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Akustisches Metamaterial: 3-D-gedruckte Scheibe löst das Cocktailparty-Problem

Wer spricht wo? Im Stimmengewirr einzelne Geräuschquellen auseinanderzuhalten, ist technisch höchst anspruchsvoll. Mit einem Metamaterial aus dem 3-D-Drucker könnte es funktionieren.
Mikrofon

Eine komplex strukturierte Scheibe von der Größe einer Pizza könnte künftig dabei helfen, gleichzeitig auftretende Geräuschquellen zu lokalisieren und auseinanderzuhalten. Der Kniff der Apparatur besteht darin, alle Geräusche, die den Weg zum zentral positionierten Mikrofon nehmen, so zu verändern, dass ein Computer rekonstruieren kann, welchen der 36 Eingänge das Geräusch genommen hat – und mithin aus welcher Richtung es ursprünglich stammte.

Scheibe mit 36 Eingängen | Jeder der 36 Sektoren ändert die Geräusch auf eigene Weise, dadurch kann ein Computer ermitteln, aus welcher Richtung es stammte.

Das Entwicklerteam rund um Steven Cummer von der Duke University in Durham vergleicht die Wirkung der Eingänge mit dem Effekt, den es hat, über dem Hals einer halb vollen Flasche zu sprechen. Je nach Füllstand wird der Klang der Stimme leicht verändert. In der mit Hilfe von 3-D-Druck hergestellten Scheibe ersetzen wabenförmige Röhren unterschiedlicher Tiefe die Flasche und deren Inhalt. Die Veränderungen auf den Ton seien für das menschliche Ohr kaum wahrzunehmen, aber ausreichend für einen Computer. Weil die klangverändernden Strukturen in der Scheibe kleiner sind als die Wellenlänge der Geräusche, kann man die Vorrichtung als Metamaterial bezeichnen.

Derzeitige technische Lösungen für das "Cocktailparty-Problem" greifen überwiegend auf komplexe mathematische Signalverarbeitungsverfahren zurück; die Scheibe von Cummer und Kollegen besticht dagegen eher durch ihre unkonventionelle Raffinesse. Allerdings müsste sie vor einem praktischen Einsatz verkleinert werden, zurzeit ist das Gerät noch vergleichsweise klobig.

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