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走进声学 | 盘点欧洲知名声学实验室

引言

黑色三月,新冠肺炎在席卷亚洲之后,开始在欧洲肆虐。各国应对方式不一,效果整体堪忧。希望疫情早日结束,生活尽快回归正常。

虽然欧洲治理疫情的手段有时让人捉急,但是在声学领域确是繁盛百年,领先世界。有好多人在知乎和公众号的私信里面咨询欧洲声学的留学情况,那么今天我们就聊聊一些知名的欧洲高校和声学实验室。

我将按照国家为单位分别介绍,列出每个国家的重要大学的声学实验室,然后挑重点介绍,主要都是我有过接触或者了解比较多的。因为眼界有限,如果有哪里介绍的不对或者漏下哪些大学/实验室,欢迎积极补充。

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德国

  1. 亚琛工业大学(RWTH)

  2. 柏林工业大学(TU Berlin)

  3. 慕尼黑工业大学(TU Munich)

  4. 奥尔登堡大学(University of Oldenburg)

  5. 布伦瑞克工业大学(TU Braunschweig)

  6. 汉诺威莱布尼兹大学(Leibniz University Hannover)

注:每个国家列出的大学加粗的是我要重点展开介绍的,下同。

1. 亚琛工业大学,Institute of Technical Acoustics(ITA)

https://www.akustik.rwth-aachen.de/www.akustik.rwth-aachen.de

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我的母校,肯定要第一个介绍。建所五十几年,在我读博的时候赶上了五十年庆。在德国乃至世界声学界闻名。前所长为Heinrich Kuttruff和现所长(也即我的博导)Michael Vorländer均为德国知名声学专家。

ITA以建筑声学(Room Acoustics)起家,Kuttruff著有经典著作《Acoustics》和《Room Acoustics》。几年前八十几岁高龄仍然每隔一段时间开车去所里查阅资料,写他最新版的《Room Acoustics》。

声学发展史之——建筑声学 (Architectural Acoustics)

前段时间写超声发展史的时候惊奇地发现Kuttruff教授居然还写了一本超声方向的书,不得不说老教授精力旺盛的同时,知识真是学杂了啊。

声学发展史之——超声:寻找杰克,始于泰坦尼克号

最近十几年开始大量展开虚拟声学(Virtual Acoustics)和可听化(Auralization)的研究。Vorländer教授07年出版的《Auralization》可被视为这一领域的经典著作。

声学发展史之——可听化 (Auralization)

10年代之后Janina Fels开始担任教授职务,开始了医疗声学的研究(Medical Acoustics),并逐渐发展壮大。

说到我自己的研究所就有点滔滔不绝,场面失控,文章大有跑题之势。言归正传,说说研究所的主要研究方向。

建筑声学:包括基于几何声学的仿真,多个房间声音传递的实时仿真。

环境声学:城市环境和飞机噪声的Auralization,其实可以和下边虚拟声学合并。城市环境主要也是为了Auralization,并关注声音衍射的实时模拟。这个项目好多年了,做项目那哥们六年多了还没毕业,估计准备肄业了……

虚拟声学:移动声源建模(我的课题)、3D声音回放、实时Auralization。其实上边的建筑和环境声学项目基本也都是和虚拟声学这块结合的。

医疗声学:双耳听觉,individualized HRTF和HRTF快速测量、心理声学、听力研究和虚拟声学的结合。

其他:电动车的TPA、超声等。

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亚琛工大的aixCave五面虚拟现实环境,ITA负责虚拟声学部分 [2]

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ITA的移动听力实验室。想去某个地方给某个群体做听力测试,直接开过去 [1]

2. 柏林工业大学,Audio Communication Group

www.ak.tu-berlin.de

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HRTF测量

老牌工业强校,老牌声学实验室。和亚琛有过室内声学的合作项目,结合虚拟声学作round robin(感兴趣的同学可自行查询)。该实验室致力于声学和电声系统中的音乐和语音研究,包括电声测量、重现和回放技术、3D虚拟音频、双耳技术、声场合成、媒体中音乐内容的研究等。

作HRTF相关的同学应该都知道他们的FABIAN数据库 [3]。他们也做过音乐表演和房间声学关系的研究。通过可听化的双耳回放,研究音乐表演受演奏者置身不同房间的影响 [4]。

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3. 慕尼黑工业大学

www.ei.tum.de

我的博士差点(我也不知道这个点有多大)就在这里读,师从Bernhard U. Seeber。Seeber教授是Hugo Fastl的学生,后者是心理声学Bible《Psychoacoustics》的作者之一。说到心理声学,继续放上我的拙作↓↓。有点夹带私活的嫌疑,不过都是自己的货,而且还是知识(知识点啊同学们),夹带的心安理得啊。

声学发展史之——心理声学(Psychoacoustics) · 上

声学发展史之——心理声学(Psychoacoustics) · 下

Seeber教授的组叫做Audio Information Processing Group(AIP)。我当时跟他在慕尼黑见面的时候他刚刚当上教授,春风得意之情溢于言表。时隔多年后在亚琛和同屋同事闲聊得知,他也曾经几乎在同一时间段和教授也接触过,后来由于各种原因也没有去慕尼黑。我俩感叹可能在另一个平行时空我俩在慕尼黑还是同屋同事,在讨论为什么没去亚琛呢!

