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Künstliche Sounds für die Verkehrssicherheit

24.01.2018

Die fast geräuschlosen Elektromotoren können eine Gefahr für unaufmerksame Fußgänger darstellen. Ab Sommer 2019 müssen daher alle neuen Elektro- und Hybridfahrzeuge mit einem akustischen Warnsystem ausgestattet werden. An der Technischen Universität München (TUM) entwickeln Psychoakustikerinnen und Psychoakustiker die entsprechenden Geräusche.

So ähnlich wie ein Fahrzeug soll es klingen – aber nicht genauso wie ein Diesel oder ein Benziner. Die Vorgaben für ein Warngeräusch, dem Acoustic Vehicle Alert System, wie es Elektro- und Hybridfahrzeuge ab Sommer 2019 abgeben müssen, sind eher weit gefasst. Zwar dürfen keine Musikstücke abgespielt werden, aber mit welchem Sound die einzelnen Fahrzeuge Fußgänger vor ihrem Herannahen warnen, ist damit den Herstellern überlassen.


Prof. Dr.-Ing. Hugo Fastl in seinem Soundlabor.

Uli Benz / TUM

Ein Beispiel, wie der Klang beschaffen sein sollte, bietet die Internetseite der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen. Dieses weckt Assoziationen zu einem startenden Raumschiff einer Science-Fiction-Serie. Vorgeschrieben sind die Warngeräusche für E-Fahrzeuge bei Geschwindigkeiten von bis zu 20 Stundenkilometern in Europa. Bei höheren Geschwindigkeiten ist bereits das Geräusch ausreichend, das die Reifen auf der Fahrbahn erzeugen.

Hugo Fastl, Professor am Lehrstuhl für Mensch-Maschine-Kommunikation, erforscht die Grundlagen des Geräuschdesigns für Elektroautos. Zwar unterliegen die Geräusche noch der Geheimhaltung. Was Fastl aber verraten kann: Jede Firma will ihr eigenes Branding, ein Geräusch, das für das Auto typisch ist. „Schließlich klingt im Moment ein BMW auch anders als ein Mercedes oder ein Porsche – das soll bei den E-Autos ebenfalls so sein.“

Frequenzbereich, Klangfarbe und Rauigkeit

Aber wie genau wird ein solcher Sound entwickelt? „Wir haben zunächst ein Grundgeräusch, dem wir eine Tonhöhe zuordnen“, sagt Fastl. Dabei bewegen sich die Forscher und Forscherinnen im mittleren Frequenzbereich. „Sehr tiefe Frequenzen sind schwierig abzustrahlen“, sagt Fastl. „Dafür müssen die Lautsprecher am Auto sehr groß sein.“ Zu hohe Frequenzen dagegen können von älteren Menschen nicht mehr wahrgenommen werden. Die Tonhöhe kann außerdem einen Hinweis darauf geben, wie schnell das Auto fährt. Bei einem Auto, das beschleunigt, wird die Tonhöhe daher nach oben gehen.

Eine weitere Eigenschaft der Geräusche ist die Klangfarbe. „Das ist wie in der Musik: Sie können auch auf dem Smartphone die ersten Takte einer Mozart-Symphonie abspielen, so dass jeder die Melodie erkennt“, sagt Fastl. „Das klingt allerdings nicht so toll. Wenn es von einem Kammerorchester mit zehn Musiker gespielt wird, ist das schon besser. Und ein volles Orchester mit 50 Personen kann es dann so spielen, wie es sich der Komponist vorgestellt hat.“ Fastl und sein Team arbeiten allerdings nicht mit einem Orchester, sondern erzeugen die Klangfarbe der Geräusche am Computer.

Ein selbst konzipierter und programmierter Sound-„Baukasten“ hilft dabei, zielgruppenrelevante Geräusche zu entwickeln. „Das ist ein Computer, der diverse Schalle wie Zutaten abrufen kann; über Algorithmen, die wir selbst entwickelt haben.“ Die Geräuschmaschine sieht aus wie ein Mischpult im Tonstudio. Über Regler wird ein synthetischer Klang kreiert und anschließend nach Hörversuchen mit Probanden bearbeitet und angepasst.

Neben dem Frequenzbereich und der Klangfarbe gibt es einige Merkmale, die beim Sounddesign für Autos besonders wichtig sind. So etwa die Rauigkeit. Diese wird dadurch bestimmt, wie schnell sich die Lautstärke des Tons ändert. Besonders große Rauigkeit entsteht, wenn die Lautstärke etwa 50 bis 70 Mal pro Sekunde schwankt. „Wenn Rauigkeit in einem Geräusch ist, wird es als sportlich empfunden“, erklärt Fastl. „Einen Ferrari ohne Rauigkeit können Sie schlecht verkaufen.“

Laut, aber nicht zu laut

Die Innengeräusche werden für die E-Fahrzeuge ebenfalls designt – auch wenn es dazu keine Vorschriften gibt. Denn bei dem Original-Geräusch, das ein Elektromotor erzeugt, könnte sich der Fahrer an eine Straßenbahn erinnert fühlen. Das Innengeräusch ist genauso auf die Zielgruppe wie das Außengeräusch zugeschnitten. „Wer einen BMW 7er fährt, mag es eher ruhig“, erklärt Fastl. „Ein Porschefahrer dagegen möchte von seiner Investition auch was hören.“

Nicht so viel hören wollen vermutlich Anwohner und Fußgänger vom Vekehrslärm. „20 Jahre lang war es immer das Ziel, dass die Autos leiser werden“, sagt Fastl. „Jetzt ist es teilweise zu leise und wir müssen es wieder lauter machen.“ Fastl plädiert dafür, nicht alle Vorteile der geräuscharmen Elektrofahrzeuge aufzugeben. „Es werden immer mehr Autos mit automatischer Fußgängererkennung auf den Markt kommen. Wir schlagen vor, dass die Geräusche von E-Fahrzeugen nur dann abgestrahlt werden, wenn ein Fußgänger in der Nähe ist.“

Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Hugo Fastl
Lehrstuhl für Mensch-Maschine-Kommunikation
+49 (0)89 289 28541
mmk@ei.tum.de

Weitere Informationen:

http://www.unece.org/fileadmin/DAM/for_PR_Silent_car__AVAS_sound.mp3 Hörbeispiel auf der Internetseite der Wirtschaftskommission für Europa der Vereinten Nationen
https://mediatum.ub.tum.de/1428883 Bilder zur redaktionellen Verwendung

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München
Weitere Informationen:
http://www.tum.de

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