Wie nutzen wir Audio im Fahrzeug in 10 Jahren? Trends und Entwicklungen im Bereich Automotive Audio

20. Juli 2016:

 

Die rasante technologische Entwicklung im digitalen Audiobereich als auch die wachsende Bedeutung von Elektronik, Software und Vernetzung im Fahrzeug führt zu den Fragen: Wie nutzen wir Audio im Fahrzeug in zehn Jahren? Welche Trends setzen sich durch? Vor welchen Herausforderungen stehen Automobilhersteller und Zulieferer, um die Kunden auch in Zukunft mit herausragendem Klang und Serviceangeboten zu begeistern?

Anlässlich der 140. Internationalen AES Convention beleuchteten Wolfram Jähn (AUDI), Martin Kreißig (DAIMLER), Ulrich Fox (Bose Automotive), Timo Esser (Alpine Electronics) sowie Armin Prommersberger (HARMAN International) künftige Herausforderungen, Trends und Entwicklungen im Bereich Automotive Audio und debattierten über mögliche Auswirkungen auf die gesamte Branche. Dr. Alfred Svobodnik, stellvertretender Vorsitzender des Technischen Komitees Automotive Audio leitete die Diskussionsrunde.

Im Folgenden erhalten Sie eine Zusammenfassung der Diskussion:

 

Tiefgreifende Veränderung der Automobilindustrie und ihre Bedeutung für den Bereich Automotive Audio

Die Veränderungen in der Mobilität sind unübersehbar. Der Veränderungsprozess in der Automo­bilindustrie befindet sich in vollem Gange. Die Digitalisierung des Fahrzeugs, insbesondere die Automatisierung von Fahrfunktionen bis hin zum autonomen Fahren, der Wandel von Antriebssys­temen, der Wandel vom Produkt zum Service durch neue Geschäftsmodelle und Mobilitätskonzep­te ragen dabei heraus. Sie werden als hoch wettbewerbsrelevant eingeschätzt.

War in der Vergangenheit die Automobilindustrie eher geprägt durch Hardware – eine coole Fahrzeugkarosse mit satten PS unter der Haube – hat inzwischen die Bedeutung von Softwarelösungen immens an PS zugenommen. Stichworte: autonomes Fahren und Konnektivität, „always on-Generation“. Neue Unternehmen, besonders aus dem IT- und Datenumfeld, gewinnen auch über Endkunden an Einfluss auf Markt, Produkt und Prozesse. Dies erfordert ein Umdenken der kompletten Branche.

 

Zusammenführen von Entwicklungszeiten

 

Mit der Automobilentwicklung verbinden sich höchste Qualitätsansprüche. Bis ins kleinste Detail ausgefeilte Lösungen, Perfektion. Perfektion kostet aber auch Zeit und Geld.
Der Produktlebenszyklus eines Fahrzeuges beträgt heutzutage rund sechs Jahre.

Das bedeutet, dass auch Lautsprecher und Verstärker sechs Jahre im Voraus ausgewählt und entwickelt werden. Deswegen, weil sie in aufwändigen Crash-, Temperatur- und Sicherheitstests erprobt werden um sicherzustellen, dass der Endverbraucher ein einwandfreies Produkt erhält.

Unternehmen aus dem Silicon Valley hingegen brauchen oft nur wenige Monate von der ersten Idee bis zum Produkt. Der Anspruch, bestehende Produkte und Branchen zu revolutionieren ist da der Motivationstreiber schlecht hin. Der neue Marktteilnehmer TESLA beispielsweise gewinnt Marktanteile, indem er mit innovativen Konzepten begeistert.

Ein Fahrzeug ist ein hoch komplexes Produkt, dessen Entwicklungszeit nicht mit der von Software vergleichbar ist. Die Teilnehmer der Diskussionsrunde waren sich darin einig, dass die unterschiedlichen Entwicklungszyklen von Software-, Audio- und Automobilherstellern sowie Connectivity Solution Providern in der Zukunft erfolgreich zusammengeführt werden sollten. Eine Herausforderung, die allergrößte Anstrengungen bedarf!

