Tagungsband

Vorkolloquium: Auditive Kognition unter komplexen Hörbedingungen mit Störschall

Vorkolloquium: Auditive Kognition unter komplexen Hörbedingungen mit Störschall

Organisation:

J. Fels, Institut für Technische Akustik, Med. Akustik, RWTH Aachen, Aachen I. Koch, Institut für Psychologie, RWTH Aachen, Aachen

12:40	Intentionaler Aufmerksamkeitswechsel beim selektiven Hören: Von dichotischer Darbietung zu Studien zum dynamischen binauralen Hören in akustisch komplexen Umgebungen Janina Fels, Josefa Oberem, Iring Koch [Abstract] In einem Gemeinschaftsprojekt des Lehrstuhls für Psychologie I (Kognitionspsychologie) und der Professur für Medizinische Akustik der RWTH Aachen werden Prozesse der selektiven auditiven Aufmerksamkeit in der Auswahl eines Zielwortes bei zwei gleichzeitigen sprachlichen Stimuli in komplexen akustischen Szenen untersucht. Hierbei untersuchen wir vor allem das flexible und dynamische intentionale Wechseln des Aufmerksamkeitsfokusë. Eigene Vorarbeiten zeigten auf Verhaltensebene robuste Performanzkosten beim Aufmerksamkeitswechsel in Reaktionszeiten und Fehlerraten. Im Projekt wird das experimentelle Paradigma vom ”klassischen” experimentalpsychologischen Ansatz (”dichotisches Hören”) ausgehend hin zur binauralen Wiedergabe mit räumlich platzierten Stimuli erweitert. Im nächsten Schritt wird die akustische Szene auch dynamisch, d.h. mit Berücksichtigung der Kopfbewegungen und mit Raumakustik auralisiert. Das Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung des Einflusses von Variablen, die die Komplexität der auditiven Szene sowohl in Bezug auf technische Fragen erhöhen als auch die Art der kognitiven Verarbeitung beeinflussen. Langfristig sollen die gewonnenen Erkenntnisse auch Hinweise für angewandte Maßnahmen zur Verbesserung des selektiven Hörens in komplexen auditiven Szenen liefern. In diesem Vortrag werden der gemeinsame Ansatz aus Akustik und Experimenteller Psychologie erläutert sowie erste Ergebnisse präsentiert.
13:05	Fokussierte und geteilte Aufmerksamkeit beim Sprachverstehen unter „Cocktailparty“-Bedingungen - Elektrophysiologische Befunde bei älteren und jüngeren Erwachsenen Stephan Getzmann, Edmund Wascher, Edward J. Golob, Michael Falkenstein [Abstract] Das Verstehen gesprochener Sprache unter ”Cocktailparty”- Bedingungen ist im Alter häufig verschlechtert. Dabei spielen neben peripher-physiologischen Veränderungen des Gehörs auch kognitive Prozesse eine Rolle. So wird vermutet, dass Älteren insbesondere die Aufteilung der Aufmerksamkeit auf zwei oder mehr Sprecher schwerer fällt als Jüngeren. In dieser EEG-Studie untersuchten wir das Sprachverstehen jüngerer und älterer Probanden unter fokussierter (ein einzelner Zielsprecher) und geteilter Aufmerksamkeit (zwei mögliche Zielsprecher) in einer simulierten Börsenszenerie (Getzmann & Falkenstein, Brain Res 1415:8-22, 2011). Dabei wurden kurze Sprachreize (Kombinationen von Firmennamen und Kurswerten) von einem oder zwei unterschiedlichen Zielsprechern entweder in Stille oder in Gegenwart dreier konkurrierender Sprecher dargeboten und die Entdeckung relevanter Sprachinformationen erfasst. Vor allem in Gegenwart der konkurrierenden Sprecher zeigten Ältere schlechtere Leistungen bei geteilter als bei fokussierter Aufmerksamkeit, während die Unterschiede bei Jüngeren gering waren. Die Analyse der evozierten Potentiale deutete auf eine verzögerte Aufmerksamkeitszuwendung und insgesamt reduzierte Unterdrückung irrelevanter Information bei Älteren hin. Vor allem die ”Contingent Negative Variation” (CNV), die die Vorbereitung auf eine nachfolgende aufgabenrelevante (Sprach-)Information reflektiert und die bei jüngeren positiv mit dem Sprachverstehen korrelierte, war bei Älteren reduziert und trat verzögert auf. Insgesamt sprechen die Befunde dafür, dass altersbedingte Probleme beim Sprachverstehen -zumindest teilweise- auf Defizite geteilter Aufmerksamkeit basieren.
13:30	The oscillatory dynamics of auditory attention Jonas Obleser, Sung-Joo Lim, Malte Wöstmann [Abstract] Listening requires us to regulate auditory attention dynamically in time and space. Listeners must be able to, on the one hand, follow the temporal structure of acoustic stimulation (i.e., ”entrain” to the sensory environment) and on the other hand disengage (i.e., ”functionally inhibit”) brain areas processing task-irrelevant information at certain times. A guiding hypothesis of our work asserts that neural oscillatory entrainment (∼1-5 Hz) index a listener’s faithful tracking of acoustic stimuli, while the power of alpha oscillations (∼8-13 Hz) reveals the deployment of top-down control. I will present evidence from electro-/magnetoencephalography studies showing that listeners use both mechanisms to regulate auditory attention. First, when attending to one of two concurrent speech streams, sensory entrainment and alpha power lateralisation are in sync with the on-going speech stream, but lag each other. Second, individual’s ability to utilise an attentional cue for improved precision in sensory memory can be predicted by the degree to which alpha power is dynamically increased in the delay period. In sum, these data demonstrate how auditory attention in time and space utilises two complementary neurobiological mechanisms of bottom-up sensory entrainment versus top-down functional inhibition.
13:55	Sentence recognition in noise: How well do we understand sensory and cognitive factors? Birger Kollmeier, Rebecca Carroll, Anna Warzybok, Verena Uslar, Thomas Brand, Esther Ruigendijk [Abstract] The relative contribution of sensory, bottom-up processing and cognitive, top-down processing in speech comprehension is influenced by external factors (like linguistic complexity, interfering noise, and reverberation) and internal factors (like age, hearing loss, and cognitive abilities of the listener). A review is given on joint studies from audiology and linguistics to characterize these factors. The studies to be presented in more detail obtained speech recognition in noise and/or reverberation in younger (YNH) and older listeners (ONH) with normal hearing, and in older hearing-impaired listeners (OHI). For YNH and ONH, a combination of age, SNR, vocabulary size, and lexical access time predicted speech recognition scores. OHI required more favorable SNR to reach the same performance than the age-matched ONH even when speech was presented with NAL-R amplification to (partially) compensate for their sensory deficits. Whereas vocabulary size was unchanged and lexical access time was increased both for ONH and OHI, working memory slightly decreased only for OHI. This provides evidence for the importance of non-auditory cognitive measures (like a specific combination of vocabulary size, lexical access time, and working memory) in explaining the comparatively poorer speech recognition scores that are observed for older vs. younger listeners and for OHI vs. ONH.
