These

Das Meyer Sound Entwicklungsteam benutzt die firmeneigene MAPP Online Software um den Frequenzgang einer M2D Compact Curvilinear Lautsprecheranordnung zu modellieren. Die Modellsituation entsprach der einer real existierenden Konzerthalle. Die Entwickler kreierten dann eine entsprechende Lautsprecheranordnung in eben jener Konzerthalle um dann eine Messung analog den virtuell berechneten Daten vorzunehmen. Berechnete und gemessene Kurven sind hiermit zum Vergleich zur Verfügung gestellt. Die Daten zeigen gute Korrelation und lassen einen hohen Grad an Vertrauen in die akustischen Berechnungen der Software zu.

Prolog

Meyer Sound’s MAPP (Multipurpose Acoustical Prediction Program) Online ist ein hoch auflösendes Visualisierungs-Werkzeug für professionelle Sound System Designer.

Unter Verwendung eines mit dem Internet verbundenen PC´s kann ein Sound System Designer Meyer Sound Lautsprecher in Position und Winkelung bestimmen. Ausserdem können zusätzliche Wände und Umgebungsparameter wie Luftfeuchte und Druck und die Temperatur festgelegt werden. Zur Berechnung werden die Daten über das Internet an einen Grossrechner bei Meyer Sound übermittelt wo ein Schallfeld berechnet wird.

Dieser Rechner führt dann in kurzer Zeit aller Berechnungen unter Einbeziehung komplexer Polardaten durch. Zu dem Schallfeld werden noch Angaben über den gemittelten und maximalen Schalldruck sowie Impulsantwort an der spezifizierten Mikrofonposition geliefert. Die komplexen Polardaten, die die Grundlage der Berechnung sind, werden in einer 24tel Oktavauflösung bei 1° Winkelschritten in einer kalibrierten reflektionsarmen Kammer erfasst.

Da MAPP Online speziell für die professionelle Audio Gemeinde zur Planung wirklichkeitsnaher Lautsprechersysteme mit höchsten Qualitätsansprüchen entwickelt wurde, ist jedem der Entwickler gewahr, dass die Akkuratesse des Programms auch empirisch geprüft werden muss. Deshalb wählten die Meyer Sound Entwickler eine repräsentative Konzerthalle in welcher dann das geplante Lautsprechersystem zu Vergleichsmessungen praxisnah installiert werden sollte.

Installation und Messungen

Die Zellerbach Halle ist eine 2014-Sitze Konzerthalle auf dem Campus der University of California in Berkeley. Der Saal ist mit Parkett, einem Zwischenbalkon und einem oberen Balkon ausgestattet. Der Raum wird für eine ganze Reihe verschiedener Veranstaltungen von Klassik bis Pop genutzt. Man kann sagen, dass die Halle als repräsentativ für viele Situationen gilt, denen ein Sound System Designer oft begegnet.

Wie in Abbildung 1 zu sehen ist, wurden mehrere Lautsprecheranordnungen geriggt. Dieses Dokument beschäftigt sich allerdings ausschließlich mit einem Array von sechs M2D Compact Curvilinear Array Lautsprechern und einem M2D-Sub Compact Subwoofer. Das Array ist in der oberen rechten Ecke des Bildes zu sehen. Für die hier veröffentlichten Messungen hat das Forschungsteam ein kalibriertes Messmikro etwa dreizehn Meter vom M2D Array entfernt installiert. Die exakte Position ist in dieser MAPP Online Konfigurationsdatei zu sehen.

Abb. 1. Lautsprecher Array in der Test-Halle

MAPP Online Version 1.1.11 und höher kann Konfigurationsdateien von Lautsprechern, Mikrofonen und Rauminformationen laden und speichern. Leser, die Zugang zu MAPP Online haben, können die Konfigurationsdatei auf der eigenen Festplatte speichern. In MAPP Online kann man über das "Open" Menu die Datei "zms.cvs" laden. MAPP Online sollte dann die unten abgebildete Grafik 2 zeigen.

(Hinweis: Leser die kein MAPP Online besitzen können es hier anfordern.)