德国的心理声学源于慕尼黑,因此AIP心理声学依然是强项。除此之外,另一个重点就是助听器和耳蜗移植的研究。结合虚拟声学,研究助听器麦克风选位对声源判断的影响。

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Real-time processing for novel hearing aid algorithms. Sound signals are picked up with microphones in hearing aid shells, processed in a software hearing aid in Simulink on a laptop, and played by receivers in the ear canal – all in 7 ms. [5]耳蜗移植声音编码流程 [5]

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其实慕尼黑不止这一个组在做声学,还有结构力学的Gerhard Müller教授在做振动声学(Vibroacoustics),相传他是Müller-BBM公司创始人之子。该组声学方向主要做室内声学,声学超材料等。

www.lnm.mw.tum.de

另一位作声学相关的教授是Steffen Marburg,主攻数值计算和计算声学(Computational Acoustics)。

www.professoren.tum.de

4. 奥尔登堡大学

www.uol.de

并不意外很多人没听过,这是一所声学专业比学校出名的大学。在和人相关的声学研究里面,奥尔登堡做的很出色。该声学组主攻听觉感知、心理声学、虚拟声学、声品质以及相应的数字信号处理算法、声音回放系统等方向的研究

博士第一次参加学术会议就是在奥尔登堡,因此非常难忘。除了兴奋,就是几乎全部是德语的presentation,对于当时德语小白的我产生了强烈的打击,才有了后面学德语的疯狂。

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奥尔登堡Hunte河边,开会期间偷跑出去拍的

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英国

  1. 南安普顿大学(University of Southampton)

  2. 萨尔福德大学(University of Salford)

  3. 伦敦大学学院(University College London,UCL)

  4. 利物浦大学(University of Liverpool)

  5. 约克大学(University of York)

  6. 爱丁堡大学(University of Edinburgh)

1. 南安普顿大学,Institute of Sound and Vibration Research(ISVR)

www.southampton.ac.uk

现在顶头上司毕业的学校。

按人数来讲,应该是世界上最大的声学实验室。

主要研究方向有噪声控制、交通噪声、振动噪声、水下声学、超声、音频工程和声音感知等。ISVR的研究方向涉猎非常广泛,和很多企业也都有合作。

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多通道扬声器阵列

想了解声学原理一定不要错过ISVR的声学动画!我之前讲课的课件和公众号文章用过好多次ISVR的动画,简单易懂,印象深刻。

http://resource.isvr.soton.ac.uk/spcg/tutorial/tutorial/Tutorial_files/Web-basics-nature.htmresource.isvr.soton.ac.uk

2. 萨尔福德大学

www.salford.ac.uk

又是一个学校不火声学火的典型。教授Trevor Cox是声学科普的红人,也是我学习的典范。和BBC有紧密合作,出镜若干次。

该校声学组主要关注建筑声学、音频工程、环境噪声、声学材料、心理声学等方向。

3. UCL

www.ucl.ac.uk

华人声学大牛康健老师的建筑声学组。主要从事声景研究,涵盖环境声学、建筑声学等方面。

4. 利物浦大学,Acoustics Research Unit (ARU)

https://www.liverpool.ac.uk/architecture/research/acoustics-research-unit/about/www.liverpool.ac.uk

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原来项目的合作大学之一,在这里参加过一个星期的summer school。

组里Carl Hopkins教授主要研究方向为振动噪声,对结构声有深入研究。另外还有一个韩国讲师研究心理声学和声景,前段时间对我博士课题的移动声源建模感兴趣,可能会用到声景的听力实验中,希望能有潜在合作。

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丹麦

  1. 丹麦技术大学(Technical University of Denmark,DTU)

  2. 奥尔堡大学(University of Aalborg

1. 丹麦技术大学(Technical University of Denmark,DTU),Acoustic Technology (ACT)

http://www.act.elektro.dtu.dk/www.act.elektro.dtu.dk

欧洲最大声学研究所之一。主要研究方向有以下四大类:

声场分析和测量

电声和传感器技术

结构声

建筑声学

读博期间ACT来亚琛做过一次学术交流,至今还记得当时一个法国女博士做报告时候下边男同事们爱慕的小眼神儿→_→。

已故教授Finn Jacobsen和我现在的公司有着很深远的交情,从二十几年前就一直合作,直到几年前教授遗憾去世。Jacobsen教授的《Fundamentals of General Linear Acoustics》是我买的第一本声学书,现在还会经常翻阅。

由于地理优势,ACT和声学传感器巨头B&K,以及助听器公司Oticon, Widex和GN ReSound等都有广泛合作。

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法国

先吐槽一下,法国大学的网站好难找信息,网站做的也很奇怪。可能是因为不会法语的原因吧……

  1. 勒芒大学(Le Mans)