14:45	Psychoacoustic and cognitive predictors of cocktail party listening Daniel Oberfeld-Twistel, Felicitas Klöckner-Nowotny [Abstract] Persons with normal audiometric thresholds may strongly differ in their capability of understanding speech in adverse listening conditions, e.g. in the presence of interfering speakers. These individual differences have been attributed to variability in sensitivity to the temporal fine structure. In the present study, we tested the hypothesis that individual differences in the capability to direct auditory selective attention to the relevant stimulus explain an additional proportion of the variance in cocktail-party listening. We tested a ”young” group (N = 49, 18-30 years) and an ”older” group (N = 44; 31-67 years) with normal audiometric thresholds. Sentence identification was measured in a spatial listening task with two interfering speakers. As a measure of auditory selective attention, we used the effect of a backward masker in an intensity discrimination task. For the young group, auditory selective attention and binaural TFS sensitivity accounted for the highest proportions of the variance in cocktail-party listening. Visual selective attention also had a significant effect. In the older group, TFS sensitivity and the intensity difference limen in quiet were the most important predictors of sentence identification performance, with smaller but significant contributions of auditory selective attention. No substantial contributions were found for age and working memory.
15:10	Einfluss der akustischen Komplexität auf die Bewegungswahrnehmung bei Normal- und Schwerhörenden Tobias Neher, Micha Lundbeck, Giso Grimm, Volker Hohmann [Abstract] Die auditorische Bewegungswahrnehmung ist relativ unerforscht, insbesondere in akustisch sehr komplexen Situationen. In diesem Beitrag zeigen wir Ergebnisse aus ersten Studien zum Einfluss von Nachhall und Quellenanzahl auf die Bewegungswahrnehmung von normal- und schwerhörenden Probanden. Virtuelle Hörumgebungen wurden mittels eines Ambisonics-basierten Systems, das Simulationen mit hoher physikalischer Genauigkeit ermöglicht, erzeugt. Sowohl radiale (nah-fern) als auch laterale (links-rechts) Quellenbewegungen wurden untersucht. Natürliche Umgebungsgeräusche dienten als Testsignale. Die akustische Komplexität wurde durch Beifügen von stationären Quellen als auch Nachhall variiert. Zum Ausgleich der Hörbarkeit kam eine lineare Verstärkung zum Einsatz. Erwartungskonform zeigten die Analysen, dass Schwerhörende Quellenbewegungen schlechter wahrnehmen können als Normalhörende, jedoch nur unter akustisch komplexeren Bedingungen. Des Weiteren führte die Erhöhung der Quellenanzahl zu einer verminderten Detektierbarkeit von sowohl radialen als auch lateralen Bewegungen. Nachhall hatte lediglich einen Einfluss auf die Detektierbarkeit radialer Bewegungen, für die erhöhte Schwellen gemessen wurden. Zusammenfassend konnte mittels dieser Ergebnisse der Grundstein für Folgestudien gelegt werden, die sich mit dem Einfluss von Hörgerätesignalverarbeitung auf die auditorische Bewegungswahrnehmung befassen.
15:35	System zur Simulation von kognitivem Feedback im Kontext auditiver Szenenanalyse und auditiver Qualitätsbeurteilung Thomas Walther, Jens Blauert, Alexander Raake [Abstract] Im EU-Projekt TWO!EARS (www.twoears.eu) wird darauf hingearbeitet, Algorithmen der auditiven Signalverarbeitung durch Rückkopplungspfade zu ergänzen, die kognitiv gesteuert sind und auf periphere Signalverarbeitungsebenen zurückwirken. Erhofft wird, dass sich hierdurch die Performanz des Gesamtsystems hinsichtlich auditiver Szenenanalyse und Sound-Qualitätsbeurteilung verbessert. Als exemplarische Anwendungsbeispiele wurden die Analyse von Such- und Rettungssituationen (SAR) sowie die Abschätzung der erlebten Qualität von Mehrkanal-Lautsprecher-darbietungen ausgewählt. Bei den SAR-Situationen sollen Opfer in einer (moderat-komplexen) Umgebung aufgespürt werde, wobei das System sich vorwiegend auf die Ohrsignale eines auf einer Roboterplattform montierten beweglichen Kunstkopfes stützt. Dabei sind Störsignale zu vermindern, um Zielschallquellen deutlich herauszuheben und zu lokali-sieren. Da die akustischen Sensoren (Kunstkopfmikrophone auf Roboterplattform) räumlich beweglich sind, handelt es sich insgesamt um eine aktive dynamische Szenenanalyse. Der Kunstkopf verfügt zusätzlich über optische Sensoren, so dass bei Bedarf visuelle Information hilfsweise hinzugezogen werden kann. In diesem Beitrag stellen wir das ”Bochum Virtual Test Environment (BVTE)” vor. Dies ist ein Simulationswerkzeug mit dessen Hilfe das TWO!EARS System als Ganzes oder in Teilen erprobt werden soll. Wir beschreiben ein Testszenario, anhand dessen unserer Datengewinnung und -verarbeitung exemplarisch demonstriert werden kann. Zudem werden wir im BVTE verfügbare Vorinformation (ground-truth data) einsetzen, um Leistungen unseres TWO!EARS Systems mit denjenigen anderer verfügbarer Systeme zu vergleichen.
16:00	Kognitive Verarbeitung von Raumgeometrieen aus akustischen Reflexionen Bernhard Seeber, Fritz Menzer, Samuel Clapp [Abstract] Die Simulated Open Field Environment (SOFE) dient der Auralisation von Schallquellen in virtuellen Räumen über viele Lautsprecher im Freifeld. Die Spiegelquellenmethode wird genutzt, um Reflexionen an Wänden zu berechnen und auf die Lautsprecher abzubilden. Bei bewegten Quellen erfolgt die Berechnung der frühen Reflexionen mit minimaler Latenz, aber Reflexionen höherer Ordnung benötigen eine größere Rechenzeit. So können Situationen entstehen, in denen späte Reflexionen noch zur alten Quellenposition gehören, während frühe Reflexionen bereits der aktuellen Quellenposition entsprechen. Es ergibt sich eine Diskrepanz zwischen den Geometrien, die den Reflexionen zugrunde liegenden, sofern die Geometrie für das auditorische System relevant ist. In der ersten Studie zeigen wir, dass spätere Reflexionen, die noch zur alten Quellenposition gehören, die lokalisierte Richtung der neuen Quellenposition beeinflussen können, obwohl frühe Reflexionen bereits zur neuen Quellenposition gehören. Es scheint, dass das auditorische System entgegen dem Präzedenzeffekt die Richtungsinformation in späteren Reflexionen zur Lokalisation nutzt. In einer zweiten Studie fragen wir, ob das Wissen über die Reflexionen eines Raumes und die daraus ableitbare Raumgeometrie eine Verbesserung der Lokalisation ermöglichen kann. Vorläufige Ergebnisse zeigen eine geringere Lokalisationsvarianz, wenn Schalle in einem bekannten Raum wiedergegeben werden. Das deutet darauf hin, dass im Kontext eines Raumes mit besserer Wiederholgenauigkeit lokalisiert werden kann.

