Kompakte Kugellautsprecheranordnung für variable Schallabstrahlung

Diplomarbeit (15.266 KB pdf)

Aufbauend auf dem Ikosaederlautsprecher des IEM wird eine kugelförmige Lautsprecheranordnung entwickelt, mit der eine variable Schallabstrahlung in alle Raumrichtungen ermöglicht werden soll, auch bekannt als sphärisches Beamforming. Neben der Realisierung von musikalisch-künstlerischen Darbietungen kann ein solches System z.B. zu raumakustischen Messungen verwendet werden. Mathematisch gesehen bedient man sich der Zerlegung des Schallfeldes in eine Reihe von sphärischen Harmonischen, welche über die Lautsprecheranordnung wiedergegeben werden sollen und so das gewünschte Schallfeld reproduzieren. Das Array besteht aus 16 Lautsprechern, die möglichst gleichmäßig auf der Kugeloberfläche angeordnet sind. Damit lässt sich ein System dritter Ordnung realisieren. Da die Anordnung als Hochtöner konzeptioniert werden soll, sind möglichst kleine Abmessungen von Kugel und Lautsprechern 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 das Design und der Aufbau des Kugellautsprechers inklusive Verstärkung, Verkabelung und Befestigung. Am Messplatz des IEM wird der fertige Kugellautsprecher akustisch vermessen, um die Abstrahlungswirkung des Einzellautsprechers im Gesamtsystem und deren gegenseitige Beeinflussung zu eruieren. Die Ansteuerung erfolgt über PD-Patches. Dazu müssen die vorhandenen angulären und radialen Ansteuerungsfilter modifiziert und vervollständigt werden. Zur Evaluierung der erreichten Ergebnisse werden abschließend noch einmal Messungen am Gesamtsystem durchgeführt. Es soll sowohl als kompakte Stand-Alone-Lösung als auch in Kombination mit dem vorhandenen Mittel-Tief-Ton-Ikosaeder funktionieren.