Mvoid-Methodik

Signifikante Reduktion der Entwicklungszeit

Das Prinzip

Mvoid-Methodik reduziert die Markteinführungszeit deutlich


Das Leitprinzip unserer Mvoid-Methodik (= Multidisciplinary virtually optimized industrial design) ist es, Produkte mit akustischen Eigenschaften im virtuellen Raum durch multidisziplinäre Simulation und das Mvoid VRtool zu entwickeln und zu optimieren. Durch den frühzeitigen und kontinuierlichen Einsatz von multidisziplinärer Simulation nach der Mvoid-Methodik sind unsere Kunden in den Entwicklungsabteilungen in der Lage, jederzeit sichere Entscheidungen in der Produktentwicklung auf Basis digitaler, hörbarer, realistischer Modelle zu treffen, vom Entwicklungsbeginn bis zur SOP.

Das Einzigartige: Bereits in der Vorentwicklungsphase reproduziert die Mvoid-Methodik dank des Auralisationsprozesses hörbare Ergebnisse und liefert die Grundlage für wegweisende Entscheidungen zur Weiterentwicklung. Ein Meilenstein in der Simulation. 

Verkürzung der Entwicklungszeit bei gleichzeitiger Optimierung der Produktqualität

Die Mvoid-Methodik ersetzt langwierige Tests an realen Prototypen. Unerwünschte akustische Einflüsse, die in der Vergangenheit manuell entzerrt bzw. ausgelöscht wurden, werden am virtuellen Modell schnell erkannt und korrigiert. Durch den Einsatz von Mvoid in der Vorentwicklungsphase können völlig neue Wege der Integration berücksichtigt werden. 

In einem frühen Entwicklungsstadium, in dem meist nur wenige Parameter bekannt sind, überführt MVOID Ideen in die virtuelle Realität und erforscht neue Lösungen. Für jede wichtige Phase des Produktentwicklungsprozesses wird ein geeigneter Simulationsprozess definiert, der in den Dimensionen Detail, Linearität und Größenskala variiert.

Aufgrund der spezifischen Bauteile bzw. Prozessphasen werden unterschiedliche Simulationssoftwarepakete eingesetzt. Die Herausforderung besteht darin, die verschiedenen Anwendungen miteinander zu koppeln, alle relevanten Informationen zu transportieren und alle physikalischen Disziplinen zu berücksichtigen. Nur so kann ein agiler Simulationsfluss, der sogenannte „Swing“, über den gesamten Produktentwicklungsprozess hinweg erreicht werden.

“Es kommt nicht darauf an, was du machst, sondern wie du es tust. Das Simulationsmodell „swingt“. Der „Swing“ stellt die optimale Verknüpfung von unterschiedlichen CAE-Software-Paketen nach individuell modellierten Simulationsprozessen dar. ”

Der intelligente Einsatz der CAE-Simulationssoftware während des Produktentwicklungszyklus ist entscheidend. Es ist wichtig, während der gesamten Entwicklungszeit die optimale Funktionalität zur Verfügung zu stellen, um sichere Ergebnisse zu liefern und Optimierungsmöglichkeiten zu bieten. Für realitätsnahe Ergebnisse werden die Modelle mit Annäherung an den Produktionsbeginn kontinuierlich verfeinert. 

Automotive Audio

Virtuelle Produktentwicklung von Soundsystemen im Fahrzeug

Ein Fahrzeug bietet eine der schwierigsten Umgebungen für die natürliche Klangwiedergabe. Die Struktur eines Fahrzeugs ist komplex. Der Bauraum für die Positionierung eines Soundsystems ist knapp. Mehrere Tieftöner, Mitteltöner und Hochtöner müssen optimal integriert werden. Zudem müssen Fahrzeug- und Straßengeräusche maskiert werden.

Für die virtuelle Produktentwicklung von Soundsystemen in Fahrzeugen koppelt Mvoid sechs Ebenen. Wenn alle sechs Mvoid-Ebenen abgebildet werden, entsteht eine vollständige, virtuelle Produktentwicklungsumgebung, die eine realistische Hörumgebung des virtuellen Produkts ermöglicht. Bisher weltweit einzigartig.