Vorkolloquium: Fahrzeugakustik

Vorkolloquium: Fahrzeugakustik

Organisation:

K. Genuit, HEAD acoustics GmbH, Herzogenrath

12:45	Electric Drive – The best acoustic challenge Christoph Meier [Abstract] The motivations to develop electric vehicles are diverse and versatile and comfort is one of the driving forces. The sound of passenger cars have been dominated by the characteristic of the combustion engine for a long time. But now electric motors are getting more powerful, attending and also substituting the combustion engine. But not only the acoustic of the electric powertrain is important for passenger cars. Missing the covering sound of the combustion engine, electric powered units for power steering, brake booster, air conditioning, etc. are getting more and more relevant for the sound in several operating conditions and the acoustics of these cars is totally different from the cars we use today. The technical challenges are numerous and complex: What noise level is acceptable and which sound is expected from passengers in the car and pedestrians in the street? The balanced optimum is the target for Daimler’s NVH-engineers: quiet, comfortable, characteristic, and a powerful feedback. And sound-design - interior and exterior - is the task. Experience from the current electric cars A-Class, smart, Vito and B-Class FuelCell was the basis for the acoustics of the current vehicle generation: From B-Class Electric Drive up to S500e, PlugInHybrid-the best in class.
13:15	Auswirkung des Einsatzes von Hybrid- und Elektrolinienbussen auf innerstädtische Geräuschemissionen und den Fahrkomfort Alessandro Fortino, Lutz Eckstein, Jens Viehöfer [Abstract] Im Bereich der Kraftfahrzeuge werden vermehrt voll- und teilelektrische Antriebskonzepte eingesetzt, um den Verbrauch fossiler Treibstoffe und die damit verbundenen CO2-Emissionen zu senken. Mit Hilfe der Elektrifizierung sollen weiterhin durch lokal emissionsfreie Fortbewegungsmöglichkeiten die innerstädtische Luftqualität verbessert und die Geräuschbelastung reduziert werden. Neben dem Einsatz elektrischer Antriebe im Pkw-Segment, liegt ein weiteres Anwendungsgebiet dieses Antriebskonzeptes im Bereich der Linienbusse des öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV). Im Rahmen der Forschungsbegleitung in Projekten wie CIVITAS DYN@MO und EFBEL werden alternative Buskonzepte vom Institut für Kraftfahrzeuge (ika) RWTH Aachen University hinsichtlich ihrer Auswirkung auf die Umwelt bewertet. Einerseits werden die im Linienbetrieb tatsächlich erzielbaren Verbrauchseinsparungen und Reduzierungen der Schadstoffemissionen ermittelt. Zusätzlich erfolgt eine Bewertung der Akustik in realitätsnahen Fahrmanövern, wie beispielsweise Haltestellenabfahrten unter Volllast. Zu diesem Zweck werden die Geräusche und Vibrationen im Fahrgastraum sowie die Außengeräusche aufgezeichnet und analysiert. Auf diese Weise ist es möglich, Rückschlüsse auf den Fahrkomfort der Passagiere und den Einfluss auf innerstädtische Geräuschemissionen zu ziehen. Die durchgeführten Messreihen werden um Fahrgastbefragungen bezüglich der subjektiv wahrgenommenen Unterschiede zu konventionellen Dieselbusen ergänzt.
13:45	NVH-Aspekte von Zahnradgetrieben für PKW - Zielwertermittlung für Heulgeräusche Jürgen Graf, Andreas Silies, Georg Eisele [Abstract] Wichtige Zielgrößen bei der Entwicklung von Zahnradgetrieben für PKW sind ein hoher Wirkungsgrad, niedriges Gewicht und niedrige Herstellungskosten. Außerdem sind Akustik und Schwingungen bedeutende Qualitätsmerkmale; ein Getriebe soll möglichst unbemerkt seine Arbeit tun. Diese Vorgaben stellen an die Konstruktion teilweise gegensätzliche Anforderungen. Vom Getriebehersteller werden NVH-Kriterien angestrebt, die in den verschiedenen Entwicklungsphasen auf Komponentenebene abgeprüft werden können, zum Beispiel auf einem Getriebeprüfstand als Oberflächenvibration. Den Fahrzeughersteller interessiert vor allem die Wahrnehmbarkeitsschwelle von Getriebegeräuschen im Fahrzeuginnern. Hierfür sind Fahrzeugeigenschaften wie Aggregatlagerung und Schallisolationspaket aber auch maskierende Geräusche von Motor und Reifen bedeutsam. Am Beispiel des Getriebeheulens soll für Luft- und Körperschall betrachtet werden, wie Zulieferer und Fahrzeughersteller bei der Festlegung von Zielwerten für ein neues Getriebe eine Einigung finden können.
14:45	Simulation der Fahrzeugakustik in der frühen Entwicklungsphase Marinus Luegmair [Abstract] Die Simulation ist seit langem ein fester Bestandteil der Fahrzeugentwicklung und nimmt einen immer größeren Stellenwert ein. Dies gilt - getrieben durch die immer kürzeren Entwicklungszyklen und die höhere Anzahl der Derivate - auch für die Fahrzeugakustik. In der Simulation sind aber allgemein zwei entgegen gerichtete Trends erkennbar. Zum einen der Trend zu aufwändigen Berechnungen mit immer größerer physikalischer Tiefe und zum anderen der Trend zu ganz einfachen und schnellen Simulationen für die Konzeptphase und die grundlegende Auslegung. Dieser Trend zeichnet sich auch in der Akustikentwicklung ab und wird aufgezeigt, sowie die Methoden der frühen Phase exemplarisch anhand der Karosserieentwicklung vorgestellt. Die typischen Methoden von werden erläutert und diskutiert, sowie neue Entwicklungen gezeigt.
15:15	Klackgeräusche im Antriebsstrang - Identifikation mittels TPA und Spielanalyse Dominik Bauer, Frank Jürgens [Abstract] Klackgeräusche beim Lastwechsel oder während der Schaltvorgänge sind meist ein Resultat von Spieldurchläufen im Antriebsstrang. (z.B. als Verzahnungsspiel in Getriebe und Differential oder in den Gelenkwellen.) Eine Zuordung von einzelnen Klackgeräuschen zu bestimmten Spieldurchläufen ist oft schwierig, da die Geräusche nur im Fahrbetrieb auftreten und eine Messung der Spiele daher dynamisch erfolgen muss. Die Kombination von Transferpfadanalyse (TPA) mit dynamischen Spielmessungen stellt hierbei einen geeigneten Lösungsansatz dar: Die Zeitpunkte der Spieldurchgänge werden über hochaufgelöste Drehzahlmesssungen ermittelt und zeitlich mit dem Auftreten des Störgeräuschmusters an einzelnen Pfaden und Anregungspositionen verglichen. Durch die hohe Auflösung der TPA im Zeitbereich ist eine eindeutige Zuordnung von Spieldurchlauf und resultierendem Störgeräusch möglich.
15:45	Wahrnehmung und Beurteilung von Fahrzeuggeräuschen unter Berücksichtigung psychoakustischer Messgrößen Arne Oetjen, Uwe Letens, David Maiberger, Steven van de Par, Julian Schiller, Ewald Strasser [Abstract] Bei der Beurteilung der Güte eines Fahrzeuggeräuschs durch psychoakustische Laien bzw. NutzerInnen wird in der Regel Bezug auf Attribute wie z.B. ”sportlich” oder ”komfortabel” und die An- oder Abwesenheit von störenden Geräuschelementen genommen. Im Prozess der Geräuschanalyse und des Sounddesigns stellen jedoch geräuschbeschreibende, psychoakustische Messgrößen wie z.B. Lautheit, Tonhaltigkeit, Rauigkeit und Impulshaftigkeit ein wichtiges Analysetool zur Geräuschcharakterisierung dar. Die Optimierung eines Fahrzeuggeräuschs zur adäquaten Positionierung des Fahrzeugs auf dem Markt profitiert stark von Kenntnissen über die Verbindung zwischen diesen psychoakustischen Geräuschcharakteristika und den dem Geräusch zugeordneten Attributen. Durch gezielte Variation verschiedener Geräuschcharakteristika mit Geräuschsynthesesystemen direkt im Fahrversuch und bei Hörexperimenten im Labor werden Geräuscheigenschaften mit subjektiv wahrgenommenen Eindrücken verknüpft. Hierbei kann die subjektive Bewertung einer Größe jedoch , bedingt z.B. durch für Fahrzeuggeräusche typische Eigenschaften wie stochastische Modulationen oder sich zeitlich schnell verändernde Geräuschkomponenten, stark von der Berechnung der Messgröße durch Analysealgorithmen abweichen. Es werden Ergebnisse aus Fahr- und Laborversuchen sowie neu entwickelte Methoden zur Berechnung psychoakustischer Messgrößen vorgestellt. Durch deren erhöhte Berechnungssicherheit können nun belastbarere Aussagen über Zusammenhänge zwischen Subjektivurteilen und modellhaft berechneten Geräuschattributen gemacht werden.
16:15	Herausforderungen in der Fahrzeugakustik – Was können wir aus der Musik lernen? M. Ercan Altinsoy [Abstract] Wir erleben einen Paradigmenwechsel in der Vorgehensweise beim Product Sound Design. Neben der Aktivitäten wie Schalldämmen und Schalldämpfen, gewinnt die gezielte Informationsgestaltung immer mehr an Bedeutung. Schallwellen sind Träger von Information. Entsprechend hoch ist die Bedeutung von Geräuschen für die Menschen. Vielfalt an Produktvarianten und Individualisierung verursacht, dass das emotionale Profil des Produkts zunehmend wichtiger wird (”Form follows Emotion”). Daher beinhaltet Product Sound Design nicht nur Informationsgestaltung sondern auch emotionale Inhaltgestaltung. Musik kann Emotionen erzeugen, uns beruhigen, glücklich oder traurig machen. Verschiedene wissenschaftliche Studien haben versucht die Beziehung zwischen der Musik und der Emotion zu beschreiben. Einige herausgefundene Aspekte aus der Musikforschung sind auf das Product Sound Design übertragbar. Ein Zusammenhang mit den Parameter wie Tempo, Tonhöhe, Tonhöhenverlauf, Rhythmus, Lautstärke, Lautstärkeänderung, Melodie, Modulation und Harmonie und verschiedene Emotionen kann hergestellt werden. Schnelles Tempo, dissonante Klänge, starke Modulationen wirken zum Beispiel öfter aktivierend. Weitere Beispielhafte Zusammenhänge zwischen den musikalischen Parameter und emotionalen Ausdrücke. In diesem Vortrag werden die Zusammenhänge der Fahrzeugakustik und der Musik diskutiert.

