Wellenfeldsynthese für einen großen Hörsaal

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Information about Wellenfeldsynthese für einen großen Hörsaal

Published on May 21, 2007

Author: soz94gec

Source: slideshare.net

Wellenfeldsynthese für einen großen Hörsaal Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 Anselm Goertz, Michael Makarski, Stefan Feistel Christoph Moldrzyk, Stefan Weinzierl, Wolfgang Ahnert A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 1

Übersicht zum Vortrag • Rahmenbedingungen • Ausführende Personen • Der Hörsaal • Anforderungen an die Lautsprecher • Lautsprecherkonzept • Messwerte • Inbetriebnahme • Vernetzung • Signalverteilung • Simulationen • Fazit A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 2

Rahmenbedingungen • Umbau und Neugestaltung des Hörsaals H104 der TU Berlin • Raumvolumen: ca. 3.000 m³ • Sitzplätze: ca. 600 • Boden, Decke und Bestuhlung bleiben erhalten • Alle Wandflächen wurden neu gestaltet • Integration einer Wellenfeldsyntheseanlage • Demo- und Versuchsraum des FG Audiokommunikation der TU Berlin A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 3

Ausführende Personen und Firmen • Wissenschaftliche Begleitung und WFS-Software: Stefan Weinzierl und Mitarbeiter (TU Berlin Fachgebiet Audiokommunikation) • Technische Planung: Christoph Moldrzyk (Visaural) • Raumakustische Planung: Tobias Behrens/Wolfgang Ahnert (ADA) • Baumaßnahmen: Jürgen Fissler (Fissler und Ernst Architekten) • WFS Planung und Umsetzung: Anselm Goertz (AAC) • WFS Ausführung: Peter Michner (Assemtec) • Lautsprecher Konzept: K.-H. Kuntze (FÖÖN) • Lautsprecher Gehäuse: HK-Audio • Lautsprecherchassis: VISATON • Controller: HD2 System von FOUR AUDIO • Simulationen: EASE (Stefan Feistel, Wolfgang Ahnert / AFMG) A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 4

Der Hörsaal Süd-oben Rückseite 15m 20m Süd-unten 10m Nord-oben Front 15m 16m Nord-unten 10m Umlaufende Länge der WFS-Linie: ca. 86m Insgesamt 832 Kanäle A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 5

Der Hörsaal in der Bauphase A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 6

Anforderungen an die Lautsprecher • Abstand benachbarter Kanäle möglichst gering (10 cm) • Umlaufend soweit wie möglich eine geschlossene Linie knapp über Kopfhöhe der Zuhörer • Breites horizontales Abstrahlverhalten • Enges vertikales Abstrahlverhalten • Ausreichende Pegelfestigkeit auch im Bassbereich • Alltagstauglichkeit • Einfache Signalverteilung und Vernetzung • Finanzierbarkeit pro Meter A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 7

Der Lautsprecher aus akustischer Sicht 40cm 40cm nur bis 5,5 kHz nur bis Trennfrequenz: 10 kHz 200 Hz bis 17 kHz 10cm 10cm A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 8

Vernetzung der Lautsprecher 8 Ch ADAT Input Ethernet A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 9

Elektronikmodul 2x5 Endstufen ADAT-IF Trafo Netzteil DSP-System A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 10

DSP System HD2 4x ADC 2x ADC entfällt entfällt DSP DSP A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 11

DSP System HD2 • Umsetzung von ADAT auf 8 analoge Wege • Amplituden- und Phasenentzerrung mit FIR-Filtern • Präzise Limiter pro Weg für die Peak- und RMS- Leistung der Endstufen und für die Peak- und thermische Dauerbelastbarkeit der Lautsprecher • Individuelle Ortsanpassung über FIR- und/oder IIR-Filter • Komplette Fernabfrage und Fernsteuerung via Ethernet einschließlich DHCP Fähigkeit • Weitere 96 frei konfigurierbare IIR-Filter A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 12

Messung der WFS Module unter Freifeldbedingungen Microphon A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 13

Messung der hor. Polardaten auf einer Grenzfläche Microphon A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 14

Messung der ver. Polardaten auf einer Grenzfläche Microphon A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 15

Frequenzgang auf der Grenzfläche gemessen A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 16

