarbeitung“ übernimmt das Gehirn mit einer vergleichsweise flachen Lernkurve ziemlich gut.

• Vor einigen Jahren war ich oft am selben Wochentag zur selben Uhrzeit in einem öffentlichen Schwimmbad, und zu einer ähnlichen Zeit war dort immer ein älterer Mann, der vor sich hin summte. Im Schwimmbecken, in den Duschen, in der Lobby – überall machte er das ziemlich laut, aber nicht übertrieben.
  Anfangs hielt ich es einfach für eine eigenartige Angewohnheit des Mannes, aber erst nachdem ich ihm ein paar Mal begegnet war, merkte ich, dass er blind war. Nicht wegen der Art, wie er sich drinnen bewegte oder Dinge benutzte, sondern weil ich ihn draußen mit einem weißen Stock sah.
  Drinnen bewegte er sich durch den Raum wie alle anderen, und es war ziemlich voll. An diesem Tag habe ich gelernt, dass auch Menschen Echoortung haben.

  • Ein Schwimmbad scheint mir ein besonders guter Ort für Echoortung zu sein. Alles besteht aus harten Oberflächen, sodass Echos gut entstehen, und die Umgebungsgeräusche dürften sehr helfen, ohne dass man selbst Geräusche machen muss.

• Ich habe kein gutes Gefühl dafür, welche Leistung man von dieser Fähigkeit vernünftigerweise erwarten kann oder wo ihre maximale Leistungsfähigkeit liegt. Es werden zwar einige eindrucksvolle Demonstrationen gezeigt, aber ich frage mich, wie genau sie ist – also wie vollständig, korrekt und konsistent
  Ich würde auch gern wissen, wie schnell sie ist, in welchen Umgebungen sie funktioniert, wie detailliert sie ist und ob sie im Alltag praktisch nutzbar ist
  Als interessanten Hintergrund gibt es eine Erklärung zur Echoortung bei Delfinen: https://www.britannica.com/animal/cetacean/
  „Die Informationsmenge, die ein echolotender Delfin erhält, ist vergleichbar mit den Informationen, die ein sehender Mensch über die Augen erhält … Zahnwale verwenden sehr hohe Frequenzen von bis zu etwa 150 kHz, um die räumliche Auflösung der Echos zu erhöhen. Sie können in die meisten weichen Objekte, etwa andere Delfine, hinein- und durch sie hindurch ‚sehen‘; die Wirksamkeit der Echoortung bei Zahnwalen nimmt jedoch jenseits von etwa 100 Metern ab“
  Mit genügend Übung ist es vielleicht möglich

  • Im Wasser verhalten sich Eigenschaften wie Schallgeschwindigkeit und Streuung ganz anders als in der Luft. Selbst wenn Delfine dazu in der Lage sind, werden sie an Land kaum über Echoortungsfähigkeiten auf demselben Niveau verfügen

• Verwandte Beiträge:
  Humans Can Learn to Echolocate (Livescience, 2015) https://news.ycombinator.com/item?id=10699105
  How humans echolocate 'like bats' (BBC, 2018) https://news.ycombinator.com/item?id=16782557
  Humans Can Learn How to 'Echolocate' in 10 Weeks, Experiment Shows (Sciencealert, 2021) https://news.ycombinator.com/item?id=27404132
  Teach yourself to echolocate - 106 comments https://news.ycombinator.com/item?id=18208334