 

Generation Y bewegt sich intuitiv im Netz und sucht adäquate Lösungen im Fahrzeug

 

Aktuellen Studien zufolge verliert das Fahrzeug als Statussymbol an Bedeutung. Arbeitete die Generation der Baby Boomers dafür, sich ein schickes Auto zu kaufen, ist dies der Generation Y, den Millenials, nicht mehr so wichtig. Sie mieten Fahrzeuge oder nutzen Dienste wie car2go oder DriveNow.

Sie sind zufrieden mit dem Lautsprecher ihres Smartphones, haben ihre Musikbibliothek quasi in der Hosentasche und streamen Musik. Sie sind mit der Digitalisierung aufgewachsen und bewegen sich intuitiv im Netz.

Käufer von Tesla sehen das Fahrzeug nicht mehr als das reine Fortbewegungsmittel an. Für sie ist es auch Ausdruck ihrer Individualität. Sie mögen neue Funktionen und Apps, die sie herunterladen können. Möchte heute ein PKW-Inhaber seinem Fahrzeug eine individuelle Note geben, kauft er sich beispielsweise einen neuen Satz Felgen.

Automobilhersteller und Zulieferer haben diese veränderten Einstellungen der Millenials auf dem Schirm und befassen sich längst damit, Mobilitätskonzepte der Zukunft zu gestalten.

 

Anspruch an das Fahrzeug von morgen: Größtmöglicher Komfort und Sicherheit

 

Das Fahrzeug ist längst über seine Rolle als reines Transportmittel hinaus gewachsen. Die Industrie sucht nach Möglichkeiten, den Endverbrauchern Fahrzeuge mit größtmöglichem Komfort und Sicherheit zu bieten. Für Automotive Audio bietet dies großartige Chancen.

Einerseits intelligente Lösungen zu entwickeln, die Kontrolle über den Sound und störende Geräusche (Motor, Wind, Vibrationen etc.) schaffen, andererseits dem steigenden Bedarf nach Individualisierung zu begegnen. In einer immer hektischeren Welt dient Audiogenuss auch als Rückzugs- und Entspannungsmöglichkeit. Das Fahrzeug bietet dabei die besten Voraussetzungen, ausgezeichneten Klang, im Sinne einer Wellness-Oase, zu genießen.

Mit Blick auf das autonome Fahren befindet sich die Entwicklung noch in den Kinderschuhen.
Mit dem autonomen Fahren wird der Fahrer mit Informationen überflutet, die visuell sichtbargemacht werden müssen. Ist das autonome Fahren etabliert, kann der Fahrer die Zeit im Fahrzeug komplett anders nutzen. Hier ergeben sich mannigfaltige Möglichkeiten für die Industrie, wie beispielsweise die Integration von Entertainmentsystemen mit Bildschirmen. Mit Premium-Sound können die gehobenen Ansprüche der Musikenthusiasten noch besser bedient werden. Zudem gewinnen Spracherkennungssysteme an Bedeutung, um Passagiere mit diversen Informationen zu versorgen.

Dass das Soundsystem und damit einhergehend der perfekte Klang im Fahrzeug nicht das Kaufkriterium bei der Auswahl eines Fahrzeuges ist, wird aus den vorstehenden Ausführungen sichtbar. Darin waren sich alle Diskussionsteilnehmer einig. Die Frage an das AES Auditorium bekräftigte die Aussage. Ist ein Premium-Soundsystem jedoch integriert, trägt es zumeist wesentlich zur Zufriedenheit des Fahrerlebnisses der Endverbraucher bei, bekräftigt ein OEM-Vertreter. Insbesondere bei Elektrofahrzeugen dürfte diese Differenzierung einen starken Einflussauf den Markterfolg der Fahrzeuge haben.

