Abschlussarbeit zur Erlangung des akademischen Grades Bachelor ...

1. Fachspezifische Einordnung des Themas und deren Ziele
In diesem Kapitel wird eine fachspezifische Einordnung der Themenstellung dieser
Bachelorarbeit vorgenommen. Es erfolgt eine Beschreibung des Forschungsgebiets, aus deren
Teilbereiche das Thema dieser Arbeit entstanden ist. In welcher Weise die Ergebnisse dieser
Arbeit für den Gesamtkomplex des im Folgenden dargestellten Forschungsgebiets eine Rolle
spielen, soll hier näher erläutert werden und dadurch die Ziele dieser Arbeit verdeutlichen.
Für dieses Kapitel wurden zum Teil Erläuterungen aus dem Projektbericht des
vorangegangenen Projektmoduls entnommen. Dieses Projektmodul beschäftigte sich mit der
gleichen Thematik und diente als Vorbereitung für die Durchführung dieser Bachelorarbeit.
Die entnommenen Erläuterungen werden jedoch nicht extra hervorgehoben.
1.1 Fachspezifischer Kontext
Die virtuelle Schallfeldsimulation ist ein bedeutender Forschungszweig im Bereich der
Akustik. Hierbei wird versucht, mit elektroakustischen Schallwandlern das räumliche Hören
des Menschen nachzubilden und einen natürlichen akustischen Raumeindruck zu schaffen.
Der Themenbereich dieser Bachelorarbeit gliedert sich in den Forschungsbereich der
virtuellen Schallfeldsimulation mittels Kopfhörerwiedergabe ein. Im Gegensatz zur
räumlichen Simulation im Freifeld, bei der der räumliche Eindruck durch die Ansteuerung
mehrere Lautsprecher realisiert wird, steht bei der simulierten Wiedergabe über Kopfhörer für
jedes Ohr nur ein Schallwandler zur Verfügung. Aufgrund des direkten Anliegens der
Schallwandler am Außenohr können die natürlichen Übertragungsfaktoren der
Freifeldübertragungsstrecke, die für die räumliche Wahrnehmung ausschlaggebend sind,
keinen Einfluss auf das akustische Signal ausüben. Diese Übertragungsfaktoren müssen durch
geeignete Verfahren bestimmt werden, um die darin enthaltenen Informationen dem
wiederzugebenden Signal hinzuzufügen zu können.
Die akustischen Signale, die beim Freifeldhören das Trommelfell erreichen, beinhalten neben
der eigentlichen akustischen Nachricht, eine Vielzahl von zusätzlichen physikalischen
Informationen, die für eine exakte räumliche Zuordnung des Schallereignisses notwendig
sind. Zu den Wichtigsten zählen dabei die auf beide Ohren bezogenen Unterschiede in der
Signallaufzeit (Interaural Time Difference, ITD) und dem Signalpegel (Interaural Level
Difference, ILD), dem Signalnachhall bei Reflexionen in der Umgebung, sowie die durch
Brechung, Beugung und Absorption an Kopf, Torso und Ohrmuscheln hervorgerufen
Klangverfärbungen des akustischen Signals.
Die Laufzeit- und Pegelunterschiede sowie der Nachhall lassen sich durch Signalverzögerung,
Dämpfung und Rückkopplung leicht mit elektronischen Schaltungen nachbilden. Schwieriger
wird es bei der Simulation der Klangverfärbung des Signals, die bei jedem Hörer aufgrund
seiner individuellen Anatomie spezifisch geprägt wird und in Abhängigkeit von der
Schalleinfallsrichtung sehr unterschiedlichen frequenzabhängigen Eigenschaften unterliegt.
Diese Eigenschaften spielen bei der räumlichen Wahrnehmung eine sehr große Rolle und
müssen bei der Kopfhörerwiedergabe möglichst genau simuliert werden.
8