Die beiden Methoden Time Domain Beamforming (TDBF) und Frequency Domain Beamforming (FDBF) sind im Bereich der akustischen Signalverarbeitung weit verbreitet. Zu ihren Hauptaufgaben gehören die Verbesserung der Quellenlokalisierung, die Erhöhung der
Qualität der aufgezeichneten Audiosignale und die Erleichterung der Auftrennung von multiplen Schallquellen in besonderen Umgebungen.
Die nachstehende Tabelle zeigt die Gemeinsamkeiten der beiden Methoden, stellt deren besondere Vorteile heraus und nennt geeignete Anwendungen.
| Time Domain Beamforming (TDBF) | Frequency Domain Beamforming (FDBF) | |
|---|---|---|
| Gemeinsamkeiten | Gleichwertige bildgebende Verfahren, führen zu gleichen Ergebnissen | |
| Frequenzselektive Analyse möglich, TDBF erfordert die Bandpassfilterung des Zeitsignals | ||
| Nutzung von Zeitlicher Korrelation zwischen den Mikrofonsignalen | ||
| Realisierung räumlicher Filter, um Schall an den kartierten Orten hervorzuheben oder zu dämpfen | ||
| CLEAN-Entfaltungsalgorithmen: TD: CLEAN-T FD: CLEAN-SC | ||
| Vorteile | Schnell für kurze Aufnahmen | Effektive Verarbeitung von Langzeitsignalen durch die vorherige Berechnung der Kreuzspektralmatrix (KSM) |
| Geringe Datenvolumina beim Erstellen/Speichern von akustischen Videos | Schnelle und unkomplizierte frequenzabhängige Analyse | |
| Weniger komplexe Berechnung | Mehr algorithmische Vielfalt: Power BF, Orthogonal BF…, alle basieren auf der KSM | |
| Geeignet für die Verarbeitung von zeitlich stark veränderlichen/transienten Signalen | Hohe Genauigkeit sogar bei kleinen Abtastraten wie 24 kHz | |
| Nachteile | Frequenzanalyse erfordert zusätzliche vorherige Bandpassfilterung (Multibandanalyse damit aufwändiger) | Hohe Speicheranforderungen bei hoher Frequenzauflösung oder große Mikrofonarrays |
| Fast keine erweiterten Algorithmen | Beeinträchtigt vom Leck-Effekt bedingt durch die Kurzzeit-Fouriertransformation (STFFT) | |
| Anwendungsgebiete | Schallquellenlokalisierung | |
| Motoranalyse | ||
| Virtuelles Mikrofon | Windkanal | |
| Vorbeifahrt | Leckagensuche | |
| Windräder | Raumakustik | |
| Squeak & Rattle Test (Transientes Rauschen) | ||
Jaeckel, O.: "Strengths and weaknesses of calculating beamforming in the time domain", BeBeC 2006, Berlin.
Besuchen Sie auch die Website der von der GFaI e. V. veranstalteten Berliner Beamforming-Konferenz https://www.bebec.eu.