Vorkolloquium: Virtual Acoustics

Vorkolloquium: Virtual Acoustics

Organisation:

M. Vorländer, Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen, Aachen

12:45	Characterization of sources and receivers Stefan Weinzierl, Fabian Brinkmann [Abstract] A convincing auralization of acoustical scenes requires not only a proper modeling of the sound propagation between source and receiver, but also an appropriate representation of sources and receivers themselves. While the properties of electro-acoustic sources can be well represented by advanced loudspeaker formats such as GLL or CLF, the complex, time-variant behavior of natural acoustic sources such as speakers, singers or musical instruments is not in any way emulated by current techniques for acoustical simulations. In the talk, we will present measurement results of the sound power and directivity of natural acoustic sound sources and their dependence on pitch and dynamic level, as well as measurements of typical movements of the source during musical performances. We will demonstrate the physical and perceptual relevance of these effects both in the direct field and in room acoustical environments and discuss new approaches to include these factors in numerical simulations. For receivers, the challenge lies in an appropriate representation of head-related transfer functions with their individual shape, as well as efficient measurement techniques for acquisition of the related filters.
13:15	Real-time auralization of instationary sound fields Frank Wefers [Abstract] The movement of sound sources and listeners relative to a medium is well known to cause audible frequency shifts, the well-known Doppler shifts. Given that objects are moving slowly enough compared to the speed of sound, these influences evade the human perception and can be neglected in the simulation without spoiling the listener’s experience. This is different when objects are moving significantly faster and clearly audible frequency shifts occur, which are commonly associated with the sound of these objects, e.g. cars, trains and aircrafts. Here, the impact of motion on the acoustic must be explicitly modeled and simulated, otherwise a lack of realism is the consequence. The auralization of moving acoustic objects can be quite complicated, involving several aspects: the movement itself and its mathematical description, its physical implications, suitable digital signal processing for simulating the effects and finally strategies to realize all this in real-time. This talk gives an overview on the state of the art in the auralization of dynamic scenes with (fast) moving sound sources and listeners. Accurate physical sound field models and their mathematical solutions are discussed, as well as viable approximations.
13:45	Audio in Virtual Reality Dominik Rausch, Torsten Kuhlen [Abstract] Virtual Reality is defined as a computer-generated scenario of objects (virtual world, virtual environment) a user can interact with in real time and in all three dimensions. Ideally, users can perceive a virtual world and interact with it in exactly the same way as with the real world, so that the difference between both becomes blurred. The characteristics of Virtual Reality are most often described by means of the I3: Interaction, Imagination, and Immersion. To achieve a natural, intuitive interaction with a virtual world, multiple senses should be included into the interaction, i.e., besides the visual sense, the integration of senses like the auditory, the haptic/tactile, and the olfactory ones should be considered. Unfortunately, although audio stimuli have the potential to considerably enhance the liveliness and credibility of a virtual environment, they are not that common in today’s VR applications. In fact, Virtual Reality poses significant challenges to the acoustic simulation, especially due to the real-time constraint, high interactivity, and demand for realism. In the talk, we will discuss these challenges and possible solutions. Covered topics include a general overview of Virtual Reality, interactivity and interaction, latency and prediction, as well as intrusiveness aspects of different reproduction methods.
14:15	Trends in Loudspeaker-Based Spatial Sound Reproduction Sascha Spors [Abstract] The history of spatial sound reproduction dates back to 1881, were two parallel telephone lines were used for binaural transmission of sound. Since then artists and engineers were on the search for optimal capture, production and reproduction of spatial sound. Many approaches were proposed so far but despite its limitations only stereophony is widespread these days. This contribution reviews the current state-of-the-art in spatial sound reproduction. A view is taken on the conceptual and perceptual requirements that have to be considered. The state-of-the-art in loudspeaker-based spatial sound reproduction is reviewed in the light of these requirements. Special attention is drawn to current research trends, like local sound field synthesis, multizone synthesis and time-frequency methods. A discussion of open questions and promising research directions concludes this contribution.