Abb. 2. M2D Array in der Zellerbach Halle als Modell in MAPP Online

Es handelt sich um einen Schnitt der Zellerbach Halle mit den Lautsprechern und dem Messmikrofon installiert. Die sechs M2D´s und der M2D-Sub sind in der Seitenansicht zu sehen. Der M2D-Sub ist "off" in dieser Konfigurationsdatei. Die exakten Winkel zwischen den Lautsprechern kann man im Menüpunkt "Configure" unter "Loudspeaker Array" sehen. Wenn man den "Predict" Knopf in der oberen linken Ecke des MAPP Online Fensters anklickt, geht der Java Client mit dem Server bei Meyer Sound R&D in Berkeley, Kalifornien eine Verbindung zum Datenaustausch ein. Eine aktive Internetverbindung muss allerdings bestehen.

Sollte das nicht der Fall sein, kann man auch offline die Konfigurationsdaten bearbeiten und speichern. Nach ein parr Sekunden sollte man dann eine farbige Grafik ähnlich der Abbildung 2 zu sehen bekommen. Die Farben indizieren die berechnete Schallverteilung in einem Oktavband zentriert bei 500. Diese Kernfrequenz lässt sich unter dem Menüpunkt "Configure" unter Position "Prediction Parameters" ändern.

Abb. 3. MAPP Online Schallverteilung im geplanten Raum

Wählt man den "Virtual SIM" Reiter, gelangt man zu der Virtual SIM Ansicht, welche das 1/3 Oktave Spektrum, den Frequenzgang (in drittel, sechstel oder 24tel Auflösung) und die Impulsantwort wahlweise darstellen kann. Jede dieser Ansichten ist unter dem Menüpunkt "Measurement" anwählbar. Glättungs- und Zoom Optionen sind im "Util" Menü zu finden.

Die Abbildung 4 zeigt den Frequenzgang bei 1/6 Oktave für die vorbestimmte Mikrofonposition. Wir bitten zu beachten, dass MAPP Online sehr akkurat die Hochfrequenzabsorption der Luft berechnet. Die Absorption ändert sich mit der Temperatur und Luftfeuchtigkeit, dem Luftdruck und dem Abstand. Diese Parameter können im "Natural Environment" Dialog im "Configure" Menü geändert werden.

Abb. 4. 1/6 Oktave Frequenzgang wie mit MAPP Online berechnet

Vergleich der MAPP Berechnung und der gemessenen Daten

Mit einem SIM System II FFT Analyzer haben die Meyer Sound Ingenieure den Frequenzgang der sechs M2Den an der vorher bestimmten Mikrofonposition in der Zellerbach Halle erfasst.

Abb. 5. Messung des Array Verhaltens in der Zellerbach Halle

Die SIM Messdaten und die im MAPP berechneten Daten wurden zu Analysezwecken nach MatLab exportiert. (Export über MAPP Online Menü "File -> Export Frequenzy Response Data as..."). Die Abb. 6 zeigt die beiden überlagerten Datensätze in einer Grafik.

Abb. 6.Berechneter und gemessener Frequenzgang bei 1/24 Oktave Frequenzauflösung

In der Abbildung 6 ist die real gemessene Kurve blau und die berechnete rot dargestellt. Die Übereinstimmung der Daten ist sehr gut, speziell im Bereich von 300 Hz bis 10 kHz. In der blauen Kurve sind unterhalb 300 Hz mehr Raumeinflüsse festzustellen. Der Raum ist noch nicht in MAPP zu modellieren. Das Gleiche gilt für die Anomalien oberhalb 10 kHz. In diesen sehr kurzen Wellenlängen sind die Pegelunterschiede eindeutig von nahen Reflektionen verursacht und ändern sich radikal bei Veränderung der Mikrofonposition. Insgesamt betrachtet ist die Übereinstimmung jedoch sehr genau.

Fazit

Der Vergleich zwischen berechneten und gemessenen Daten eines vorab geplanten und realisierten Systems in der realen Situation demonstriert, dass MAPP Online Berechnungen sehr akkurat und verlässlich sind. Es ist zu bemerken, dass MAPP Online zur Zeit die einzige Planungssoftware ist, die Frequenzgangangaben bietet. Die Akkuratess des Programms ist sehr hoch, selbst hochauflösende Daten zeigen dies. Neben diesen Vorzügen kann man Entzerrungen und Delayeinstellungen sehr präzise schon vorher bestimmt und somit sicherstellen, dass die geplante Soundinstallation auch zu hoher Zufriedenheit ausgeführt werden kann.

MAPP Accuracy Technical Report (PDF)

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