Page 1

Projektforslag indenfor "digital elektroakustik". (for nærmere uddybning af emnerne kontakt venligst Lars Mandrup (Lokale 421)) 1. Distribueret Subwoofer Idé: Saml al lavfrekvenslyd i én kanal (ingen egentlig retningsopfattelse under ca. 100 Hz), men gengiv den via flere subwoofere med individuel filtrering på, som er designet på basis af målinger i rummet til at give bedre kvalitet I SAMSPIL MED DIVERSE RUMRESONANSER, i form af f.eks. - jævn frekvensgang - lav forvrængning - høj virkningsgrad - mindre lyttepositionsafhængighed - større "envelopment" *) *) Behagelig subjektiv egenskab karakteristisk for lavfrekvens lydfelter i store koncertsale i modsætning til små lytterum. Beskrevet at David Griesinger og forsøgt defineret af Gilbert Soulodre, begge i AES papers.

2. Room Equalizer Er løst med rimeligt godt resultat i kommercielle produkter som Tact Room Correction System. Stadig et aktivt forskningsområde, bl.a. identification at room modes og virtuel reduktion af disses efterklangstid.

3. Metoder til karakterisering af ulineariteter i højttalere Find en målemetode for højttaler forvrængning som korrellerer med subjektiv lydkvalitet. Et hot topic i AES regi, vanskelig blanding af ulineær måling/modellering og psykoakustik. Se f.eks. AES papers af Wolfgang Klippel, Alexander Voishvillo, Richard Small, Ryan Mihelich, Sigfried Linkwitz og Earl Geddes.

4. Modforvrængning af højttalere (mere regulerings-orienteret projekt). Svært men perspektivrigt og spændende. Tag evt. udgangspunkt i Wolfgang Klippel's og Hans Schurer's AES artikler, eller Hans Schurer's PhD afhandling.

5. Distortion Extractor Simpel idé: Modellér et testobjekt (f.eks. en højttaler i lyddødt rum) med et lineært adaptivt filter. Sæt musik på og træk modellens output fra testobjektets output. Restsignalet skulle afspejle testobjektets ulinearitet, som man så kan måle og/eller lytte på.

6. Transducere med DSP-styret direktivitet Array teknik, spatialt FIR filter design i 1 eller 2 dimensioner. Nemmest med små elektretmikrofoner i stedet for højttalere. Eller byg en subwoofer med styrbar retningskarakteristik fra dipol over cardioid til monopol, evt. i nedskaleret størrelse. DSP-styrede højttaler arrays er allerede markedsført af bl.a. Duran Audio og Eastern Acoustic Works.

7. Akustisk måleteknik: Near-field acoustical holography anvendt på højttalere


Svært projekt både mht. matematik og laboratoriearbejde. Ideen er at måle en stor højttaler i et lille (praktisk tilgængeligt) lyddødt rum i et passende sæt sampling-punkter på en lukket flade rundt om højttaleren. Ved passende valg af punkter og efterfølgende databehandling kan man syntetisere hvad man VILLE have målt i ethvert punkt i rummet. I en udvidet version måles der over to lukkede flader inden i hinanden, og vha. en form for "to ligninger med to ubekendte" kan man dele måleresultatet op i bidrag fra kilder indenfor den inderste flade og kilder udenfor den yderste (der må ikke være kilder imellem fladerne). Dermed kan man til en første-ordens tilnærmelse *) sortere rum-reflektioner fra og dermed helt undvære et lyddødt rum. *) Tilnærmelsen består i at 2.ordens bidrag som rumreflektioner der rammer højttaleren selv og kastes ud at skallen igen ikke vil kunne sorteres fra højttalerens egen udstråling. Stikord: Sfæriske harmoniske, Legendre funktioner, multidimensionel fft i tid og rum Litteratur: Earl G. Williams, "Fourier Acoustics - Sound Radiation and Nearfield Acoustical Holography", Academic Press 1999, ISBN 0-12-753960-3. Den praktiske del af projektet bør udføres i reduceret skala, så modellens forudsigelser kan verificeres indenfor rammerne af jeres lyddøde rum.

8. Woofer Excursion Limiter Lav en algoritme der uden mislyde og med minimalt tab af subjektiv performance kan forhindre en bashøjttaler i at bevæge membranen så langt ud/ind at den lyder grimt eller går i stykker.

9. Termisk modellering og beskyttelse af højttalerenheder Er implementeret både analogt og digitalt i hhv. Beolab 1 og Beolab 5. Stadig et aktivt område, bl.a. ulineær modellering af luft-køling hidrørende fra svingspolens/membranens egen bevægelse (Wolfgang Klippel AES paper fra for nylig).

