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Spatial Audio auf dem Vormarsch? Jon Gabay

(Quelle: Unicorn Trainwreck – stock.adobe.com)

 

Ganz gleich, ob es sich um Musik, Theater oder Spiele handelt, unsere Begeisterung für Klangerlebnisse ist nicht neu. Sie führte uns von den Anfängen der Stereoanlage bis zum fortschrittlichen Surround-Sound und ermöglichte die Entwicklung von anspruchsvollen Home-Kinos und hochwertigen Audio-Geräten.

Doch die Audio-Welt war schon immer sehr subjektiv. Was für den einen harmonisch ist, kann für den anderen störend sein. Das tiefe Dröhnen der Bässe berauscht die einen, während andere von der Klarheit der Höhen fasziniert sind. Hinzu kommt, dass ein Titel, der mit einer bestimmten Equalizer-Einstellung perfekt klingt, beim nächsten Mal möglicherweise eine andere Einstellung erfordert, selbst für denselben Hörer.

Die Einführung von Surround-Sound hat diese Situation noch komplizierter gemacht. Mit dem Wechsel von 5.1-Systemen zu 7.1 und dann 9.1 schien sich die Zahl der Lautsprecher, Tieftöner und Hochtöner auf der Suche nach akustischer Perfektion ins Unendliche zu steigern. Und gerade als man dachte, man hätte sein Setup im Griff, kamen revolutionäre Technologien wie Dolby Atmos und DTS auf den Markt, die Größen wie die Höhe in die Abmischung einbeziehen.

Angesichts all dieser Fortschritte verspricht Spatial Audio, einen neuen Weg einzuschlagen. Statt eines Einheitsansatzes bietet es benutzerdefinierte Audio-Erlebnisse. Durch detaillierte 3D-Scans des Kopfes des Hörers wird ein benutzerdefiniertes Audio-Profil erstellt. Dabei geht es nicht nur um den Abstand oder die Form der Ohren, sondern auch um die Empfindlichkeit des Hörers. In-Ear Mikrofone erkennen die einzigartige Masimo-Empfindlichkeit des Hörers. Diese Empfindlichkeit gibt an, wie unsere Ohren auf bestimmte Frequenzen reagieren, und wird dann mit den anatomischen Daten verknüpft. Das Ergebnis? Das Ergebnis ist ein Audio-Stream, der auf jeden Hörer individuell abgestimmt ist und ihm ein unvergleichliches Hörerlebnis bietet.

Spatial Audio wird zum immersiven Erlebnis

Der Schlüssel zu einem wirklich immersiven räumlichen Klangerlebnis ist das Head-Tracking. Wenn Sie Ihren Kopf drehen, hören Sie unterschiedliche Dinge, die aus verschiedenen Richtungen kommen. Das Leben ist immersiv, und Spatial Audio versucht, dies zu imitieren – doch es gibt ein Problem. Woher weiß die Audio-Prozess-Engine in einer Home Entertainment-Umgebung, wohin Ihr Kopf gerichtet ist? Das kann sie nicht, es sei denn, man legt noch mehr Technologie darüber. Man kann beispielsweise Videokameras einsetzen, die Sie beim Anschauen eines Films beobachten und anhand der Ausrichtung Ihres Kopfes erkennen, was Sie hören. Man kann sich auch ein Handy an den Kopf schnallen und mit Hilfe von Beschleunigungsmessern und Gyroskopen die Bewegungen des Kopfes verfolgen. Oder man könnte sogar allen Zuschauern im Kino ein VR-Headset mit Kopfverfolgung und Unterstützung für räumliches Audio zur Verfügung stellen (Abbildung 1).

 

Abbildung 1: Eine Lösung für das Head-Tracking in Home Entertainment-Systemen mit Spatial Audio ist das Tragen eines immersiven VR-Headsets mit integrierten Beschleunigungsmessern und Gyroskopen. (Quelle: Marija – stock.adobe.com)

 

Einige Smartphone-Hersteller integrieren bereits Features zur Verarbeitung von Spatial Audio in ihre Geräte, und auch die Betriebssysteme unterstützen diesen Ansatz. Das kann zwar funktionieren, ist aber nicht so gut wie eine Technologie, bei der die Position des Kopfes anhand genauer Daten ermittelt wird.