  • Level 1
  • Level 2
  • Level 3
  • Level 4
  • Level 5
  • Level 6

Prozessebene 1: Multiphysikalisches Lautsprechermodell

In Ebene 1 werden die Lautsprecher multiphysikalisch modelliert. Elektromagnetismus, Mechanik, Akustik (teilweise Wärmeleitung und sogar Strömung) und ihre bidirektionalen Interaktionen untereinander werden analysiert. Zudem werden pfadabhängige dynamische Effekte und Nichtlinearitäten (inklusive Instabilitäten) in den einzelnen Gebieten untersucht. Zur multiphysikalischen Simulation werden 1D-Lumped- Parameter-Modelle und 2D/3D-Finite-Element-Modelle eingesetzt.

Prozessebene 2: Multiphysikalisches Lautsprechermodell inklusive Gehäuse

Für optimale Klangeigenschaften sorgt nicht nur der in Prozessebene eins modellierte Lautsprecher. Vielmehr ist auch die mechanische und akustische Integration der Lautsprecher in das Gehäuse wichtig. Das Simulationsmodell des Lautsprechers aus der ersten Ebene wird um ein Resonanzgehäuse erweitert.

Störgeräusche von Gehäusen und Bauteilen werden schnell durch die Mvoid-Analyse erkannt. Zudem werden komplett neue Lösungen eruiert, wie beispielsweise die Verwendung von Hohlräumen der Fahrzeugstruktur als Resonanzvolumen für Lautsprecher. Denn, Lautsprecher benötigen für die Wiedergabe von tiefen Frequenzen (Bass) ein Gehäuse als Resonanzvolumen.

Prozessebene 3: Multiphysikalisches Simulationsmodell des Gesamtsystems inklusive Hörraum

In Ebene 3 wird die Fahrzeugkabine in das Simulationsmodell integriert. Sie hat einen wesentlichen Einfluss auf die Wahrnehmung des Klangs und den Geräuschkomfort. Im Simulationsmodell wird das 3D-Schallfeld im Innenraum über physikalische/mathematische Parameter ermittelt. Alle wesentlichen Faktoren, die den Klang beeinflussen, werden im Simulationsmodell berücksichtigt.

Wichtig ist, den unterschiedlichen Mix an Materialien in der Fahrzeugkabine, wie Verkleidungsteile, Teppich, Glas etc., im Simulationsmodell mit aufzunehmen. Für die verschiedenen Bauteile mit stark unterschiedlichen Akustikeigenschaften werden passende Beschreibungen benötigt. Dies bietet die Mvoid-Datenbank, die auf Basis von speziell entwickelten Messverfahren realistische Modelle einschließlich deren Parameter beinhaltet.

Prozessebene 4: Virtuelles Tuning

Erst durch die individuelle, auf den Fahrzeugtyp und das Soundsystem ausgelegte Klangabstimmung – das akustische Tuning – entfaltet sich das optimale Klangbild.

Das virtuelle Tuning in Prozessebene vier ermöglicht eine computerbasierte Justierung, in der Kenntnisse der Psychoakustik, der subjektiven Sound-Wahrnehmung, mit einfließen. Das Ziel ist ein einwandfreies Klangerlebnis auf allen Plätzen. Dazu sind virtuelle Messungen aus der Ebene drei notwendig. Auf deren Basis wird jeder Kanal sowie die Überlagerung der einzelnen Kanäle eingestellt. Dadurch wird geprüft, ob teure Änderungsmaßnahmen an der Hardware notwendig sind oder durch das Tuning kostenneutrale Verbesserungen erzielt werden können.

