Ung forsker udvikler ny matematisk model, der skal bidrage til at tænke ud af boksen når højttalere designes.
Hvis vi bliver bedt om at tegne en højttaler, så vil mange af os efterligne det ofte anvendte ikon med en kegleformet tragt og et par lydbølger foran. Og det er da også et forholdsvis præcist billede af indmaden i de højttalere, vi også kender som firkantede bokse i forskellige størrelser, afhængig af om det drejer sig om koncertudstyr eller den bærbare højttaler, vi tager med os overalt.
Nu vil Daniel Gert Nielsen, der er ph.d.-studerende på DTU Elektro, undersøge, hvordan designet af højttalere kan optimeres.
”Jeg anvender topologi- og formoptimeringsværktøjer sammen med en matematisk model af min højttaler. For nuværende er formen af højttaleren et fast parameter, der ikke kan ændres. Til gengæld er det med hjælp fra modellen muligt at undersøge, om de materialer, der anvendes i højttaleren, er de mest optimale i forhold til deres funktion og det output, vi gerne vil have fra højttaleren. Eksempelvis at lyden fra højttaleren er behagelig i hele rummet. På sigt skal modellen også kunne optimere selve formen af højttaleren,” siger Daniel Gert Nielsen. Han er startet på opgaven med en baggrund, der både omfatter stor erfaring i programmering og anvendelse af topologioptimering.
Model udfylder hul i viden
I modellen kan lyden være defineret ved at beskrive det akustiske tryks fordeling i et givet frekvensområde, f.eks. en meter fra højttaleren. Derefter kan modellen beregne, om det materiale, de enkelte komponenter i højttaleren er fremstillet af, er de mest optimale til at opnå netop denne lyd. Hvis dette ikke er tilfældet, kan modellen beregne den optimale materialekonfiguration.
Denne metode er meget ny inden for højttalerområdet, og flere virksomheder i branchen har da også allerede vist interesse for forskningsprojektet. Måske er det relevant fremover at anvende helt andre materialetyper, end højttalerindustrien bruger i dag.
”Med topologioptimeringsmetoden kan vi få computerens hjælp til at tænke ud af boksen og komme med forslag, som vi ikke selv ville have overvejet. Modellen vil i første omgang udelukkende koncentrere sig om at kigge på det anvendte materiale i højttalerdesignet. Men på sigt vil vi gerne udvide modellen, så den også kan tage højde for andre aspekter, eksempelvis formgivningen af de enkelte elementer i højttaleren,” siger Daniel Gert Nielsen.
Verdens førende forskning i akustisk design
Forskningsprojektet er en del af et større samarbejde mellem DTU og det koreanske eliteuniversitet KAIST. Forskere på de to universiteter er nogle af verdens dygtigste inden for akustisk design, men med hver sit speciale. Højttaleren blev i sin tid opfundet i Danmark, hvor der fortsat er både noget af verdens bedste forskning og en række stærke virksomheder, der producerer og udvikler højttalere. Korea har til gengæld en stærk industri inden for tv og mobiltelefoner med bl.a. Samsung og LG.
”Vi er stolte over samarbejdet med KAIST, der gør det muligt for os at lære af hinanden. Eksempelvis skal Daniel tilbringe et par måneder i Korea, når hans model er færdigudviklet. Her skal han særligt se på formen af højttalerens design, når pladsen er meget trang. Det er noget, forskerne på KAIST har stor viden om, og som er en aktuel udfordring for de koreanske producenter af meget tynde fladskærmsfjernsyn, hvor højttaleren er nødt til at tilpasse sig designet,” siger lektor Finn Agerkvist, der leder forskningsgruppen i akustik teknologi på DTU.
Ved afslutningen af Daniel Gert Nielsens projekt er målet at kunne producere den højttaler, modellen har beregnet, giver den mest optimale lyd.
”Det er utrolig ansporende at arbejde på et projekt, der har fokus på praktisk anvendelighed, og som i sidste ende forhåbentlig kan finde vej til virksomhedernes design af fremtidens højttalere. Højttalere, der givetvis bliver designet med materialer eller former, som vi slet ikke kan forestille os i dag,” siger Daniel Gert Nielsen.