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Neue Anwendungsszenarien für die Industrie

26.03.2015

„Virtueller Kunstkopf“ erobert Schall im dreidimensionalen Raum -
Forschungsprojekt erhält Promotionsförderung des BMBF für weitere vier Jahre

Ob Orchestermusik im Konzertsaal oder Fahrgeräusch im Innenraum eines PKW: Klang-Erlebnisse in bestimmten Räumen möglichst realitätsgenau nachbilden zu können, diesem Ziel widmen sich Wissenschaftler am Institut für Hörforschung und Audiologie an der Jade Hochschule in Oldenburg.


Völlig neues Hörerlebnis aus dem Kopfhörer: Die realistische Vorstellung, bei einem Orgelkonzert in einer Kathedrale zu sitzen, man „hört“ das Kirchengewölbe.

Piet Meyer/Jade HS

Ein großer Erfolg gelang dem Team um Prof. Dr. Matthias Blau und Prof. Dr. Martin Hansen mit der Entwicklung eines „virtuellen Kunstkopfes“, einem System aus Mikrofonen, mit dem Menschen akustisch nahezu perfekt in bestimmte Räume versetzt werden können.

Diese international bedeutende Arbeit ist jetzt honoriert worden: Aus dem Programm „Ingenieurnachwuchs“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) erhält das Projekt weitere 427.000 Euro für die nächsten vier Jahre, um einen weiteren Nachwuchswissenschaftler zur Promotion zu führen. Der Titel des Projekts: "Individualisierte dynamische Reproduktion dreidimensionaler Schallfelder über Kopfhörer (IRDiSch)".

Ziel des neuen Projekts ist es, aufbauend auf dem „virtuellen Kunstkopf“ ein Aufnahme- und Wiedergabesystem zu entwickeln, das Schallfelder über Kopfhörer naturgetreu wiedergeben kann. Als besonderes Highlight gilt, dass Kopfbewegungen bei der Wiedergabe herausgerechnet werden können. „Damit wird es gelingen, den dreidimensionalen Raum zu erobern und dynamisch zu machen“, so Matthias Blau, „Ergebnisse, die neue Anwendungsszenarien für die Industrie eröffnen.“

Zu den neuen prominenten Partnern gehört die Aalto University aus Finnland, die als federführend im Bereich der Qualitätsbeurteilung von Konzertsälen gilt. Sie möchte in Zusammenarbeit mit dem Team der Jade Hochschule ihre Entwicklungen weiter vorantreiben. Neuer Industriepartner ist außerdem das Mercedes Werk Bremen. Die Idee des Fahrzeugherstellers ist, mit Testpersonen im Labor eine möglichst realistische Wiedergabe des Innengeräusches eines Fahrzeuges beurteilen zu lassen.

„Eine tolle Zusammenarbeit“, sagt Projektleiter Matthias Blau, „in erster Linie natürlich mit unseren Wissenschaftspartnern der Universität Oldenburg, Prof. Dr. Simon Doclo, Prof. Dr. Steven van de Par und Prof. Dr. Volker Mellert.“ Die Kollegen und Partner kümmern sich um die verschiedenen Schwerpunkte der Forschung wie Signalverarbeitung, Psychoakustik und akustische Messtechnik. „Wichtig sind auch unsere Industriepartner, die darauf achten, dass die Entwicklung sich auch umsetzen lässt. Wir ziehen alle an einem Strang, es ist eine sehr befruchtende und ergebnisorientierte Zusammenarbeit“, betont der Professor für Elektroakustik.

Beim Thema Raumakustik gehe es immer auch um Emotionen und die individuelle Wahrnehmungserfahrung. „Schall lässt sich objektiv messen, hat aber auch etwas mit subjektiver Einschätzung und Empfindung zu tun“, erklärt Matthias Blau. „Alternative Entwicklungen brauchen 200 oder womöglich 2000 Mikrophone. Unsere Frage war: Wie kann man diesen Riesenaufwand ersetzen? Welchen technischen Qualitätsfortschritt kann der Mensch überhaupt noch hören und wahrnehmen? Wie bei MP3-codierter Musik können auch wir eine große Datenreduktion erreichen – unser Ziel ist es, mit 24 bis maximal 32 Mikrofonen auszukommen.“

Eine Person, deren Gehör ausgemessen werden soll, sitzt unter einem aufrecht stehenden Reif, den Kopf in der Mitte. In dem Reif sind 24 Lautsprecher angeordnet. Der Schall aus diesen Lautsprechern trifft auf Mikrophone in den Ohren der Person. Aufgrund der jeweils unterschiedlichen Anatomie der Ohren, des Kopfes und des Körpers ergeben sich jeweils unterschiedliche, richtungsabhängige Formen des Schalls, die individuell als „normal“ empfunden werden. Aus den daraus gewonnenen Daten lässt sich die akustische Wirkung anderer Geräusche (zum Beispiel Musik oder Autogeräusch) in bestimmten Räumen (Konzertsaal, Auto) nachberechnen. Das mit den Daten gespeiste, „Kunstkopf“ genannte Analysesystem sieht nicht aus wie ein Kopf, sondern ist ein spezielles Mikrofonarray mit dazugehöriger Technik zur Signalverarbeitung der einzelnen Kanäle.

„Bisher wurde nur die Horizontalebene des Schalls gemessen“, erklärt Matthias Blau, „da sind wir bereits besser als bisherige vergleichbare Verfahren.“ Mit der neuen Fördersumme kann nun einer weiteren Nachwuchswissenschaftlerin die Promotion ermöglicht werden.

Anke Westwood | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.jade-hs.de

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