Sound Field Control

Lärm und unerwünschte Klänge beeinträchtigen nachweislich die Gesundheit, das Wohlbefinden und die Leistungsfähigkeit des Menschen. Störende Geräusche, wie beispielsweise beim Telefonieren im Auto oder beim mobilen Arbeiten, beeinträchtigen die Konzentrationsfähigkeit. Ungestörter Schlaf und entspannende Musik bieten dagegen eine gute Basis für eine hohe Leistungsfähigkeit. Es kann also zwischen ungewollten Schallfeldern, z. B. Lärm, und gewollte Schallfeldern, z. B. Notfalldurchsagen und Konzertbeschallung, unterschieden werden. Häufig treten beide gleichzeitig auf. Es besteht daher der Wunsch, den Störschall zugunsten von Telefongesprächen, Musik oder Schlaf zu reduzieren.

Aus diesen Gründen beschäftigen sich Forscherinnen und Forscher mit verschiedenen Ansätzen, um Schallfelder zu erfassen, zu analysieren und zu beeinflussen. Die akustisch-physikalischen Phänomene werden dabei in der Regel unter den Erkenntnissen der menschlichen Hörwahrnehmung betrachtet.

Die Erzeugung und Beeinflussung von Schallfeldern erfordert ein umfassendes Verständnis ihrer Entstehung, Ausbreitung und Erfassung. Störschallfelder, wie sie z. B. bei Lüftungsanlagen auftreten, können durch den Einsatz aktiver Absorber kompensiert werden. Derzeit fehlen Lösungen, die sich durch ihre Selbstüberwachung einfach in Betrieb nehmen lassen und sich automatisch nachkalibrieren.

Im Auto sollen nicht nur störende Fahrzeug- und Verkehrsgeräusche, sondern auch Geräusche vom Nachbarsitz (Sprache, Musik etc.) unterdrückt werden. Dazu müssen die verschiedenen Schallfelder und ihre Ausbreitung in der Karosserie und in der Luft sensorisch erfasst, ausgewertet und als Ausgangspunkt für die Ansteuerung vorhandener Gegenschallmaßnahmen eingesetzt werden. Spezielle Schallfelder, wie z. B. Alarmsignale, müssen gesondert behandelt werden.

Die technische Lösung soll sich möglichst eigenständig initialisieren. Betriebsparameter sollen sich automatisch an sich ändernde Systemeigenschaften (Alterung, Anzahl der Fahrgäste, Beladung etc.) und Umgebungsbedingungen anpassen. Um dies zu erreichen, müssen die Algorithmen entwickelt werden, die rechen-, energieeffizient und robust sind.

Je nach Anwendungsfall werden unterschiedliche Methoden zur Kontrolle von Schallfeldern eingesetzt:

• Active Noise Control (ANC)
• Nahfeldbeschallung
  
• Lautsprecherarray-Technologie für: Beamforming, Wellenfeldsynthese, Flachlautsprecher
• Beamforming
• Wellenfeldsynthese (WFS)
• aktive Absorber
• Metamaterialien

• Sensorische Erfassung von Luft- und Körperschallfeldern (Schalldruck, Schallschnelle, Schallintensität)
• Schallfeldzerlegung in Einzelschallquellen
• Transferpfadanalyse für Schallquellen
• Erzeugung statischer/veränderlicher Schallfelder mittels Lautsprecher/Lautsprecherarray/ Flachlautsprecher
• Erzeugung fokussierter Schallfelder/räumlich begrenzter Schallfelder
• Erzeugung von Gegenschallfeldern zur Schallreduktion
• Klangoptimierung von Lautsprecherwiedergabesystemen