Wissen

Was ist Coherence Scanning Holography?

25.11.2021

Coherence Scanning Holography oder kurz CSH ist ein von Seven Bel patentiertes Verfahren zur Visualisierung von Schall. Es unterscheidet sich von Beamforming, dem klassischen Messverfahren, welches in konventionellen akustischen Kameras zum Einsatz kommt.

Bei CSH wird ein Mikrofon auf einer Kreisbahn geführt und das einfallende Schallfeld gescannt. Die über eine Umdrehung hinweg gewonnenen Audiodaten beinhalten Dopplerfrequenzverschiebungen aufgrund der Mikrofonbewegung. Ein unbewegtes Mikrofon in der Mitte der Scan-Fläche wird als Referenz verwendet und enthält keine Dopplerfrequenzverschiebungen. Ein magnetischer Drehwinkelencoder ist koaxial mit der Drehachse der Mikrofonanordnung angeordnet und misst deren Winkelstellung. Technische Skizze der Mikrofonanordnung eines Sound Scanners

 

Die Berechnung

Zur Berechnung des akustischen Bilds wird nun eine sogenannte Rekonstruktionsebene parallel zur Mikrofonmessebene gewählt, in der die akustische Quellverteilung berechnet werden soll. In einem ersten Schritt wird das Signal des bewegten Mikrofons zeitlich zu jedem Bildpunkt in der Rekonstruktionsebene verschoben. Das Signal wird somit so manipuliert, als wäre es von diesem Punkt aus abgestrahlt worden und durch das bewegte Mikrofon aufgenommen worden. An dieser Stelle ist bereits interessant zu erwähnen, dass für jenen Bildpunkt, an dem sich tatsächlich eine Schallquelle befindet, die Dopplerfrequenzverschiebungen vollständig kompensiert sind. Für Bildpunkte abseits der Schallquelle ergeben sich zusätzliche Dopplerfrequenzverschiebungen im Mikrofonsignal. 

 

Technische Skizze mit Referenzmikro und bewegtem Mikro inkl. Messebene und Rekonstruktionsebene

 

Verwendet man nun die Kohärenz als Maß für die Ähnlichkeit zwischen den Signalen des bewegten Mikrofons und des unbewegten Referenzmikrofons, so ergibt sich für Bildpunkte, in denen sich tatsächlich Schallquellen befinden, eine hohe Ähnlichkeit und in anderen Bildpunkten eine geringe Ähnlichkeit der Signale. Dieses Maß wird verwendet, um eine farbliche Darstellung der Schallquellenverteilung in der Rekonstruktionsebene mit einem optischen Bild der Mess-Szene zu überlagern.