 

Integration der Informations- und Kommunikationstechnologie

 

Eine der wesentlichen Herausforderungen wird in der Integration der Informations- und Kommunika- tionstechnologie gesehen. Musikbibliotheken auf dem Smartphone, Streamingdienste, Apps, die neue Funktionen liefern und teilweise wöchentliche Updates bereitstellen – die Vernetzung des Alltags bei den Endverbrauchern erzeugt das Bedürfnis, die Onlinewelt auch im Auto erleben zu können.

Die Endverbraucher möchten nicht warten bis das nächste Fahrzeugmodell in sechs Jahren auf den Markt kommt. Die Erwartungshaltung aus dem Auditorium spiegelte dies wider. Warum können Dienste nicht in Anspruch genommen werden, wenn GPS im Fahrzeug verfügbar ist, so eine Frage aus der Zuhörerschaft.

Die hohen Qualitätsanforderungen der Automobilindustrie stehen dem momentan entgegen, er- klärten die Diskussionsteilnehmer. In einem modernen Fahrzeug können über hundert Mikropro- zessoren integriert sein. Es muss sichergestellt sein, dass die konsolidierten Komponenten nicht auf unvorhergesehene Weise miteinander agieren, was die Zuverlässigkeit kritischer Systeme beeinträchtigen kann. Ein Fehlverhalten kann schlimmstenfalls Leben kosten. Im Vergleich: Das Smartphone oder Tablet verfügt über einen Mikroprozessor. Kommt es zu Störungen, ist das Gerät – worst case – vorübergehend nicht nutzbar.

Dennoch sehen die Diskussionsteilnehmer das Bereitstellen neuer Anwendungen und Funktionen, bestmöglich durch ein ausgewogenes Releasemanagement als einen der Megatrends an. Die Ver- treter der OEM’s und Zulieferer bestätigten, dass sie aktuell an intelligenten Lösungen arbeiten.

Im Kontext von Soundsystemen wurde die Option, Updates herunterzuladen oder die Nutzung von Apps oder Streamingdiensten bisher kaum betrachtet. Beim Streaming von Musikdaten besteht beispielsweise die Gefahr, dass die Qualität der Ursprungsquellen nicht „sauber“ sein kann und folglich auch Probleme hörbar werden. Sichergestellt werden muss, dass das integrierte Soundsystem einwandfrei funktioniert.

Differenziert betrachtet werden muss an dieser Stelle die Integration in Premiumfahrzeugen mit Premium-Soundsystemen und Kleinwagen mit herkömmlichem Soundsystem, betont ein Vertreter der Zulieferer. Für Kleinwagen, in denen heutzutage 2 – 4 Lautsprecher verbaut werden, werden komplett andere Lösungen notwendig, um zukünftig guten Klang im Fahrzeug reproduzieren und gleichzeitig zusätzliche Anwendungen zu einem adäquaten Preis anbieten zu können. Lösungen sind erforderlich, die die Einschränkungen und Komplexität herkömmlicher Türlautsprecher- Integration und Headunit-Architekturen überwinden und moderne Konnektivitätslösungen

bieten. Die Erfahrung zeigt, dass von einer Skalierung eines Premium-Soundsystems auf eine untere Ebene abzusehen ist. Dies führt zu keinem zufriedenstellenden Kompromiss, führte der Vertreter aus dem Zulieferkreis weiter aus. Ein völlig neues Konzept für eine nahtlose, skalierbare Integration von Audio-Systemen wurde auf der diesjährigen CES vorgestellt.

Für eine weitere Verbesserung der Soundqualität in Kleinwagen sind neue Softwaretechnologien ausschlaggebend, ergänzte ein anderer Vertreter aus dem Zulieferkreis.

Die Zukunft wird folglich kaum darin liegen, noch mehr Lautsprecher in das Fahrzeug zu integrie- ren. Das Angebot an neuen Anwendungen wird langfristig über die Auswahl eines Soundsystems entscheiden. Dass das Soundsystem gut klingen muss, steht dabei außer Frage. Dies wird von den Kunden erwartet, ganz besonders bei der Auswahl eines Premium-Soundsystems, so der Tenor der Diskussionsrunde.

