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Kommunikationsakustik

Wer diesen Raum zum ersten Mal betritt, traut weder Augen noch Ohren: Im reflexionsarmen Raum ragen rund 1200 Absorberkeile aus Seitenwänden, Decke und Boden. Von glänzendem Textil ummantelt sind sie perfekt in Reih und Glied angeordnet. Ihre Mineralwolle schluckt jeglichen Schall, so dass es sich wie in einer tiefverschneiten Winterlandschaft anhört. Die Forscher vom Lehrstuhl für Allgemeine Informationstechnik und Kommunikationsakustik können so die Freifeldausbreitung von akustischen Signalen unter Laborbedingungen nachbilden.

„Ein aktueller Entwicklungstrend ist die automatische Analyse akustischer Szenen“, berichtet Prof. Dr.-Ing. Rainer Martin. „Zukünftig soll beispielsweise ein Hörgerät die akustische Umgebung seines Trägers umfassend analysieren und klassifizieren können. Es erkennt dann, wo sich welche Schallquellen befinden und setzt automatisch Signalverbesserungsprogramme ein.“ Hierfür werden Modelle für die Schallausbreitung von einer Quelle zu den Mikrofonen des Geräts benötigt. Auch das virtuelle räumliche Hören ist längst keine Utopie mehr. Bei der Wiedergabe über Kopfhörer kann eine akustische Szene synthetisch binaural nachgebildet werden. Der natürliche räumliche Höreindruck ist an speziellen Arbeitsplätzen, wie im Cockpit eines Flugzeugs, bei Telefonkonferenzen oder Computerspielen von Nutzen.

Vollraum statt Halbraum

draht Die Forscher betreten den reflexionsarmen Raum über eine Treppe in etwa einem Meter Höhe durch eine nach innen schwenkende, massive Tür. Der Fußboden besteht aus einem Drahtgeflecht, das bei jedem Schritt leicht nachgibt. Darunter ist helles Gewebe gespannt, schemenhaft sind die Spitzen der 70 Zentimeter langen Keile am Boden zu erkennen. „Wir befinden uns in einem so genannten ‚Vollraum’“, so Prof. Martin. Dieser ist an allen Seiten mit Absorberkeilen bestückt. „Ein Raum dieser Art und Güte ist nur in wenigen Forschungseinrichtungen zu finden.“ Im industriellen Bereich verfügen Automobilhersteller und -zulieferer häufig über „Halbräume“, die mit ihren massiven, schallreflektierenden Böden dann auch befahrbar sind.

Rundum-Charakteristik

Das Raum-in-Raum-System des Bochumer Vollraums erstreckt sich mit einer Höhe von etwa fünfeinhalb Metern über zwei Etagen im Gebäude ID. Bei einer Messung finden entweder ein Kunstkopf oder ein Mitarbeiter, der Miniaturmikrofone im vorderen Gehörgang trägt, auf einer vertikalen Drehvorrichtung Platz. Über einen externen Motor und eine spezielle Software lässt sie sich geräuschlos um die eigene Achse drehen. „Dadurch erreichen wir eine schnelle Messung der Rundum-Charakteristik des Kopfes“, erklärt Dr. Gerald Enzner, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl. „Und wir können diese Eigenschaften nicht nur an diskreten Winkelpositionen sondern kontinuierlich messen.“

Kopfbezogene Impulsantworten

Sechzehn kleine Lautsprecher, die, aufgereiht an einer halbrunden Trägerkonstruktion, immer gleiche Schalllaufzeiten zum Messobjekt im Zentrum des Raums garantieren, senden die akustischen Signale. Neben dem „weißen Rauschen“, das alle Frequenzen in gleicher Intensität beinhaltet, verwenden die Wissenschaftler bei ihren Untersuchungen auch das „Chirp“- Signal, das sämtliche Frequenzen seriell nacheinander „zwitschert“. „In der daran anschließenden Signalverarbeitung geht es anschließend darum, die Unterschiede zwischen dem gesendeten und dem gemessenen Signal zu identifizieren“, so Dr. Enzner. „Diese ‚kopfbezogenen Impulsantworten’ charakterisieren den akustischen Übertragungsweg zwischen Quelle und Empfänger.“

Hallraum als Gegenstück

Das akustische (und architektonische) Gegenstück ist der Hallraum des Instituts. Er ist bereits vor über drei Jahrzehnten im Bereich der Werkstätten von ICN entstanden. In diesem Raum aus Stahlbeton gibt es nur schallharte Wände, keine rechten Winkel und somit ein weitgehend diffuses Schallfeld. Dort trifft die Schallleistung aus allen Raumrichtungen gleichermaßen auf die Messobjekte. Die Forscher messen hier das Absorptionsverhalten von akustischen Materialien und untersuchen, wie sich Mikrofone in Hörgeräten optimal anordnen lassen.


Fotos: Christian Schilling, Text: Meike Klinck

Hörprobe

„Are you wearing headphones?“ Natürliches Klangerlebnis trotz Kopfhörer-Wiedergabe*


* Bestandteile der Klang-Collage unter http://www.freesound.org
(Quelle 1, Quelle 2, Quelle 3), Text Michael Weinert (michael.weinert@rub.de)