Echtzeit-Auralisierung instationärer Schallfelder mit bewegten Quellen und Hörern

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Vorländer
• Fachliche Zuordnung: Akustik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244441867

In diesem Projekt soll die Echtzeit-Auralisierung akustischer virtueller Szenen mit schnellen bewegten Schallquellen und Hörern bearbeitet werden. In den vergangenen Jahren wurden leistungsfähige phy-sikalisch-basierte echtzeitfähige Simulationsverfahren für die Akustik geschaffen (geometrische Akus-tik, Beugungs- und Transmissionsmodelle, usw.). Bewegte Quellen und Hörer und damit einherge-hende Dopplereffekte werden nur vereinfacht modelliert. Bei großen Distanzen zwischen Quellen und Hörern (z.B. bei der Fluglärmauralisierung) können diese Methoden die Schallausbreitung nur in be-grenztem Maße plausibel und frei von Artefakten simulieren. Bewegungstrajektorien können nicht uneingeschränkt zur Laufzeit verändert werden, was für interaktive virtuelle Umgebungen eine starke Einschränkung darstellt.Wir wollen Ansätze aus der Literatur weiterentwickeln, aber vor allem auf der Grundlage unserer Ar-beiten auf dem Gebiet der akustischen virtuellen Realität neuartige Verfahren für eine Simulation schneller bewegter Quellen und Hörer finden. Das Ziel dieses Projektes besteht aber nicht nur darin, die Auralisierung in Echtzeit durchzuführen, um ein passives Erleben virtueller Szenen zu ermöglichen. Es soll darüber hinaus ein wichtiges Kernelement der Virtuellen Realität, nämlich die Interaktion berücksichtigt werden. Bewegungen aller Objekte (Quellen und Hörer) sollen vom Nutzer in Echtzeit verändert werden können. Um das Ziel zu erreichen, müssen neue Forschungserkenntnisse in fol-genden Teilgebieten gewonnen und kombiniert werden: a) Echtzeit-Modellierung von Bewegungs-trajektorien; b) physikalisch-korrekte Ermittlung der Schallausbreitungsdauer in Echtzeit und c) Be-rücksichtigung der zeitlich korrekten Parameter in der Auralisierung sowie eine erweiterte Beschreibung der virtuellen akustischen Szene entlang einer zeitlichen Historie. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist, Erkenntnisse der drei Teilgebiete zusammenzuführen und in einer Gesamtmethodik für die Echtzeit-Auralisierung schneller bewegter Schallquellen und Hörer zu bündeln. Dazu ist ein Verständnis der einzelnen Aspekte (Bewegungsmodell, Ausbreitung, Daten-strukturen) und der Zusammenführung wichtig.Die im Projekt erarbeiteten Ergebnisse sollen in das existierende Echtzeit-Auralisierungssystem der RWTH Aachen integriert werden und die Grundlage zukünftig erweiterter Anwendung bilden, wie Lärmsimulationen in urbanen Gebieten mit komplizierten Schallausbreitungspfaden. Als Schallquellen sollen in der Anwendung Flugzeuge und auch Hochgeschwindigkeitszüge oder PKW modelliert wer-den können.Zunächst wird eine Förderperiode von zwei Jahren beantragt, in welcher alle notwendigen Grundlagen erarbeitet und Werkzeuge implementiert werden. In einem folgenden dritten Jahr sollen dann subjekti-ve Tests in statistischen psychoakustischen Untersuchungen erfolgen, um die infrage kommenden Verfahren genauer miteinander zu vergleichen und für die Anwendung optimieren zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen