Design musikalischer Hardware mittels Inverser Mikrophone-Array Techniken und Finite-Element Methoden

• Applicant: Professor Dr. Rolf Bader
• Subject Area: Musicology
• Term: from 2011 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 195034660

Das Design von Musikinstrumenten ist das Kernstück des Instrumentenbaus. Um den Klangeines Instruments sowohl zeitabhängig als auch räumlich zu bestimmen wird detailliertes Wissen über die räumliche Verteilung der Wellenenergie auf den abstrahlenden Oberflächenoder die Verteilung der Abstrahlung von Blaslöchern benötigt. Die Struktur dieser Energieverteilungen bestimmt nicht nur die Impedanz des Instrumentenkörpers in Bezug auf den Anreger, es formt ebenfalls den Klang. Desweiteren wird die räumliche Verteilung um den abstrahlenden Körper, seine Raumakustischen Eigenschaften von diesen Faktoren vollständig bestimmt. Designing Musikalische Hardware heißt also, den abstrahlenden Körper zu formen. Um dies systematisch tun zu können müssen detaillierte Informationen über die räumlichen Schwingungsverteilung gemessen, berechnet und designed werden. Dies wird hier auf zweiArten bewerkstelligt. Die Benutzung eines Mikrophon Arrays von 128 Mikrophonen, welche gleichzeitig mit jeweils 48 kHz Samplerate aufnehmen erlauben eine hohe räumliche Auflösung des Wellenfeldes, und durch Verwendung von Inversen Methoden der Wellenpropagation kann die Oberflächenabstrahlung des Instruments berechnet werden. Finite-Element Modelle der vollständigen Instrumenten-Geometrie, wie der umgebenden Luft überprüfen diese Messungen. Mit diesen Informationen können dann neue Musikinstrumenten Geometrien designed werden, durch systematische Variation des Klangkörpers derart, dass ein gewünschter Klang und Abstrahlungseigenschaften erreicht werden. Dieses Verfahren soll mit der Klassischen Gitarre durchgeführt werden, deren Decke entsprechend designed werden soll, um bestimmte Klangeigenschaften herbeizuführen.

• DFG Programme: Research Grants