Abschlussarbeit

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Kompakte Kugellautsprecheranordnung für variable Schallabstrahlung

AutorInnen Kerscher, M.
Jahr 2010
Art der Arbeit Diplomarbeit
Themenfeld Spatial Audio
Schlagwörter Technische Akustik, Aufnahmetechnik, Wiedergabetechnik, Ambisonics
Abstract In dieser Arbeit wird eine neue kugelförmige Lautsprecheranordnung entwickelt, mit der eine variable Schallabstrahlung in alle Raumrichtungen, sog. Sphärisches Beamforming, ermöglicht werden soll. Neben der Realisierung von musikalisch-künstlerischen Darbietungen kann ein solches System z.B. für raumakustische Messungen verwendet werden. Mathematisch gesehen bedient man sich der Zerlegung des Schallfeldes in eine Reihe von Kugelharmonischen, welche über die Lautsprecheranordnung wiedergegeben werden und so das gewünschte Schallfeld reproduzieren. Die wenigen existierenden kugelförmigen Lautsprecheranordnungen in diesem Einsatzbereich verwenden als Bauform regelmäßige Platonische Körper, die zwar günstige Eigenschaften bezüglich der mathematischen Zerlegung besitzen, aber zumeist ineffizient viele Lautsprecher benutzen. Im Gegensatz dazu verwendet diese Arbeit eine kugelrunde Bauform, welche auch unregelmäßige Anordnungen zugunsten einer optimalen Anordnung von Lautsprechern zulässt. Ins letztendlich entworfene kugelförmige Gehäuse sind 16 Lautsprecher eingebaut, die gleichmäßig auf der Kugeloberfläche angeordnet sind. Damit lässt sich ein System zur Wiedergabe von Kugel- harmonischen bis dritter Ordnung realisieren. Da die Anordnung als Mitteltöner konzipiert wird, sind möglichst kleine Abmessungen der Kugel und der Lautsprecher nötig. Dabei gilt es einen Kompromiss zwischen kompakten Maßen und der oberen und unteren Grenzfrequenz zu finden, räumliches Aliasing zu vermeiden und durch geschickte Filterung einen möglichst großen Dynamikumfang zu erreichen. Zu Beginn der Arbeit steht der Entwurf und Aufbau des Kugellautsprechers inklusive Verstärkung, Verkabelung und Befestigung. Um im Voraus die Abstrahleigenschaften des Arrays abschätzen zu können, werden Simulationen basierend auf dem sog. Kugelkappenmodell durchgeführt, welches die Positionen der Lautsprechermembranen auf der Kugeloberfläche modelliert. Abschließend erfolgen akustische Messungen am fertigen Prototyp des Kugellautsprechers, um damit die Abstrahlungswirkung aller Lautsprecher und ihrer gegen- seitigen Beeinflussung im Gesamtsystem zu eruieren. Zur Ansteuerung wird mit diesen Daten ein geeigneter Algorithmus hergeleitet. Er beinhaltet anguläre und radiale Filter. Da letztere sehr große Bassüberhöhungen verwenden, wird eine geeignete Filterbank zur Begrenzung entwickelt.
URL http://phaidra.kug.ac.at/o:11138
BetreuerInnen Zotter, F.