Plenarvortrag Dienstag

Plenarvortrag Dienstag

11:00

Entwicklung, Bedeutung und Perspektiven der Ingenieurakustik zwischen physikalischer Wissenschaft und angewandter Technologie Joachim Scheuren [Abstract] Es war der zweiten Hälfte des vorigen Jahrhunderts vorbehalten, die damals als abgeschlossen, ohne neue Herausforderungen unterschätzte Akustik an den Erfordernissen des schnellen Wiederaufbaus und der damit einhergehenden rasanten Technisierung neu auszurichten. Dabei gewann die Ingenieurakustik schlagartig an Bedeutung, weil immer effizientere Bau- und Produktionsmethoden wachsende Qualitätsansprüche erfüllen mussten. Seitdem hat sie sich von einer vereinzelt hinzugezogenen Spezialdisziplin zu einer unverzichtbaren, breit eingesetzten Querschnittsdisziplin entwickelt, ohne die der optimierte Betrieb, die Umweltverträglichkeit sowie weithin akzeptierte Klangattribute technischer Produkte und Prozesse nicht erreichbar sind. Mit Beiträgen zur akustischen Forschung, der Umsetzung wissenschaftlicher Ergebnisse in praktische Lösungskonzepte, der darauf aufbauenden Unterstützung bei der technischen Realisierung und schließlich mit der Anwendung neuer Methoden zur Lösung praktischer akustischer Probleme hat die Ingenieurakustik dem iterativen Zyklus akustischer Forschung, Entwicklung und Anwendung viele wichtige Impulse gegeben und damit die aktuelle Bedeutung der gesamten Akustik stark mitgeprägt. Der Vortrag zeigt dies und die resultierende Leistungsfähigkeit moderner Ingenieurakustik an exemplarischen Beispielen der Lärmbekämpfung und Klanggestaltung auf und weist an den Leistungsgrenzen der heute verfügbaren Verfahren und Lösungen die Notwendigkeit weiterer technisch/wissenschaftlicher Fortschritte nach. Denn die wachsende Technisierung und Mobilisierung kann auch in Zukunft nur mit einer leistungsfähig weiterentwickelten und interdisziplinär gut eingebundenen Ingenieurakustik anspruchsvoll und umweltkompatibel gestaltet werden.