Die wesentlichen Aufgaben des virtuellen Tunings umfassen:

  1. Minimierung von Resonanzeffekten, verursacht durch den Hörraum
  2. Anpassung von Laufzeit- und Pegelunterschieden durch unterschiedliche Entfernungen der Lautsprecher
  3. Optimierung der Überlagerung der verschiedenen Lautsprecher

Prozessebene 5: Auralisation

In der fünften Prozessebene werden finale „virtuelle Hörtests“ am multidisziplinären Simulationsmodell durchgeführt. In dieser Phase wird die spektrale und räumliche Wiedergabe des Klangs bewertet. Das Konzert-Erlebnis wird transportiert. Das Bühnenbild wird in der Breite und in der Tiefe wiedergespiegelt: Der Sänger in der Mitte vorne, daneben Bassist, Gitarrist und Saxophonist, das Schlagzeug eher hinten. Wird die Räumlichkeit nicht natürlich wiedergegeben, verliert das Stück an Charakter.

In binauralen Reproduktionstechniken der Stufe fünf in Verbindung mit der virtuellen Tuningabstimmung der Stufe vier sind die Akustikexperten in der Lage, räumliche Leistungen ähnlich der realen Situation im Fahrzeug zu reproduzieren. Letztendlich wird eine Referenz für eine Spezifikation definiert.

Prozessebene 6: Physikalische Tests – Messung von Audio-Systemen

Die Mvoid-Methodik für Prozessebene sechs konzentriert sich auf Messungen von physikalischen Audioprototypen und Produkten. Level sechs verwendet ein mehrkanaliges akustisches Messsystem, das vollständig im VRtool integriert ist. Es garantiert einen nahtlosen Übergang von virtuellen Prototypen zu physischen Prototypen.

Diese Mvoid-Messmethode definiert einen robusten, wiederholbaren Prozess, der einen genauen und detaillierten Einblick in die mechanischen und performanten Merkmale von Audiokomponenten und -systemen bietet, einschließlich der akustischen Interaktion im Raum vor Ort. Der Messprozess in Mvoid-Level sechs ist entscheidend für das Verständnis der Fertigungs- und Montageausführung der Konstruktion und konvergiert die Implementierung der virtuellen Produktentwicklung in reale Audioprodukte durch einen robusten Validierungsprozess. Darüber hinaus kann die Fertigungsabweichung überwacht und bei Bedarf angepasst werden, um die Produktionsabweichung zu einem Referenzziel zu minimieren.

Professional Audio

Virtuelle Produktentwicklung schafft exzellente Hörerlebnisse für das Publikum

Bei der Entwicklung einer Sound-Installation für Tourneen, Konzertsäle oder Theater gibt es viele Herausforderungen zu berücksichtigen: die Größe des Saals, die Form der Decke, flache oder geschwungene Wände, die Position der Bühne selbst etc. Für eine ausgewogene Balance von Performance, Gewicht und Kosten ist tiefes Fachwissen in der Optimierung der Lautsprecher erforderlich. Beim herkömmlichen Prozess ist die Herstellung und Montage von Prototypen zeitaufwändig und kostenintensiv, insbesondere in den intensiven System-Evaluierungsphasen. Bei der virtuellen Produktentwicklung von Mvoid kann jeder Aspekt des Systems von den Unterkomponenten bis zum Gehäuse virtuell gestaltet und optimiert werden. Mehrere Prototypen können virtuell konstruiert, zu einem Gesamtsystem zusammengesetzt, im virtuellen Tuningprozess abgestimmt und durch das Auralisationsverfahren an realen akustischen Orten validiert werden.

Die Mvoid-Methodik ermöglicht eine realistische Hörumgebung des virtuellen Veranstaltungsortes und ermöglicht die Optimierung des Hörerlebnisses im virtuellen Bereich. Und – wie bei vielen modernen, individuell gestaltbaren Veranstaltungsorten – kann die Sitzanordnung in der gesamten Arena nach Bedarf angepasst und die Konfiguration geändert werden. Es ist an einem Tag eine Eislaufbahn oder ein Basketballplatz, am nächsten Tag eine Ausstellungshalle, ein Konferenzraum oder eine Konzertarena. Das virtuelle Tuning von Mvoid ermöglicht die Optimierung der Leistung bei voller Bandbreite. Eine Systemoptimierung am Veranstaltungsort ist nicht mehr erforderlich.


