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TU Berlin

Inhalt des Dokuments

Abhörhinweis!

Bitte verwenden Sie zum Abhören des hier präsentierten binauraleren Audiomaterials Kopfhörer. Das Material wurde gering vorgefiltert, um auf typischen Studiokopfhörern mit Diffusfeldentzerrung einen natürlichen Klangeindruck zu gewährleisten.

Binaurale Demonstration der Schallfeldreproduktion mit horizontalen und sphärischen Lautsprecherarrays

Variante mit Sprecherin



Variante mit Streichquartett



Projektbeschreibung

Die hier vorgestellten Hörbeispiele demonstrieren Ansätze zur naturgetreuen Reproduktion von beliebigen Schallfeldern in anderen örtlichen Umgebungen mithilfe von einer großen Anzahl von Lautsprechern. Die Hörbeispiele entstanden im Rahmen einer Machbarkeitsstudie zur Planung eines elektroakustischen Konzertsaals in Berlin, in dem es möglich sein sollte, Raumschallfelder einerseits  naturnah zu reproduzieren und sie andererseits auch, sozusagen als eigenständiges Instrument z.B. im Rahmen künstlerischer Aufführungen, zu manipulieren.

Die im Folgenden beschrieben Szenen liegen einmal für eine einzelne Sprecherstimme (Arno Holz, „ Ein Tag...ohne dich ist...kein Tag“), und einmal für einen Satz eines Streichquartetts vor (W.A. Mozart, KV 80, Streichquartett in G-Dur).

Inhalt:

(1)    Die erste Szene stellt die zu simulierende Umgebung dar: Es handelt sich um eine großen Hörsaal mit bedeutender Nachhallzeit (Auditorium Maximum der TU Berlin, Nachhallzeit 2.1 sec, Volumen 8500m³). Das Foto zeigt die Wiedergabesituation aus der Hörerperspektive, jedoch mit nur einem zentralen Lautsprecher (in der Streichquartettvariante handelt es sich tatsächlich immer um vier entsprechend positionierte Lautsprecher). Die Signale wurden mittels binauraler Messdaten des Kunstkopfs FABIAN synthetisiert.

 

(2)    Die zweite Szene zeigt ein CAD-Modell desselben Raums, erstellt in einer raumakustischen Simulationssoftware (AFMG EASE 4.3). Gleichzeitig hören Sie das raumakustische Simulationsergebnis derselben Software. Bei der Schallfeldberechnung wurde dieselbe Hörermorphologie zugrunde gelegt, wie bei der zuerst gehörten Messung (Verwendung der sog. Außenohrübertragungsfunktionen des Kunstkopfs FABIAN). Hörbare Unterschiede können damit allein auf die Simulation an sich zurückgeführt werden.

 

(3)    In der folgenden Szene hören Sie eine auditorisch reduzierte Variante des simulierten Schallfelds. Für eine spätere Simulation mit Lautsprecherverfahren wäre das im vorangehenden Schritt berechnete Schallfeld viel zu detailliert (mehrere 1000 Einzelreflexionen, die je alle als einzelne Schallquellen simuliert werden müssten). Mithilfe eines Computermodells der räumlich-auditiven Verarbeitungsstrecke des Menschen werden daher zunächst nur die bedeutsamsten Reflexionen ausgewählt. Nach diesem Reduktionsprozess bleiben weit weniger als 1% der Reflexionen - vor allem die sehr frühen und starken - übrig. Ein weiterer Gewinn lässt sich daraus ziehen, dass der Mensch beim späten, sogenannt diffusen Nachhall überhaupt keine Einzelbestandteile unterscheiden kann. Dieser kann daher z.B. aus klanglich passend gefärbtem und zeitlich ausklingendem Zufallsrauschen künstlich erzeugt werden. In unserem Beispiel hören sie allerdings den späten Nachhall aus Messungen des Originalraums.

 

(4)    Nun hören sie verschiedene lautsprecherbasierte Reproduktionen des im vorherigen Schritt erzeugten Schallfelds. In der ersten Szene sitzen Sie virtuell in derselben Entfernung wie im Originalsaal, während das Schallfeld von einem horizontal umlaufenden Band von 750 Lautsprechern in je 10 cm Abstand in einer ansonsten nachhallfeien Umgebung erzeugt wird. Das verwendete Schallfeldreproduktionsverfahren ist die Wellenfeldsynthese (WFS). Die Darstellung zeigt das nahezu rechteckige Lautsprecherband und den aktuellen Hörerplatz in schwarz, die frühen Reflexionen werden als individuelle Schallquellen simuliert und sind als blaue Punkte in ihrer jeweils korrekten räumlichen Lage dargestellt. Die 8 geraden Linien zeigen Einfallsrichtungen sogenannter ebener Wellen an, die ebenfalls per WFS simuliert werden und diffusen Nachhall aus je 8 unabhängigen Messungen des Originalsaals einspielen.

 

(5)    In der folgenden Szene wird das Schallfeld mittels einer halbsphärischen Anordnung von mehr als 300 Lautsprechern mit dem Ambisonics-Panning-Verfahren wiedergegeben. Im Gegensatz zur Variante mit WFS, bei dem alle Schallfeldanteile nur aus horizontalen Richtungen kamen, können nun auch Reflexionen aus der oberen Halbsphäre simuliert werden.   

 

(6)-(9) Die folgenden vier Szenen demonstrieren den Effekt von Sitzplatzveränderungen bei beiden Wiedergabeverfahren. Der Hörerplatz wechselt jeweils von der Mitte der Lautsprecheranordnung auf einen zweiten Platz, der je 2 m weiter links und hinten gelegen ist. Wie man vor allem im Falle von Ambisonics hört, verändert sich die empfundene Richtung und die Lautheit des mit ebenen Wellen simulierten Nachhalls.

 

 

 

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