Audiologische Akustik

Audiologische Akustik

12:00	Über die mechanische Stimulation der Cochlea am runden Fenster mit dem Floating Mass Transducer David Pazen, Antoniu-Oreste Gostian, Andreas Anagiotos, Dirk Beutner [Abstract] Der floating mass transducer (FMT) der Vibrant Soundbridge wurde ursprünglich für die Ankopplung an die Ossikelkette zur Versorgung sensorischer und kombinierter Schwerhörigkeiten entwickelt. Bei Mittelohrpathologien, die eine solche Ankopplung unmöglich machen, hat sich die Ankopplung an das runde Fenster als Alternative etabliert. Dabei ist ein optimaler Kontakt des FMT mit der Rundfenstermembran entscheidend. Weiterhin können die Anpresskraft und die Fixierung des FMT die Effizienz der Stimulation beeinflussen. Um deren Einfluss systematisch zu untersuchen wurden Messungen an nicht fixierten humanen Felsenbeinpräparaten durchgeführt. Als Maß für die Effizienz der Stimulation wurde bei verschiedenen Anpresskräften und Interponaten zwischen FMT und Rundfenstermembran die Volumenschnelle am ovalen Fenster mit einem Laser Vibrometer gemessen. Es zeigt sich, dass sich die Übertragung mit steigender Anpresskraft bei tiefen Frequenzen reduziert und bei hohen Frequenzen erhöht. Geometrische Parameter wie Position und Orientierung des FMT in der Rundfensternische beeinflussen die Effektivität der Stimulation in vergleichbarem Ausmaß wie moderate Anpresskräfte. Für eine bestmögliche Ankopplung sind zum einen anatomische Gegebenheiten im Hinblick auf den Kontakt des FMT mit der Rundfenstermembran zu beachten, was den Einsatz von Kupplern oder verschiedenen Interponaten motivieren kann. Zum anderen sind die Beweglichkeit des FMT im implantierten Zustand sowie die Anpresskraft ausschlaggebend für die Qualität der Versorgung.
12:20	Analysis of cochlea implant vocoder simulation including the current spread effect in the presence of background noise Kauê Werner, Rafael A. Chiea, Júlio A. Cordioli, Stephan Paul [Abstract] The vocoder is one of the most used methods to simulate hearing with a cochlear implant (CI). The output of this method is an audio simulation of one part of the signal processing used for generating the electrical pulse stimulation of the auditory nerve. In general, the audio reconstruction consists only of the multiplication of the envelope amplitude with band limited white noise or central frequency sinusoids, related with the filter bank of the device. Thus, the method does not take into account several steps of the CI processing and electrical stimulation of the auditory nerve, including the current spread along the cochlea created by the electrodes and its effect on the auditory sensation. In this work we propose a novel method to introduce the current spread effect into the audio signal reconstruction based on existing models of current spread and auditory sensation. The output audio signal of the proposed simulation and the output of the standard vocoder are compared with real intelligibility subjective evaluation results with cochlear implantees using the SRMR-CI metric.
12:40	Modeling speech intelligibility based on neural envelopes derived from auditory spike trains Christoph Scheidiger, Torsten Dau [Abstract] Speech intelligibility models aim to predict the human ability to understand speech in adverse listening conditions. In the present study, the backend processing of the multi-resolution speech-based envelope power spectrum model (mr-sEPSM; Jørgensen et al., 2013) was combined with an auditory-nerve model (Zilany and Bruce, 2014) as the front end. The spike trains of the auditory-nerve model were used to calculate neural metrics from which the neural envelope was extracted (Heinz and Swaminathan, 2009). The signal-to-noise-ratios in the envelope domain (SNRenv) were calculated based on neural envelopes. The SNRenv patterns show good agreements with the SNRenv patterns calculated from the acoustic envelope via the Hilbert transform. Speech intelligibility for normal-hearing listeners for Heairng-in-noise-test (HINT) sentences was predicted based on the neural envelopes in speech-shaped noise (SSN) and sinusoidally amplitude modulated noise (SAM). The work provides a promising foundation for modeling the effects of inner and outer hair-cell loss on speech intelligibility.
14:20	Modelling Pulse Train Stimulation of Electrically Stimulated Auditory Nerve Fibers Marko Takanen, Bernhard Seeber [Abstract] Electrical stimulation of the auditory nerve fiber (ANF) provides hearing for profoundly deaf people. Computational models predicting the evoked peripheral responses could be used to optimize the stimulation algorithm. However, existing models assume use of identical pulses, differing only in amplitude, as in current cochlear implants. To circumvent this limitation, we have developed a functional model for the ANF response to arbitrary pulse shapes and sequences. It is adapted from the model by Horne et al. (in review), where the ANF neuron is thought to integrate incoming electrical current and to release an action potential if the membrane voltage exceeds a stochastic threshold, providing the neuron is not hyperpolarized before being ready to spike. We have extended their model to simulate the refractory and recovery behavior of the ANF. Specifically, each action potential is followed by an absolute refractory period, during which no spiking can occur, and then greater-than-normal membrane voltage is required while the neuron gradually recovers. Here, we show that our model can reproduce data from studies involving pulse train stimulations. Hence, the present model could be applied to test new algorithms employing, e.g. different pulse shapes for each stimulation, exploiting effects like facilitation. Supported by BMBF 01GQ1004B.
14:40	Zeitnahe Erfassung und Auswertung subjektiver und objektiver Parameter des akustischen Alltags mit einem Smartphone-basierten System Inga Holube, Sven Kissner, Lena Haverkamp, Petra von Gablenz, Joerg Bitzer [Abstract] Kommunikationsprobleme im Alltag werden typischerweise mit Fragebögen erfasst, die spezifische Hörsituationen beschreiben und die entsprechende Beeinträchtigung quantifizieren. Dabei ist oft unklar, wie häufig und wichtig diese Hörsituationen sind und inwieweit das nachträgliche Ausfüllen eines Fragebogens mit dem tatsächlichen situativen Erleben übereinstimmt. Um den Alltag mit seinen vielfältigen akustischen Situationen unmittelbar bewerten zu können, wurde ein Smartphone-basiertes System mit am Ohr getragenen Mikrofonen entwickelt. Das System soll über mehrere Tage jeweils ca. acht Stunden lang genutzt werden. Bei der Umsetzung des Systems wurde ein besonderes Augenmerk darauf gelegt, die Privatsphäre von Probanden und Dritten zu schützen. Um dies zu erreichen werden lediglich objektive Signalparameter wie beispielsweise Pegel und Spektrum zur weiteren Auswertung extrahiert und so gespeichert, dass die Rekonstruktion des Audiosignals nicht möglich ist. Die zugehörigen subjektiven Bewertungen der Probanden, wie z.B. Sprachverstehen, Höranstrengung und Lautheit, werden zeitnah anhand verschiedener Bewertungsskalen erfragt und aufgezeichnet. Dieser Beitrag stellt das System vor und beschreibt exemplarische Ergebnisse für die Alltagssituationen älterer Probanden.
15:00	SilverPhones - ein Kopfhörersystem mit Digitaler Signalverarbeitung für Menschen mit leichter Hörminderung Dieter Leckschat, Christian Epe, Jan Selzer [Abstract] Die Zahl von Menschen, die unter einer beginnenden oder minder schweren Hörstörung leiden, geht allein in Deutschland in die Millionen. Die Versorgung mit Hörhilfen und insbesondere deren Anpassung ist sehr kostspielig, zeitintensiv und aufwändig. Daraus entstand die Motivation, ein sehr einfach zu bedienendes Gerät zu entwickeln, welches die Standard-Algorithmen von Hörgeräten für eine Kopfhörerwiedergabe implementiert. Dabei wird die Parametrierung, etwa die Einstellung von Zeitkonstanten bei der Dynamikkompression, mithilfe weniger fester Presets vorgenommen. Im Fokus liegen dabei die drei Anwendungsbereiche Sprache, Musik und Film. Plattform für die Signalverarbeitung ist ein kompaktes Raspberry Pi - Rechnersystem, welches niedrige Kosten mit hoher Leistungsfähigkeit verbindet und akkubetrieben mobil einsetzbar ist. Im Beitrag wird das Konzept geschildert, auf die eingesetzten Algorithmen eingegangen und das fertig aufgebaute Gerät vorgestellt. Weiterhin wird von ersten, noch informellen Ergebnissen mit Probanden berichtet.

Audiologische Akustik (Poster)

Audiologische Akustik (Poster)

15:20

Ellisoidal reflector for measuring otoacoustic emissions Bastian Epp, Vesa Heiskanen, Ville Pulkki [Abstract] Otoacoustic emissions (OAEs) are low-intensity sounds present in the ear canal, generated by mechanical processing in the cochlear in the inner ear. These signals are commonly measured by placing a miniature microphone into the ear canal of the listener. Such small microphones have however a self-noise at frequencies below 1 kHz that is compareable in intensity with typical intensities of OAEs. In addition, blocking of the ear canal changes the impedance of the middle ear, potentially changing the transmission of acoustical energy from the inner ear to the ear canal. This study presents the design and evaluation of a truncated prolate ellipsoidal reflector in combination with a large-diaphragm low-noise microphone to measure OAEs in the open ear canal of human listeners. Acoustical evaluation shows a focusing effect of sound from one focal point into the other focal point. Partial removal of elements of the reflector allow to control multiple reflections between the microphone membrane and the ear canal. Spontanoeus- and disortion-product OAEs show similar amplitudes and an improved noise floor at frequencies below 2 kHz. The advantages and physical limitations of this system to measure OAEs in listeners with open ear canal and at low frequencies will be discussed.