  2. 索邦大学(Sorbonne University)

  3. 艾克斯-马赛大学(Aix-Marseille University)

1. 勒芒大学

www.lemans-acoustique.fr

laum.univ-lemans.fr

分为三个组:材料组,传感器组和结构组。我略微了解的是他们的声学超材料做的很多,发了很多文章。刚看了下材料组特别大,光教授就七个,也难怪这么高产。

2. 索邦大学

www.dalembert.upmc.fr

对这个组了解不多,原来帮教授写proposal的时候和教授Brian Katz有过一点点接触。Katz教授作HRTF出身,现在主要作虚拟声学、可听化、房间声学和空间听觉。教授治学严谨,对我们的proposal提过好多非常有用(critical)的意见-_-。

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比利时

  1. 鲁汶大学(KU Leuven)

  2. 根特大学(Ghent University)

鲁汶大学

www.mech.kuleuven.be

又是一个声学大组,Wim Desmet教授手下带着几十号人。

主要研究方向偏振动和结构,声学方向有振动声学、气动噪声、声学超材料等。

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18年参观他们声学实验室时候照的3D打印出来的声学超材料

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荷兰


埃因霍温理工大学 (Technical University of Eindhoven, TUE)

https://www.tue.nl/en/research/research-groups/building-acoustics/

在TUE的建筑声学组呆过一年。教授Maarten Hornikx,去年刚刚评上全职副教授,Built Environment学院的副院长,可谓年轻有为,仕途坦荡。

声学组也在他的带领下不断发展壮大,从12年他接手到现在已经发展成十几个人的大组。主要研究方向为建筑声学和数值声学,这也是Maarten起家的手艺。近几年逐渐往Auralization、声学超材料和声音感知方向扩展,也取得了一定成绩。

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北欧

  1. 芬兰:阿尔托大学(Aalto University)

  2. 瑞典:查尔莫斯理工大学(Chalmers University of Technology)

  3. 挪威:挪威科技大学(Norwegian University of Science and Technology,NTNU)

1. 阿尔托大学(Aalto University)

www.aalto.fi

也是很大的声学组,集成了三个方向的实验室:信号处理和声学、计算机科学和媒体。所以改组研究方向非常广泛,包括音频信号处理、通信声学、音乐厅声学、室内声学建模、声音和音乐计算以及虚拟声学

年初去芬兰出差(拜芬兰同事所赐,染上了很严重的流感。一度怀疑是不是新冠……),去Aalto声学实验室做了短暂拜访,实验条件非常好,各种实验室一应俱全,并参观了刚刚翻修的消声室。

顺便提一句,Tapio Lokki是比较早开始做Auralization和虚拟声学的学者之一,和Vorländer教授都可以称作Auralization的奠基人。

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全芬兰最安静的地方不是圣诞老人村,而是 ↑

2. 查尔莫斯理工大学(Chalmers University of Technology)

www.ta.chalmers.se

应用声学下边分成两个组,一个是老教授Wolfgang Kropp带的振动噪声组,另一个是Jens Ahrens带的音频技术组。没错,这是一个德系的课题组。Kropp教授几十年前来到哥德堡接手课题组,以轮胎噪声闻名。除此之外,振动组主要关注振动噪声的主动控制、室外声传播、声振品质等;音频组主要研究3D声音采集和回放、麦克风/扬声器阵列

先后去过三次,一次找一个当时的博士瞎转悠,另外两次去summer school。最大的感叹就是咖啡真好喝,水果经常免费拿,真真的社会主义待遇。

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总结

声学始祖亥姆霍兹和瑞利,一个德国人一个英国人,说声学起源于欧洲也不足为过。各个名校有着悠久的声学研究传统和历史,吸引了无数学子前来求学,以及工业界的积极合作。

Again,由于个人了解有限,不能保证每个课题组介绍的完整或者是完全正确,非常欢迎各位补充和纠正!

封面来源:

https://www.akustik.rwth-aachen.de/cms/Technische-Akustik/Das-Institut/~dwry/medizinische-Akustik/lidx/1/

[1] Pausch, F., & Fels, J. (2019). MobiLab–A Mobile Laboratory for On-Site Listening Experiments in Virtual Acoustic Environments.Acta Acustica united with Acustica,105(5), 875-887.

[2] Wefers, F., Pelzer, S., Bomhardt, R., Müller-Trapet, M., & Vorländer, M. (2015). Audiotechnik des aixCAVE Virtual Reality-Systems.Fortschritte der Akustik–DAGA 2015, 467-470.

[3]https://www.ak.tu-berlin.de/menue/research/projects/demonstrations/fabian_fast_and_automatic_binaural_impulse_response_acquisition/parameter/en/

[4]https://www.ak.tu-berlin.de/menue/research/projects/room_acoustics_and_the_performance_of_music/parameter/en/

[5] https://www.ei.tum.de/en/aip/research/hearing-aids/

 

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