  • Level 1
  • Level 2
  • Level 3
  • Level 4
  • Level 5

Prozessebene 1: Multiphysikalisches Lautsprechermodell

Innerhalb der ersten Prozessebene werden die Lautsprecher multiphysikalisch modelliert. Elektromagnetismus, Mechanik, Akustik (manchmal Thermotransfer und sogar Strömungsdynamik) und ihre bidirektionalen Interaktionen untereinander werden analysiert. Darüber hinaus werden pfadabhängige, dynamische Effekte und Nichtlinearitäten (einschließlich Instabilitäten) in jeder Domäne untersucht. Für die multiphysikalische Simulation werden 1D-Lumped-Parameter-Modelle, 2D-, 2.5D- und 3D-Finite-Element-Modelle eingesetzt. Es können kurze oder umfangreiche Lautsprechersignalberichte generiert werden, die mit physikalischen Proben korrelieren.

Prozessebene 2: Multiphysikalisches Lautsprechermodell inklusive Gehäuse

Um eine hervorragende Klangqualität zu erreichen, ist nicht nur die Qualität der in Ebene 1 modellierten Lautsprecher wichtig, sondern auch die mechanische und akustische Integration der Lautsprecher in das Gehäuse. Störende Schwingungen von Gehäusen und Bauteilen werden durch Mvoid-Analysen schnell erkannt. Durch den Einsatz von Mvoid in der Vorentwicklungsphase können bei Bedarf völlig neue Wege der Integration ermittelt werden.

Prozessebene 3: Multiphysikalisches Simulationsmodell des Gesamtsystems: Lautsprecher, Gehäuse und Raum

In Prozessebene drei wird der Raum vollständig in das Simulationsmodell integriert. Der Raum hat einen bedeutenden Einfluss auf die Performance und Wahrnehmung des reproduzierten Klangs. Innerhalb des multiphysikalischen Simulationsmodells kann die Verteilung des Schalls, das 3D-Schallfeld, über die volle Bandbreite an jeder Hörposition im physikalischen Raum bestimmt werden. Alle wichtigen Faktoren, die den Klang beeinflussen, werden berücksichtigt.

Prozessebene 4: Virtuelles Tuning

Ein herausragendes Hörerlebnis kann nur erreicht werden, wenn der Raum und das Soundsystem akustisch aufeinander abgestimmt werden. Dies erfolgt im virtuellen Tuningprozess. Die virtuelle Abstimmung in Prozessebene vier umfasst eine computergestützte Anpassung, in der Kenntnisse der Psychoakustik und der subjektiven Klang-Wahrnehmung berücksichtigt werden. Diese virtuelle Anpassung kann später, bei der realen Integration im realen Raum einfach übernommen werden, so dass die Besucher höchsten Klanggenuss erleben.

Die in Prozessebene drei simulierten virtuellen Messungen werden dazu in das Gesamtsystem integriert. Jeder Kanal sowie die Überlagerung der einzelnen Kanäle wird in dieser Phase durch die Akustikexperten abgestimmt. Die Ergebnisse zeigen, ob die Systemleistung die gewünschte Zielleistung erreicht. Sie zeigen, ob zusätzliche Verbesserungen durch die Hardware notwendig oder ggf. kostenneutrale Verbesserungen durch das Tuning erreicht werden können.

Die wesentlichen Aufgaben des virtuellen Tunings umfassen:

  • Optimierung der Überlagerung verschiedener Lautsprecher aufgrund von unterschiedlichen Abständen zwischen den Lautsprechern durch die Anpassung von Laufzeit- und Pegelunterschieden
  • Optimierung von Soundzonen im Hörraum
  • Minimierung von Resonanzeffekten, verursacht durch den Hörraum

Prozessebene 5: Auralisation des Audio-Systems

Im Auralisationsverfahren evaluieren die Akustikexperten abschließend die akustische Performance am multidisziplinären Simulationsmodell. Sie bewerten die spektrale und räumliche Wiedergabe des Klangs mit Hilfe eines Kopfhörers, der sie in den „realen“ Konzertsaal hineinversetzt. Sie prüfen in dieser Phase das Bühnenbild, Breite und Tiefe des Klangs.