Bauakustik I

Bauakustik I

16:40	Strategien für bauakustische Prüfstandsmessungen Volker Wittstock [Abstract] Bauakustische Messungen dienen sehr unterschiedlichen Zwecken. Ein wesentlicher besteht darin, die schalltechnischen Eigenschaften von Bauteilen in Prüfständen zu messen. Zur Unterscheidung von Produkten wird von Herstellern und Laboratorien eine geringe Messunsicherheit angestrebt. Dazu wurden in der Vergangenheit die Messbedingungen immer genauer definiert, z.B. durch sehr genaue Geometrievorgaben bei Fenstern und Verglasungen. Eine solche Strategie hat den Nachteil, dass in anderen Geometrien - z.B. in ausgeführten Gebäuden - andere Schalldämmungen vorliegen. Eine weitere Möglichkeit zur Reduktion von Messunsicherheiten ist die Verwendung von Referenzobjekten zur Qualifikation von Laboratorien. Laboratorien müssen dann nachweisen, dass die dort gemessene Schalldämmung der Referenzobjekte innerhalb bestimmter vorgegebener Toleranzen liegt. Diesem Ansatz liegt die Idee zugrunde, dass aus der Einhaltung der Toleranzen für die Referenzobjekte auf die Einhaltung der Toleranzen für andere Objekte geschlossen werden kann. Im Vortrag werden beide Messstrategien und daraus folgende Konsequenzen anhand vorliegender Messergebnisse diskutiert. Dabei wird insbesondere darauf eingegangen, ob die angestrebte Reduktion der Unsicherheit bei den Prüfstandsmessungen zielführend ist.
17:00	Wiederbelebung des Akustischen Prüfstands an der Technischen Universität Kaiserslautern Albert Vogel, Oliver Kornadt [Abstract] Der Akustische Prüfstand für Baukonstruktionen und Bauelemente an der Technischen Universität Kaiserslautern wurde Mitte der 1980er Jahre erbaut. Er besteht aus einem Wandprüfstand, einem Prüfstand für Deckenaufbauten und Deckenunterkonstruktionen, einem Fensterprüfstand sowie einem Hallraum. Im Laufe der Jahre haben sich Prüfvorschriften und Anforderungen an akustische Prüfstände geändert, sodass die vorhandenen Eigenschaften keine normgerechten Messungen mehr zulassen. Des Weiteren unterlagen die Prüfstände im Laufe der Zeit Veränderungen, die ebenfalls die akustischen Eigenschaften stark beeinflussen. Damit in Zukunft moderne akustische Forschung und normgerechte akustische Bauteil- und Baustoffprüfungen durchgeführt werden können, wird der Prüfstand an aktuelle Normungen angepasst und mit moderner Messtechnik ausgestattet. In diesem Beitrag wird der Akustische Prüfstand der TU Kaiserslautern vorgestellt und die akustischen Eigenschaften vor sowie nach den Modernisierungsmaßnahmen beschrieben.
17:20	Schallschutz-Vergleichsmessungen der VMPA anerkannten Prüfstellen 2013-2015 Anatol Worch, Sylvia Stange-Kölling, Volker Wittstock [Abstract] Die Schallschutz-Vergleichsmessungen dienen seit vielen Jahren der Qualitätssicherung bauakustischer Messungen in Deutschland. Für Prüfstellen, die eine Anerkennung des VMPA besitzen, ist die Teilnahme an den Vergleichsmessungen obligatorisch. Im Jahr 2012 wurden wesentliche Verfahrensänderungen eingeführt. Grundidee ist dabei, dass für einen Zeitraum von drei Jahren feste Messaufgaben für die Luftschalldämmung, die Trittschalldämmung und eine Zusatzaufgabe definiert werden. Die PTB führt fünf unabhängige Messungen an diesen Objekten durch, aus deren Ergebnissen ein Mittelwert und ein Toleranzschlauch berechnet werden. Ca. fünf Prüfstellen führen parallel vor Ort die Messungen durch. Dabei werden sie von der durchführenden Stelle, im abgeschlossenen Messzyklus war dies die Materialprüfanstalt für das Bauwesen in Braunschweig, sowie einem Mitglied der Fachkommission Schallschutz der DEGA begleitet. Die von den Prüfstellen erzielten Messergebnisse werden mit den PTB-Messergebnissen verglichen und bewertet. Nach Abschluss des ersten Dreijahreszyklus lässt sich konstatieren, dass diese Art der Durchführung der Vergleichsmessungen auf breite Akzeptanz stößt. Der Erfahrungsaustausch zwischen den Prüfstellen wird außerordentlich geschätzt und auch der unmittelbare Vergleich der Messergebnisse ist für die Prüfstellen von hohem Wert. In der Präsentation wird auf die Beobachtungen bei der Durchführung der Vergleichsmessungen eingegangen. Die Messergebnisse werden in ihrer Gesamtheit präsentiert und mit den aus DIN EN ISO 12999-1 bekannten Unsicherheiten verglichen.
17:40	Stand des Luft- und Trittschallschutzes im Geschosswohnungsbau in Deutschland Astrid Schimmer, Jonas Summ, Martin Schneider [Abstract] Über die letzten Jahrzehnte hinweg ist die deutsche Bevölkerung einer wachsenden Anzahl an Geräuschquellen ausgesetzt. Zu den drei größten Lärmbelästigungsgründen gehört nach wie vor der Nachbarschaftslärm. Schon kurz nach Einführung der DIN 4109 1989 haben erste Untersuchungen ergeben, dass die Mindestanforderungen hinter den baupraktisch üblichen Werten sowie den Anforderungen der Bewohner zurückbleiben. Daraus ergab sich in den letzten Jahrzehnten eine rechtlich unklare Situation. Es stellt sich die Frage, welches Schallschutzniveau in der baulichen Praxis im Geschosswohnungsbau erreicht wird. Hierzu wurde im Rahmen einer Bachelorarbeit eine deutschlandweite Erhebung zum Schallschutz im Geschosswohnungsbau durchgeführt, mit dem Ziel, die von Messstellen erhobenen Werte der letzten 2 bis 3 Jahre über Wohnungstrennwände und Wohnungstrenndecken zu sammeln und auszuwerten. Mit den daraus gewonnen Ergebnissen wurden u. a. die Zusammenhänge des bewerteten Bauschalldämm-Maßes bzw. des bewerteten Norm-Trittschallpegels mit der Wohnbaukategorie untersucht, ob die Mindestanforderungen der DIN 4109 umgesetzt werden oder ein Zusammenhang zwischen Beschwerden und Schalldämm-Maß besteht. Es wurde u. a. deutlich, dass die Mindestanforderung der DIN 4109 in der baulichen Praxis für den Mehrgeschosswohnungsbau mit Eigentumswohnungen kaum noch eine Rolle spielt und meistens weit hinter dem zurück bleibt, was mehrheitlich ausgeführt wird. Die aus dieser Bachelorarbeit gewonnenen Ergebnisse und Erkenntnisse werden vorgestellt und diskutiert.