 

Technologische Entwicklung im digitalen Audiobereich

 

Bei aller Diskussion um neue Anwendungen darf allerdings die Weiterentwicklung von exzellentem Klang – dem Herzstück – nicht zu kurz kommen. Dies machten die Diskussionsteilnehmer deutlich.

In den vergangenen 25 Jahren hat die Lautsprecherentwicklung in Fahrzeugen exponentiell zugenommen. In einem Premiumfahrzeug werden heutzutage bis zu 34 Lautsprecher verbaut
um perfekten Sound zu reproduzieren. Seit rund 10 Jahren sind Surround-Soundsysteme verfügbar, seit 2 – 3 Jahren werden 3D-Soundsysteme im Fahrzeug angeboten, bei denen beispielsweise Lautsprecher im Dachhimmel untergebracht sind. Das Herzstück ist ein komplexer Rechenalgorithmus, der die Signale für jeden Lautsprecher schnell und präzise berechnet. Eine „Spielwiese“, die sich für künftige Weiterentwicklungen bietet, so ein OEM-Vertreter. Neueste Entwicklungen schaffen speziell für jede Sitzposition differenzierte Sound-zonen, so dass die einzelnen Insassen ihre favorisierte Musik auf ihrem Platz genießen können.

Um Entwicklungszeit und auch Entwicklungskosten zu minimieren, hat sich in den vergangenen 3 – 5 Jahren die Simulation von Soundsystemen in Fahrzeugen durchgesetzt. Die Nutzung der Simulation ist außerordentlich hilfreich im Entwicklungsprozess, konstatierte ein OEM-Vertreter. Werden Simulationsmethoden frühzeitig in der Vorentwicklung eingesetzt und kontinuierlich im Laufe der weiteren Produktentwicklung genutzt, können frühzeitig, noch bevor der erste Prototyp gebaut ist, Integrationsprobleme erkannt und Störgeräusche vorzeitig minimiert bzw. eliminiert werden. Dadurch kommt es zu Kosteneinsparungen bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität.

Die vorgenannten Beispiele zeigen eine Auswahl des erreichten technologischen Fortschritts. Wie zuvor aufgeführt, arbeiten OEM’s unter Zulieferer mit Hochdruck an neuen Lösungen der Zukunft, insbesondere dem Zusammenführen von Entwicklungszyklen und der Integration von Informations- und Kommunikationstechnologien. Denkbar ist, dass Inhalte, die auf Softwarelösungen basieren, losgelöst vom herkömmlichen Entwicklungszyklus entwickelt werden, Hardwarekomponenten aufgrund von notwendigen Crash- und Sicherheitstest im Rahmen des gewohnten Entwicklungsprozesses integriert werden.

 

Chance für die Entwicklung von Audio-Standards

Ein Kernthema in der Diskussionsrunde betraf die vielen unterschiedlichen Datenformate der Musik, Tonsignale in Mono, Stereo oder 5.1 Surround Sound und unterschiedliche Quellen. Wünschenswert ist eine gute Meta-Info, betonte ein OEM-Vertreter. Momentan suchen die OEM’s nach eigenen Lösungen, die unterschiedlichen Formate bestmöglich zu nutzen.

In diesem Kontext wurde der Ruf nach offenen Schnittstellen bzw. Standardlösungen und besserer Synchronisation in der Produktentwicklung zwischen OEM und Zulieferer laut. DieIdee gemeinsamer Tools wurde andiskutiert, so dass Ingenieure künftig besser und effizienterzusammenarbeiten können. Wird heutzutage am 3D-Upmixing Algorithmus etwas geändert, ändert sich automatisch auch die Spektral-Balance. Eine Änderung des Algorithmus kann dabeientsprechend der bestehenden individuellen Spezifikation der OEM‘s ganz unterschiedlicheAuswirkungen haben.