Immersive Spiele nutzen derzeit diesen Ansatz für die Positionsbestimmung des Kopfes und verwenden präzise Daten für ein noch intensiveres Erlebnis. Bei Verwendung eines VR-Headsets weiß die VR-Software, wohin Ihr Kopf und somit ihre Blickrichtung gerichtet ist, sodass die Anzeige auf dem Bildschirm entsprechend aktualisiert werden kann. Zudem können Sie das, was Sie sehen, auch aus dieser Perspektive hören.

Der Gaming-Bereich hat daher das Potenzial, diese Technologie voranzutreiben. Zum einen ist es weiter verbreitet als jede andere Applikation (bisher). Zum anderen werden die Hersteller von Software für Spiele diese Technologie schnell übernehmen, da die Gamer von der immersiven Erfahrung besonders fasziniert sind. Spielkonsolen bieten die nötige Rechenleistung und den Speicher, um eine räumliche Audiospur zu verarbeiten, die für das Funktionieren von Spatial Audio erforderlich ist.

Künftige Möglichkeiten

In naher Zukunft werden neben den Mikrofonen auch Beschleunigungsmesser in die Ohrhörer integriert. Außerdem wird die bidirektionale drahtlose Kommunikation mit höherer Geschwindigkeit möglich sein, damit auch andere Märkte von den Vorteilen des Spatial Audio profitieren können. Dadurch wird es beispielsweise möglich, in Home Entertainment-Systemen eine Symphonie zu hören, und wenn man den Kopf dreht, hört man je nach Blickrichtung einen ausgeprägteren Holzbläser-, Blechbläser- oder Streichersatz.

Im Militärbereich kann diese Technologie in Verbindung mit hoch entwickelten und mit Filtern ausgestatteten Mikrofonen auch zur Erkennung von Feinden in Wäldern, Wüsten oder anderen schwer zugänglichen Umgebungen eingesetzt werden. Atmung und Herzschlag können gefiltert und genutzt werden, wenn ein Soldat seinen Kopf ausrichtet, um ein Ziel zu finden.

Fazit

Wir stehen an der Schwelle zu einer Welt, in der Audiodaten so individuell wie Fingerabdrücke gestaltet werden können, müssen uns aber auch der Herausforderungen und Schwierigkeiten bewusst sein, die mit solchen Fortschritten einhergehen. Spatial Audio verspricht eine Hyper-Personalisierung und ist in hohem Maße auf präzises Head-Tracking angewiesen. Dieses Feature macht möglicherweise die Integration einer noch ausgefeilteren Technologie erforderlich. Da das Gaming weiterhin der am weitesten verbreitete Anwendungsbereich ist, setzt es Maßstäbe für andere Bereiche, von Home Entertainment bis hin zu potenziellen militärischen Applikationen.

In naher Zukunft werden wir vielleicht VR-Headsets oder Ohrhörer mit Beschleunigungsmessern tragen, doch die weitere Zukunft verspricht ein Klangerlebnis, das man nicht nur hören, sondern auch fühlen kann. Dieses nächste Kapitel der Audio-Technologie bringt uns dazu, zuzuhören, einzutauchen, uns anzupassen und weiterzuentwickeln. So wie der Klang grenzenlos ist, so ist es auch unser Streben nach dem ultimativen Klangerlebnis, das uns neue Möglichkeiten eröffnen wird.



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Nach seinem Elektrotechnik-Studium war Jon Gabay als Design-Ingenieur, Firmware-Codierer, System-Designer, Forscher und Produktentwickler für Unternehmen aus den Bereichen Verteidigung, Handel, Industrie, Konsumgüter, Energie und Medizin tätig. Bis 2004 war er als Forscher und Entwickler im Bereich alternative Energien in der von ihm gegründeten und geleiteten Dedicated Devices Corp. in der Automatisierungstechnik tätig. Seitdem forscht und entwickelt er, schreibt Artikel und entwickelt Technologien für die nächste Generation von Ingenieuren und Studenten.


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