Sound Distanz, Ratschlag bzgl. Implementierungs-Ansatz

[Aphton]

Hallo,

Ich will Daten über Sound verschicken. Ich will kein Endprodukt, das mir die Arbeit abnimmt, sondern das ganze selber programmieren - als Übung & aus reiner Interesse.

Das Problem ist -- ich kenne mich damit -also mit der Physik dahinter- so gut wie gar nicht aus. Ich habe jedoch kein Problem damit, mich mit der Materie etwas näher zu beschäftigen und mathematisches Verständnis/Basis sollte ich dafür haben.

Fragen, die ich habe:
1. Wie weit reicht, bzw. welche Distanz kann ein bestimmter Sound mit einer bestimmten Frequenz und einer bestimmten Amplitude in einem Raum mit.. nun, Raumtempteratur halt (18-26° oder so) zurücklegen?

2. Sofern ich mich nicht täusche, breiten sich Signale (Radiowellen, elektromagnetisch) mit höherer Frequenz viel weiter aus als Signale mit niedrigerer Frequenz.
Ich weiß nicht genau, warum das so ist. Was ist da überhaupt der Zusammenhang zu akustischen Wellen/Signalen und deren Ausbreitungsform? Bitte nicht versteinigen
Die Wellenlänge ist ja geringer bei höherer Frequenz (wellenlänge = sound_geschw_konst / frequenz ?!).
Dh mit einer Wellenlänge von genau 1, travelt der Sound genau 1 * sound_gesch_konst_in_m pro Sek.
Das dürfte ja heißen, dass eine geringere Frequenz ein viel größeres Potential hat was Distanz angeht, oder nicht? Selbst bei ersten Recherchen habe ich lesen dürfen dass geringere Frequenzen und Amplituden gut sind... Macht mir wenig Sinn. Bitte um Aufklärung - bitte so dumbed-down wie möglich

3. Was ist der Zusammenhang zu Leistung (Watt)? Hat es etwas damit auf sich?
Ich weiß z.B. auch, dass Energie in Form von Hitze verloren geht.
Die Quellen, die ich dazu gefunden habe, gehen jedoch nicht direkt auf das ein, was mich interessiert sondern vermitteln ein breites Spektrum an Wissen rund um das Thema Sound - ich will aber leider nicht zum Sound-Experten werden =/ Daher frage ich hier gezielt in der Hoffnung, dass jemand, der sich auskennt und grad mal so Zeit hat, mir kurz aushelfen könnte. Wäre sehr dankbar.

Mein Ansatz
Kurz: Bits leitungskodiert (mlt3 oder so) und frequenzmoduliert über Speaker aussenden.
Beim Empfang (Mikrofon), demodulieren (fft?!) und dekodieren (mlt3) um den Datenstrom wiederherzustellen
Ich wüsste halt zu gern, was für Potential 0815 Geräte (Speaker/Mikrofon) so haben - Distanz usw. usf.
Sampling Rates werde ich dementsprechend wählen (und evt. Nyquist Theorem zurück in Erinnerung rufen und darauf achten usw..)

Sofern ist alles noch gefährliches Halbwissen, gehört noch aufgefrischt.

Am Anfang steht Geschwindigkeit übrigens prioritätsmäßig eher im Hintergrund!

---
Was für Wissen sollte ich mir noch aneignen? Ist mein Ansatz zu naiv?

Ähnliche Software, die das bereits implementiert:
www.chirp.io

Danke

[BUG]

Zitat von Aphton:

2. Sofern ich mich nicht täusche, breiten sich Signale (Radiowellen, elektromagnetisch) mit höherer Frequenz viel weiter aus als Signale mit niedrigerer Frequenz.
Ich weiß nicht genau, warum das so ist.

Das hat mit dem Absorptions- und Brechungsverhalten des durchquerten Materials zu tun.
Ein kleines Gegenbeispiel zu deiner These: Radiowellen (rel. langwellig) durchdringen Pappkartons, sichtbares Licht (kurzwelliger) nicht.
Elektromagnetische Wellen haben nicht soo viel mit akustischen Wellen gemein.

