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Probleme und GrenzenBeugung, Diskretheit und weitere Nachteile
Alias FrequenzDa die räumlichen Abstände der Boxen zueinander nicht beliebig reduziert werden können, ergibt sich ein Darstellungsproblem für hohe Frequenzen, das "Aliasing Effekt" genannt wird. Wie bei der Abtastung im Zeitbereich muss hier im Vergleich zum Zeitabstand die räumliche Entfernung der Sensoren dem Shannon’schen Theorem genügen, um in diesem Fall räumliches Aliasing zu vermeiden. Als ungefähre Faustregel für die Aliasfrequenz kann man folgende Formel heranziehen: c: Schallgeschwindigkeit (340 m/s) δ x: Abstand der Lautsprecher in Meter Die obige Formel gilt jedoch nur für planare Wellen, die parallel vom Boxenarray abgestrahlt werden. Für schräg abgestrahlte Wellen reduziert der Faktor sin(α max) die Alias-Frequenz noch weiter, wobei α max der den größten zu reproduzierenden Winkel angibt. Das Diagramm stellt den Alliasing-Effekt in der x-f Dimension dar. Der Lautsprecherabstand betrug bei der Messung 15 cm, was einer Aliasfrequenz von ca. 1200Hz enspricht. Abhilfe beim Alising-Fehler kann die Stereofonie leisten. Beim sogenannten OPSI-System (Optimised Phantom Source Imaging) werden zusätzliche Hochtöner (blaue Boxen) installiert, die für den Bereich oberhalb der Aliasing-Frequenz eine Phantomschallquelle lokalisierbar machen. Die WFS-Boxen werden dann geeignet tiefpass-gefiltert.
BeugungDa das Boxen-Array nicht unendlich lang ist, kommt es an deren Ende zu unerwünschten Beugungseffekten. Dieser sogenannte Truncation-Effekt tritt vor allem an der letzen Kante einer Box auf. Diesem Effekt kann durch eine Abschwächung der Amplituden der äußeren Boxen begegnet werden. Im linken Bild ist zu erkennen, dass die eigentlich planar verlaufende Welle am Arrayende kreisförmig ausläuft. Durch die im rechten bild dargestellte Lautstärke-Hüllkurve kann dieser Effekt vermindert werden.
Ausgedehnte KlangquellenNormalerweise wird eine Klangquelle für die Wellenfeldsynthese trocken aufgenommen und bei der Abspielen mit einer Raumimpulsantwort gefaltet. Bei ausgedehnten Klangquellen, wie Chören oder einem Piano, ergibt sich das Problem, die Breite der Kangquelle nicht durch eine Punkschallquelle dargestellt werden kann. Aber auch bei diesem Problem kann die Stereofonier weiter helfen. So können ausgedehnte Klangquellen als ein Stereomix aufgenommen und als sogenannte "Virtuel Panning Spots" (VPS) wiedergegeben werden. Es werden also kein Chor als Primärschallquelle sondern Stereoboxen als Sekundärschallquellen reproduziert.
Weitere NachteileVor allem der hohe Resourcenbedarf setzt der Wellenfeldsynthese zusätzliche Grenzen:
Bei der Wiedergabe muss möglicherweise die akustische Charakteristik des umgebenden Raumes kompensiert werden, was innerhalb des Lautsprecher-Arrays jedoch durchaus möglich ist. |
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