Phasengang auf der Grenzfläche gemessen A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 17

Sens. und erreichbarer Maximalpegel für einen Kanal 102 dB 88 dB A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 18

Horizontales Abstrahlverhalten A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 19

Vertikales Abstrahlverhalten A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 20

Balloon Daten für die Simulation A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 21

Messung im Saal (Linie Vorne) A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 22

Ortsabhängige Entzerrungen A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 23

Ausführung im Saal A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 24

Ausführung im Saal A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 25

Ausführung im Saal A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 26

Signalverteilung LS PCs Madi - ADAT A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 27

Signalverteilung • 15 Rechner mit MADI Interfaces und je 64 Audio Kanälen • Das MADI Signal wird via LWL im Hörsaal verteilt (20-80m) • 15 MADI nach ADAT Konverter im Saal • Pro ADAT Konverter 8 LWL Signale mit je 8 Audiokanälen zu den Lautsprechern (5m) A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 28

Simulationen für einen Lautsprecher als Primärquelle 0m Ref.-Punkt Primärquelle 8 4 2 1 A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 29

Delays der WFS Kanäle für 1, 2, 4 und 8m A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 30

Pegelverteilung der WFS Kanäle für 1m 102 dB A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 31

Pegelverteilung der WFS Kanäle für 2m 102 dB A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 32

Pegelverteilung der WFS Kanäle für 4m 102 dB A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 33

Pegelverteilung der WFS Kanäle für 8m 102 dB A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 34

Frequenzgänge und Pegelverteilung für 1m Primärquelle WFS A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 35

Frequenzgänge und Pegelverteilung für 2m Primärquelle WFS A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 36

Frequenzgänge und Pegelverteilung für 4m Primärquelle WFS A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 37

Frequenzgänge und Pegelverteilung für 8m Primärquelle WFS A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 38

Primärquelle in 4m Entfernung bei 125 Hz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 39

WFS in 4m Entfernung bei 125 Hz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 40

Primärquelle in 4m Entfernung bei 250 Hz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 41

WFS in 4m Entfernung bei 250 Hz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 42

Primärquelle in 4m Entfernung bei 500 Hz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 43

WFS in 4m Entfernung bei 500 Hz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 44

Primärquelle in 4m Entfernung bei 1 kHz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 45

WFS in 4m Entfernung bei 1 kHz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 46

Primärquelle in 4m Entfernung bei 2 kHz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 47

WFS in 4m Entfernung bei 2 kHz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 48

Primärquelle in 4m Entfernung bei 4 kHz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 49

WFS in 4m Entfernung bei 4 kHz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 50

Primärquelle in 4m Entfernung bei 8 kHz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 51

WFS in 4m Entfernung bei 8 kHz A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 52

Probleme der Wellenfeldsynthese • Quellenabstand von 10 cm für Frequenzen oberhalb von 1,7 kHz zu groß • Einschnürung im horizontalen Abstrahlverhalten der WFS Quellen oberhalb von 4 kHz • Keine ebene Hörerfläche • Daher wirkt sich das vertikale Abstrahlverhalten der WFS Quellen aus A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 53

Der fertige Hörsaal A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 54

Anwendungen des Systems • als Werkzeug der akustischen Forschung – Weiterentwicklung Wellenfeldsynthese – WFS als akustisches Instrument • für öffentliche Veranstaltungen Audiovisuelle Präsentationen – 3D A/V-Demonstrationen – Emulation verschiedener Wiedergabeformate • für die Aufführung von Medienkunst – Elektroakustische Musik – Live-interaktive Musik – Klanginstallationen A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 55

Fazit • Hohe Aliasing-Frequenz erfordert eine hohe Anzahl von Kanälen (in H104: 832 Kanäle) • Lautsprecher mit breitem horizontalen und engem vertikalen Abstrahlverhalten • Die Möglichkeit der Ortsanpassung sollte gegeben sein • Sichere Limiter erforderlich zum Schutz vor Überlastung • Fernüberwachung und Fernsteuerung ist bei großen Systemen wünschenswert A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 56

Paper Download www.anselmgoertz.de Manuskript zu diesem Vortrag mit Text und Grafiken als PDF File ab dem 26.März 2007 A.Goertz Prolight+Sound Media Systems Congress 2007 57

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