Zitat von Aphton:

Ich wüsste halt zu gern, was für Potential 0815 Geräte (Speaker/Mikrofon) so haben - Distanz usw. usf.

Ich könnte mir vorstellen, dass die Verzerrung durch Mikrophone und Lautsprecher, und Störgeräusche fast schlimmer sind als alles andere, worüber du dir Sorgen machst.

Zitat von Aphton:

Was für Wissen sollte ich mir noch aneignen? Ist mein Ansatz zu naiv?

Ich vermute, dass du mit einem naiven Ansatz (für ein Spaßprojekt) relativ weit kommen kannst. Wenn die Toolchain erst mal steht, kannst du an den Feinheiten feilen. Sieht nach einem tollem Spielfeld für Signalverarbeitung (Modulation, Fehlerkorrektur, ...) aus.

[Aphton]

Zitat von BUG:

Ich könnte mir vorstellen, dass die Verzerrung durch Mikrophone und Lautsprecher, und Störgeräusche fast schlimmer sind als alles andere, worüber du dir Sorgen machst.

Hmm ok.. nun da kann ich mir dann die 3 Frequenzen für mlt Enkodierung voneinander so weit wie nötig wählen, sodass Verzerungen zu nem gewissen % ok sind.
Mal sehen wie weit ich komm.

Zitat von BUG:

Zitat von Aphton:

Was für Wissen sollte ich mir noch aneignen? Ist mein Ansatz zu naiv?

Ich vermute, dass du mit einem naiven Ansatz (für ein Spaßprojekt) relativ weit kommen kannst. Wenn die Toolchain erst mal steht, kannst du an den Feinheiten feilen. Sieht nach einem tollem Spielfeld für Signalverarbeitung (Modulation, Fehlerkorrektur, ...) aus.

Hmmm ok... Ich werd mich so oder so damit rumspielen; wenn jedoch noch rechtzeitig ein kritischer Ratschlag kommt, bevor ich
zu weit mit dem falschen Ansatz fortschreite und dann erst Merke, dass ich das alles wieder weg schmeißen kann, wäre das natürlich toll.
Ich werd den Thread hier passiv verfolgen.

Danke zum Beitrag!

[p80286]

Zunächst solltest Du Dich einmal hier umsehen:
https://de.wikipedia.org/wiki/Audiosignal
https://de.wikipedia.org/wiki/Akustik

Dann ist die Frage ob Du Frequenz oder Amplituden-Modulation einsetzen willst.

Als grobe Formel kannst Du je watt desto weit einsetzen, wobei hohe Frequenzen im allgemeinen stärker als niedrige gedämpft werden auf der anderen Seite aber weniger Watt benötigen um "verstanden" zu werden. Das ist aber abhängig vom Medium. ebenso mußt Du Hall, Echo und Interferenzen beachten. Im Prinzip hast Du also die gleichen Variablen zu beachten, die auch bei der Übertragung mit Hilfe von Elektrizität und metallischem Medium zu beachten sind.

Gruß
K-H

[Rollo62]

Würde mal sagen das ist ein Fall für FM-Modulation mit FFT-Analyse.

Und die Frequenzen / Leistungen mal so wählen das nicht gleich deine Anlage stirbt.

Die Reichweite würde ich mal eher experimentell ermitteln, das hängt von einigen Faktoren ab.
Wie weit willst du damit denn kommen ?

Rollo

[Namenloser]

Bin auch kein Experte, aber ich würde mal den Artikel zu Quadraturamplitudenmodulation empfehlen. Das ist übrigens das Modulationsverfahren, das auch bei DSL eingesetzt wird. Da gibt es direkte Formeln für Modulation und Demodulation, eignet sich also sehr gut für digitale Implementierung. Das schöne ist, dass AM und FM, so wie ich es verstehe, wohl Spezialfälle der QAM sind, sodass man auch diese Verfahren damit realisieren kann.