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Sound in VR using Android Processing

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In der physikalischen Realität breitet sich Schall mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 343 Metern pro Sekunde aus.

Außerdem wird eine Schallwelle gestaucht oder gestreckt, je nachdem ob sie sich auf den Hörer zu, oder von ihm weg bewegt. Dies ist der so genannte Doppler-Effekt.

Ein Zuhörer ist in der Regel dazu in der Lage zu erkennen, aus welcher Richtung ein Klang kommt.

Diese drei elementaren Eigenschaften sollen im folgenden in möglichst einfachen Sketches berücksichtigt werden.

Die Realisierung all dieser Dinge erfordert Kenntnisse in linearer Algebra (Vektorrechnung).

Berechnung in welchem Maße die Hörrichtung mit der Richtung in der sich eine Schallquelle befindet übereinstimmt

see text below.

Bild 0-1: see text below.

Angenommen ein Zuhörer befindet sich am Ort p=[0,0,0] und eine Schallquelle befinde sich am Ort q=[x,y,z]. Der Zuhörer blickt außerdem in die Richtung ez=[a,b,c] mit |ez|=1 (Vektorlänge ez ist eins).

Dann kann das Maß u an Übereinstimmung zwischen der Blickrichtung und der Richtung aus der der Schall kommt leicht mit Hilfe des Skalaproduktes berechnet werden:

$ u = \frac { \vec e_z \cdot \vec q}{| \vec q|} \\ $

Formel 0-1: Degree of agreement between line of sight and sound direction.


Diese Formel liefert einen Wert zwischen +1 (gleich Richtung) und -1 (entgegengesetzte Richtung). Sie liefert 0 bei +45 and -45 Grad (+PI/4 and -PI/4).

Will man Schallereignisse ausblenden, die im Rücken einer Person liegen, so wird einfach alles was kleiner als Null ist auf Null gesetzt.

Um Richtungshören umsetzen zu können, ist es notwendig beide Ohren getrennt zu behandeln. Dies gelingt, indem die vorhergehende Berechnung einmal mit einer etwas nach links gedrehten Hörrichtung für das linke Ohr durchgeführt wird und einmal mit einer etwas nach rechts gedrehten Hörrichtung für das rechte Ohr.

Die gewonnenen Übereinstimmungswerte werden dann als unterschiedliche Verstärkungsfaktoren der Schallquelle für das linke und rechte Ohr verwendet.