MiCaDo Projektbericht - artecLab - Universität Bremen

Positionen der Klänge sowie Informationen darüber, wann ein solcher abzuspielen und wieder zu
stoppen ist, sind dabei vom Master an alle Slaves zu verteilen.
Problematisch ist hierbei, dass eine perfekte Synchronisation der Soundkarten über das Netzwerk
praktisch unmöglich ist. Sendet beispielsweise der Master allen Slaves via UDP Multicast den Befehl,
einen bestimmten Klang abzuspielen, so werden ihn die Empfänger in der Regel alle mit unterschiedlichen
Verzögerungen ausführen. Letztere sind beispielsweise davon abhängig, wann ein Rechner
das jeweilige Netzwerkpaket erhält, dessen Betriebssystem das Paket an die Cave-Anwendung weitergibt
5 , diese es bearbeiten kann, und wann die von ihr gemachten neuesten Audioausgaben spätestens
hörbar werden 6 . Werden diese Verzögerungen zu groß, dann nimmt der Benutzer ein, von
zwei benachbarten Rechnern wiedergegebenes, Geräusch nicht mehr als eine einzige virtuelle Quelle
wahr, sondern als zwei getrennte. Auch wird dann bei Richtungsveränderungen die Equal Power
Eigenschaft hörbar verletzt, wenn zwei Rechner zu einem Zeitpunkt stark unterschiedliche Werte
für den Zeitparameter t verwenden.
Nach einer Betrachtung, mit welchen Verzögerungen zwischen den Leinwänden in der Praxis zu
rechnen ist, haben wir uns jedoch für eine Realisierung des oben vorgestellten Systems entschieden,
mit der Option, bei zu schlechten Ergebnissen auf die Verwendung einer Mehrkanalsoundkarte
zurückzugreifen 7 . Bei Verwendung eines Ringpuffers von 512 Bytes für die Stereo-Soundausgabe in
CD-Qualität 8 , deckt dieser genau 128 Stereo-Abtastwerte ab und somit etwa 2,9 ms. Bei den Netzwerkpaketen
gehen wir einmal von einer Verzögerung von grob 0,3 ms aus, was uns nach einzelnen
Tests durchaus realistisch erscheint. In dieser Verzögerung ist eine Scheduling Latenz von unter 0,1
ms in etwa 92% der Fälle 9 bereits enthalten. Insgesamt haben wir demnach mit einer durchschnittlichen
Latenz zwischen 3 und 4 ms zu rechnen. Wenn man bedenkt, dass der Schall bei Raumtemperatur
etwa 2,92 ms benötigt, um eine Strecke von einem Meter zurückzulegen, scheinen dies relativ
gute Rahmenbedingungen zu sein: In einem Kinosaal der Größe 15 m × 15 m sind abhängig von
der Hörposition Verzögerungen von bis zu 60 ms zwischen dem Eintreffen der Schallwellen der
einzelnen Boxen beim Hörer möglich 10 . Unser Cave hat deutlich kleinere Abmessungen, der Schall
benötigt daher nur wenige Millisekunden, um von einer Leinwandseite zur gegenüberliegenden zu
gelangen. Im Vergleich zum Szenario des Kinosaals erschien uns die im Cave zu erwartende (eben-
5 Stichwort: Kernel Latency.
6 Dies ist abhängig von der Größe des verwendeten Audio-Ringpuffers.
7 Unter Wechsel von SDL mixer auf eine andere Soundbibliothek wie OpenAL, siehe auch [OAL04].
8 16 Bit pro Abtastwert und Kanal bei 44,1 kHz Abtastrate ergibt eine Datenrate von 176.400 Bytes/sec.
9 Wir stützen uns hier einmal auf [Wil02], eine Untersuchung des Linux Kernels 2.4.17 zu diesem Thema.
10 Im Gegensatz zu unserem Szenario ist diese Verzögerung über die Zeit konstant.
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