10. Sammenligning af højttaler performance ved strømstyret hhv. spændingsstyret drift Gammel diskussion: Strømstyring af en højttaler (altså anvendelse af en udgangsforstærker med "uendelig" høj udgangsimpedans) eliminerer visse typer forvrængning såsom termisk kompression og dL/dx relateret forvrængning (svingspolens selvinduktion's afhængighed af spolens aktuelle position). Til gengæld mistes den elektriske dæmpning, så højttalerens egen totale Q stiger voldsomt og frekvensresponsen bliver meget ujævn *). Sidstnævnte fejl kan i princippet equalizes. Hvad virker bedst, hvis man virkelig har styr på sin equalizing? Under småsignal forhold skulle der ikke være forskel, men hvad med storsignal forhold hvor højttaleren er ulineær? Er strømstyring en fordel, hvis blot man har styr på sin equalizing? *) Hvis højttalersystemet har en flad frekvensgang med sædvanlig spændingsstyring vil den få sin egen impedanskurve som amplitudekarakteristik under strømstyring.

11. Equalizérbarhed af hornhøjttalere Begrebet "hornlyd" er kendt og afskyet i både hi-fi og PA kredse. Hornet er en akustisk transmissionsledning ved variabel impedans: Stor impedans i den tynde ende og lav impedans i den tykke. Anvendes for at forbedre virkningsgraden og styre udstrålingskarakteristikken, uundværlig i PA sammenhæng. Lydtrykket i den tynde ende kan nå en signifikant brøkdel af atmosfæretrykket, hvorved luften selv skaber stor forvrængning. Reflektioner fra impedans-diskontinuiteten ved overgangen fra


horn til fri luft kan skabe uønsket kamfilter-farvning. Bashorn er normalt foldet sammen, så her er endnu flere impedans-discontinuiteter. Desuden udstålingskarakteristikken fra hornet kan være så frekvensafhængig, selv indenfor arbejsområdet, at både den akustiske power response og off-axis lydtryksresponsen er stærkt farvet. I hvilken udstrækning kan "hornlyd" fjernes med præcist tilpasset digital equalizering? I første omgang lineær filtrering, men ulineær filtrering (modforvrængning) har også været forsøgt. Litteratur: AES papers af Earl Geddes, Hans Schurer, Wolfgang Klippel, Don Keele m.fl.

12. On-line diagnostic af spillende højttaler ved analyse af samhørende strøm- og spændingssignaler. I hvilken udstrækning kan man se hvordan en vilkårlig eller kendt højttalerenhed har det, blot ved at analysere sammenhørende strøm- og spændingssignaler? Mht. temperatur, for stort membranudsving, opbrydninger i membranen, fejl i kabinet (f.eks. lækager) etc.

13. Design af mellemtone/diskant horn/waveguide*) til hi-fi brug. Kan man vha. moderne numeriske metoder (FEM/BEM) designe et horn der kan anvendes sammen med en konventionel hi-fi dome transducer og forøge følsomheden med mindst 6 dB og styre direktiviteten f.eks. 90 grader horisontalt og 40 grader vertikalt over et brugbart arbejdsområde på mindst 2 oktaver? Resultatet skal være equalizerbart jfr. forslag 11. *) Pga. horn's dårlige ry benyttes termen waveguide ofte i kommercielle produkter. Nogle skelner mellem horn der følger Webster's klassiske horn-ligninger, og Waveguides der følger mere moderne principper. Dette projekt vil efter min vurdering være meget svært, selvom det måske ikke ser sådan ud.

Lars Mandrup, IHA / Knud Bank Christensen, TC Electronic


14. Digital "kloning" af elguitar-forstærker inklusive ulineære egenskaber Med eller uden højttaler. Den elektriske guitar er som musikinstrument fuldstændig integreret med forstærkerens (og højttalerens) karakteristiske forvrængningsmønster. Fjern forvrængningen og man fjerner musikaliteten. Giv folk mulighed for en troværdig emulering af klassiske elguitar-forstærkere og du har et produkt-hit. Se f.eks. http://www.spectrum.ieee.org/WEBONLY/publicfeature/feb04/0204frejob.html

15. Undersøgelse af prediktérbarhed af array højttaler responser udfra målinger på ét array element Når man opbygger arrays af løse højttalerkabinetter til PA brug tillader man sig gerne at antage at superpositionsprincippet gælder. Det gør det også i det akustiske domæne så længe lydtrykket er behersket. Men der er jo noget der hedder gensidig strålingsdæmpning, eller med andre ord: I hvilken udstrækning påvirkes den enkelte højttalers overføringsfunktion (f.eks. fra spænding over svingspolen til embranbevægelse) af det externe lydfelt, som jo er helt forskelligt når højttaleren er alene i rummet ift. når der er 15 andre højttalere i nærheden som spiller det samme signal? En sådan effekt vil formentlig være størst for effektive højttalere med en god kobling til luften, f.eks. hornhøjttalere. Hvis de enkelte højttalere i et array således ændrer opførsel som fkt. Af deres placering i array'et, hvor store fejl kan dette så afstedkomme på den faktiske array response ift. én som er predikteret udfra målinger på et enkelt element?

Hvis du fatter interesse for ét af disse projektforslag kan jeg formentlig forsyne dig med en del god litteratur og evt. kontaktpersoner. Med venlig hilsen Knud Bank Christensen Udviklingsingeniør, DSP & Akustik Algoritmeafdelingen TC Electronic A/S Sindalsvej 34 8240 Risskov Tlf. 8742 7146 www.tcgroup.tc

IHA-kontakt: Lars Mandrup

akustik katalog  

akustik i boligen