Die Entwicklung gemeinsamer Standards wurde daher angeregt mit der Prämisse, dass gemeinsame Standards so gestaltet sein müssen, dass die OEM’s zum Endkunden ihre Markenindividualität erhalten können. Eine Segmentierung in nicht-differenzierbare Dienste unddifferenzierbare Dienste mit OEM-spezifischer Ausgestaltung sind daher sinnvoll. Ansatzpunkteines gemeinsamen Forschungsprojektes könnte die Signalverarbeitung bieten, so ein Vertreter aus dem Zuliefererkreis.

 

Reduzierung von Gewicht und Steigerung der Effizienz

Die Reduzierung von Gewicht und damit auch von Lautsprechern und Lautsprechersystemen ist ein weiteres Thema, das die Ingenieure umtreibt. Dies auch, um die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen.

Denn, die Reduzierung der CO2-Emissionen stellt nach wie vor eine Herausforderung für die Automobilindustrie dar, um den weltweiten CO2-Regularien zu entsprechen. Ein Beispiel aus dem Audiobereich ist die Entwicklung des 1-Liter-Bass.

Herkömmliche Fahrzeuge nutzen heutzutage rund 50 kg schalldämpfendes Material, um Störgeräusche (Motor-, Straßen, Windgeräusche etc.) zu minimieren. Dieses Dämpfungs- material wird vermehrt durch elektronische Geräte, wie Mikrophone, Lautsprecher oder Beschleunigungsmesser, ersetzt.

Im Grund wird zwischen zwei Technologiegruppen unterschieden:

  • Anwendungen, die das gewünschte Motorengeräusch, sowohl außerhalb als auch im Innenraum des Fahrzeuges generieren und
  • Anwendungen, die unerwünschte Motoren- oder Straßengeräusche im Fahrzeuginnenraum kompensieren.Die Anwendungen sind entweder integraler Bestandteil des jeweiligen Infotainmentsystems oder unabhängig in das bestehende Soundsystem integriert. Dazu werden Mikrophone im
    Innenraum und Beschleunigungsmesser beispielsweise an den Radaufhängungen installiert.

 

Die Anwendungen lösen die Geräuschprobleme, indem sie das unerwünschte Geräusch durch Gegenschall akustisch kompensieren und den Fahrzeuginsassen ein geräuscharmes Ambiente bieten. Für externe Motorengeräusche, beispielsweise des Elektrofahrzeugs, werden zusätzliche Lautsprecher an der Fahrzeugfront bzw. im Heck installiert.

Da die nahezu lautlos heranrollenden Elektrofahrzeuge und Hybridautos ein Sicherheitsrisiko darstellen können, wurden in Europa, USA und Japan inzwischen Verordnungen und Gesetze verabschiedet, dass die Fahrzeuge ein erkennbares, über einem Mindestgeräuschniveau liegendes Geräusch erzeugen müssen, um die Fußgängersicherheit zu erzeugen.

 

Resümee und Appell

Das Marktumfeld ist von einer hohen und vielschichtigen Veränderungsdynamik gekennzeich­net. Die hohe und weiter steigende Relevanz neuer Technologien und ihre einwandfreie Integra­tion verlangen ein Höchstmaß an Anstrengungen von allen Marktteilnehmern.

Dr. Alfred Svobodnik befürwortet die Schaffung von Standards und plädiert für ein gemeinsames Forschungskonsortium für Automotive Audio, um weiterhin exzellenten Sound in Fahrzeuge aller Kategorien zu integrieren, unterstützt durch neue Lösungen für vernetzte und automati­sierte Fahrzeuge. Das Ziel eines solchen Forschungsprojektes sollte es sein, alle beteiligten Industrien in die Lage zu versetzen, auf einer verlässlichen und rechtssicheren Basis zu einem risikominimalen Gesamtsystem beizutragen.Die AES als weltweiter, professioneller Verband der Audio-Technologie könnte als neutrale Platt­form eines solchen Forschungskonsortiums dienen.