Die Gegenschall-Technik bringt Klimaanlagen, Generatoren, Kühlschränke, Waschmaschinen und Staubsauger zum Schweigen.
Andreas Burkert
Lärm tötet. Untersuchungen zufolge geht jeder 50. Herzinfarkt auf das Konto von Verkehrslärm. Mit leistungsstarken DSPs inklusive adaptiven Algorithmen wollen Forscher dem Krach ans Eingemachte. Das Prinzip: Gegenschall. Der Einsatzort: Laute Autos und das Schlafzimmer.
Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt will endlich für Ruhe sorgen. In einem von ihr geförderten Projekt zur "Aktiven Lärmminderung in Wohn- und Schlafräumen" wurde ein lokal wirksames Gegenschallsystem entwickelt und in einem ersten Schritt für den Einsatz im Schlafzimmer optimiert. In ersten Versuchen erreichten die Ingenieure eine Geräuschreduktion von bis zu 18 dB. Die aktive Schallreduktion durch Gegenschall beruht im Übrigen auf dem Prinzip der destruktiven Interferenz. Dabei löschen sich zwei im Gegentakt schwingende Wellen aus.
Um nun den passenden Gegenschall zu erzeugen, werden sogenannte Fehlermikrofone benötigt. Während das eine Mikrofon das Lärmsignal nahe der Geräuschquelle misst, nimmt das zweite Mikrofon das resultieren Signal aus der Überlagerung von Lärm und Gegenschall auf. Wegen der hohen zu benötigten Rechenleistung erfolgt die Signalverarbeitung auf PowerPCs mit Hilfe des sogenannten fast exact power normalized leacky FxLMS-Verfahrens. Als Referenzsignalgeber dient ein Mikrofon, das im reflektionsarmen Raum positioniert wird.
Schematischer Versuchsaufbau für die Gegenschallexperimente.
dSpace
Auto-Sound-Komponisten setzen auf Gegenschall
Mikrofone im Kopfkissen hingegen messen die Auswirkungen der Regelung. Allerdings zeigen zusätzlich vorgenommene Messungen, dass die lokale Lärmminderungsmaßnahme nur einen geringen Einfluss auf das Schallfeld im restlichen Raum hat. Die Ergebnisse der Kartierungen belegen, dass sich die um die Fehlermikrofone herum ausbildende Ruhezone vergrößert, je tiefer die Frequenz des Störschalls ist. Die Forscher zeigen sich dennoch zuversichtlich, dass durch den Einsatz leistungsfähiger mechatronischer Gegenschalltechnik auf der Basis adaptiver Filter und bei geeigneter Positionierung von Sensoren und Aktoren, die Lärmbelastung im Kopfbereich von Personen signifikant reduzieren werden kann.
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Das Prinzip der aktiven Schallreduktion nutzen auch die Automobilhersteller. Vor allem beim Sound-Engineering spielt dieses Verfahren eine große Rolle, wie Springer-Autor Klaus Genuit in seinem Buch "Sound-Engineering im Automobilbereich" erklärt. Er geht dabei nicht nur auf die Technik ein, er hinterfragt auch, warum das Thema Sound einen so hohen Stellenwert bei der Fahrzeugentwicklung hat. So bietet etwa Nissan für die japanische Version des Bluebird ein ANC-System mit zwei Lautsprechern unter den Vordersitzen an. Und beim englischen Sportwagen Lotus zehrt eine besonders raffinierte Antischalleinrichtung einen Teil des Motorenlärms auf. Die Klangfarbe des Antischalls kann der Fahrer durch eine elektronische Steuerung selbst regeln. Und mit Mercedes, BMW, Opel oder VW nutzen bereits große Automobilhersteller die Gegenschalltechnik als Lärmkiller.