Die Professoren Jan Dünnweber, Georgios Raptis, Markus Heckner und Jürgen Friesel von der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (OTH Regensburg) werden ab dem Wintersemester 2018/2019 den Studierenden der Informatik und Mathematik ein neues Wahlpflichtfach anbieten. Das Thema: ”Digitale Audio-Technik”.
Mithilfe entsprechender Fördermittel konnten zeitgleich mit dem Einzug in das neue Fakultätsgebäude hochwertige HiFi- und Tonstudio-Komponenten angeschafft werden, die von den Studierenden in dieser Veranstaltung sowie in weiterführenden Praktika (u. a. im HSP) zur Umsetzung der theoretischen Grundlagen und zur praktischen Ausbildung eingesetzt werden können.
Erwartungsgemäß findet die neue Einrichtung Anklang bei den Studierenden, wie erste Projekte und Examensarbeiten in diesem Bereich bereits gezeigt haben. Die Studierenden erfahren, wie Tonwiedergabe mit mathematischen Methoden und Computer-Software funktioniert und optimiert werden kann, und erleben ganz konkret, wie moderne Geräte davon profitieren. Die grundsätzliche Entwicklung eines HiFi-Geräts sowie Verfahren zur Klangaufbereitung, etwa durch digitale Frequenzweichen für Lautsprecher, sind Beispiele, die in diesem Zusammenhang thematisiert werden.
Von "Digital Signal Processing" bis Multi-Room-Funktion
"Digital Signal Processing" wird zunehmend im Car-HiFi und im Heimbereich eingesetzt. Bei der Musikbereitstellung haben Computer-Komponenten herkömmliche Quellmedien wie die CD bereits vielerorts abgelöst: Musik wird, daheim oder mobil, von Netzwerk-Festplatten oder Streaming-Anbietern (beispielsweise Spotify, Google Play oder Amazon Music) abgerufen.
Zu diesem Zweck wurden in den letzten Jahren ganz neue Kategorien von HiFi-Geräten eingeführt, unter anderem SmartSpeaker, die in ihrem Gehäuse Lautsprecher mit Mini-Computern und Mikrofonen vereinen, die – neben der Möglichkeit, den Klang entsprechend der Aufstellung anzupassen – vor allem als Benutzerschnittstelle dienen: Die Auswahl von Musiktiteln wird sprachgesteuert vorgenommen.
Beim Navigieren durch die großen Archive der Online-Anbieter profitieren Nutzerinnen und Nutzer von Empfehlungen. Multi-Room-Fähigkeiten – also die Möglichkeit, über eine zentrale Steuerung (z. B. auf dem Smartphone) unterschiedliche Musik in mehreren Räumen abzuspielen – ist eine weitere Neuerung, die sich von einer Spielerei für Technik-Begeisterte mehr und mehr zum Standard-Funktionsumfang moderner HiFi-Anlagen entwickelt.
Von der Theorie bis zum Experiment mit top Equipment
Informatikerinnen und Informatiker sowie Mathematikerinnen und Mathematiker beschäftigen sich in diesem Umfeld vor allem mit den theoretischen Grundlagen hinter den genannten Features. Diese beinhalten die Programmierung computerbasierter Equalizer sowie Themen aus dem Lautsprecherbau, wie beispielsweise die Linkwitz-Transformation, bei der durch Flankenverschiebung eine Erweiterung des Frequenzgangs erzielt wird.
Fachlich positioniert sich die digitale Audiotechnik als Querschnittsthema zwischen klassischen Studiumsinhalten wie Computernetzwerken, Usability, Signalverarbeitung und Artificial Intelligence. Experimente in diesem Bereich können an der OTH Regensburg nun mit topaktuellem Equipment durchgeführt werden. Die neue Ausstattung beinhaltet unter anderem Tablet PCs, Digital Amplifier, Digitale Signalprozessoren (DSPs) und spezialisierte mathematische Software (die MATLAB Audio System Toolbox).
Das Highlight stellt allerdings ein Set aus Surround-Lautsprechern dar, deren Frontspeaker mit 1.20 Metern Höhe, je 32 Kilogramm Gewicht und entsprechenden Klangreserven aufwarten. Bei dieser Anschaffung fiel die Wahl auf Magnetostaten. Für den Hoch- und Mitteltonbereich werden hier gefaltete Membranen genutzt, die Luft ähnlich einer Ziehharmonika gleichmäßig in Bewegung setzen. Die aufwändige Bauweise hat eine besondere Neutralität bei der Tonwiedergabe zur Folge und erlaubt den Studierenden, ihre Entwicklungen mit der notwendigen wissenschaftlichen Präzision zu validieren.
Die Lautsprecher stehen auf Sockeln mit Gewindebohrungen, die zur Montage auf Metallstiften (Spikes) vorgesehen sind, was die Standfläche verkleinert und die Weitergabe von Schwingungen an den Boden mindert. An den Laborlautsprechern sind dort Möbelrollen angebracht, was ihnen ein wenig von ihrer Wohnzimmeroptik nimmt. Die Dozierenden haben damit allerdings die gewünschte Dämpfung erzielt, die Standhöhe der Raumgröße angemessen erhöht und die Lautsprecher zugleich mobil gemacht, was ihnen Experimente zur Raumakustik mit unterschiedlichen Aufstellungen erleichtert.
Zugabe: Lizenzen für die Software
Erfreulich ist, dass aus den Finanzmitteln für die Audio-Ausrüstung auch Lizenzen für eine professionelle Integration und Access-Management-Software (IAM) angeschafft werden konnten. Studierende, die in den Laboren der Fakultät Informatik und Mathematik Linux oder Mac OS nutzen, können sich jetzt dort mit ihren üblichen Windows-Kennungen anmelden.
Die Studierenden haben die Zielsetzung des neuen Wahlpflichtfachs begrüßt und die Vergabe der Fördermittel für diese Anschaffungen befürwortet. Auch die Initiatoren, Prof. Dünnweber und Prof. Raptis, sind für die Unterstützung sehr dankbar.