Binaurales Hören

Binaurales Hören

12:00	Dynamische binaurale Raumsynthese in der 3D-Tonwiedergabe – eine Untersuchung zur Qualität verschiedener virtueller Lautsprecherkonfigurationen Jan-Hendrik Hanschke, Felix Fleischmann, Jan Plogsties, Simone Füg [Abstract] Die Erweiterung von Audio-Wiedergabesystemen um eine dritte Dimension hat der Audiobranche in den vergangenen Jahren viel Anlass fuör Forschung und neue Entwicklungen gegeben. Hörversuche mit realen Lautsprechern haben bereits Qualitaötsunterschiede zwischen verschiedenen Lautsprecher-Konfigurationen untersucht. Es konnten dabei perzeptive Qualitaötsunterschiede zwischen verschiedenen Lautsprecher-Konfigurationen wie 22.2, 5.1+4, 5.1 und Stereo gezeigt werden. Um auch uöber mobile Endgeraöte und Kopfhörer ein dreidimensionales Klangbild praösentieren zu können, kann die Technologie der Binauralsynthese eingesetzt werden. In dieser Untersuchung wird evaluiert, inwiefern sich die Ergebnisse der Lautsprecher-Wiedergabe von denen einer Binauralsynthese mit nicht-individualisierten Impulsantworten unterscheiden. Dazu wurden in einem fuör 3D- Wiedergabe nach ITU-R BS.1116 spezifizierten Abhörraum binaurale Raumimpulsantworten mit Kopfdrehung in feiner Winkelauflösung gemessen. Durch dynamische Faltung, also dem Austausch entsprechender Filterkoeffizienten je nach Kopfausrichtung in Echtzeit, ist so das Berechnen einer virtuellen Abhörumgebung rund um den Hörer möglich. Auf dieser Grundlage werden die Qualitaötsunterschiede bei ausschließlich binauraler Wiedergabe zwischen virtuellen Lautsprecher-Konfigurationen ausfuöhrlich untersucht. Bei vernachlaössigbar kleinen Unterschieden kann eine effizientere Implementierung durch Binauralisierung eines Setups mit einer geringeren Zahl virtueller Lautsprecher erfolgen, ohne dass Qualitaötsverluste wahrnehmbar sind.
12:20	Azimuth-and-Elevation vs. Azimuth-Only Light-Pointer Method for Auditory-Localization Studies Florian Völk [Abstract] Using a light pointer in order to indicate hearing-sensation positions is an established method for psychoacoustic localization experiments and audiological studies. Different setups have been described, some addressing the horizontal position only, while keeping the light point at constant height (”azimuth only”), others allowing two-dimensional light-point movements (”azimuth and elevation”). It is the aim of this contribution to compare the horizontal-direction results for constant vs. variable light-point height. As sound sources, two broadband loudspeaker boxes were positioned at ear-canal height and at about ±2∘ azimuth in front of the subjects, in a darkened reverberant laboratory. A sample of 13 subjects conducted the experiment twice, once with the light point fixed at ear-canal height, once with variable height. In both cases, the subjects were instructed to position the light point at the location where they perceived the sound using a trackball device. Each subject evaluated broadband noise impulses 20 times per condition, with random starting positions. The results will be evaluated individually and on average, regarding position effects and differences in the subjects’ strategies. On average, the horizontal-position results agree well between the conditions ”azimuth and elevation” and ”azimuth only”.
12:40	On the influence of different set-ups to measure dense HRTF datasets Jan-Gerrit Richter, Gottfried Behler, Janina Fels [Abstract] The need for individual Head-Related Transfer Functions (HRTFs) in binaural synthesis and applications for auralization has led to the development of various fast HRTF measurement systems in recent years. These systems usually consists out of a loudspeaker array which measures multiple directions in a reduced time compared to traditional measurement set-ups with only one loudspeaker present. These set-ups reduce the overall measurement time for HRTFs and make high-resolution measurements of individuals possible. As a downside to the faster measurement time the measurement might result in reduced quality due to e.g. added reflections or distortions from the measurement set-up itself. To quantify the quality of the measurement set-up itself, the HRTF/HRIR data-sets measured by a traditional measurement system and by a fast measurement system build at the Institute of Technical Acoustics, RWTH Aachen University are compared to BEM simulation data.
14:20	A Perception-Based Parametric Model for Synthetic Late Binaural Reverberation Philipp Stade, Johannes M. Arend [Abstract] The use of binaural room impulse responses (BRIRs) for the auralization of rooms is an established approach in virtual acoustics. Since large BRIR datasets are required for dynamic binaural synthesis, especially for long reverberation times, methods to reduce the amount of data are relevant for different applications. The aim of the presented investigation is to describe the diffuse part of BRIRs with a parametric model based on perception and to generate BRIRs with synthetic late reverberation, which can not be distinguished from the measured impulse responses. For this purpose we first extract several parameters from the original BRIRs. In a next step, these parameters are used to synthesize the late reverberation. This parameterization offers high data reduction and allows the adjustment, examination and variation of these parameters independently from each other. Furthermore, different resolutions of the parameters regarding perceptual thresholds are conceivable. The underlying model to synthesize the binaural late reverberation will be explained and results will be compared to the corresponding measured impulse responses.
14:40	Zum Einfluss der inhärenten Pegelschwankungen auf das beidohrige Hören Jesko Verhey, Marc Nitschmann [Abstract] Lokalisation von Schallquellen im Raum genutzt werden. In einer störschallbehafteten Umgebung kann diese sogenannte binaurale Verarbeitung zu einer besseren Trennung von Stör- und Nutzschall führen, wenn die Schalle aus unterschiedlichen Richtungen kommen. In der Psychoakustik wird die Fähigkeit des binauralen Hörens unter anderem durch Schwellenmessungen untersucht, bei der üblicherweise ein Sinuszielsignal in einem rauschhaften Störgeräusch eingebettet wird und einem der beiden Signale ein interauraler Unterschied aufgeprägt wird. In vorliegendem Beitrag werden Schmalbandrauschen für Zielsignal und Störschall verwendet, die sich in ihrer Mittenfrequenz unterscheiden. Die inhärenten Pegelschwankungen der beiden Rauschen waren entweder gleich (komoduliert) oder unterschiedlich (unkorreliert). Das Störsignal wurde in jeder betrachteten Kondition diotisch dargeboten, wohingegen Zielsignal entweder auch diotisch oder dichotisch mit einem intauralen Phasenunterschied von 180 Grad dargeboten wurde. Wie erwartet war die Schwelle bei dichotischer Präsentation niedriger als bei diotischer Präsentation (”binaural masking level difference”, BMLD) und die Schwelle war für komodulierte Rauschen höher als für unkorrelierte (”comodulation detection difference”, CDD). Der vorliegende Beitrag zeigt bei der Kombination von Komodulation und interauralen Unterschieden, dass diese beiden Effekte (CDD, BMLD) additiv auf eine Dezibel-Skala sind.
15:00	Temporal weighting of interaural level differences Bernhard Seeber, Amelia Jiménez Sánchez, Aswin Wijetillake, Marko Takanen [Abstract] Natural sounds, like speech, are amplitude modulated, exhibiting an onset, offset and often interim modulation maxima. Binaural information in interaural time differences (ITDs) is most heavily weighted at sound onsets and prior to modulation peaks. Here we studied if interaural level differences (ILDs) are also differently weighted across the modulation cycle. Tones with 4 kHz carrier frequency were sinusoidally modulated at 50, 100, and 200 Hz. The ILD was applied to a specific position of each modulation cycle within a short window. By using a spatial discrimination paradigm, a lateralization test, and by compensating for the long-term ILD we aimed to counter the caveat that applying an ILD during part of the modulation cycle also changes the long-term ILD. Results show that an ILD positioned at the rising flank of the modulation cycle is more efficient to lateralize the stimulus than when the same energy is spread across the total stimulus. An ILD positioned at either 30∘ or 60∘ had, on average, a bigger effect than at 90∘. We conclude that ITD- and ILD-based localization share a similar emphasis of binaural cues around modulation maxima, which is useful for localization of speech in reverberant environments. Supported by BMBF 01GQ1004B.
15:20	The ArtLab of the Max Plank Institute for Empirical Aesthetics: Technical conception and envisaged research questions. Alexander Lindau, Christoph Seibert, Fabian Greb, Melanie Wald-Fuhrmann [Abstract] The Max Plank Institute for Empirical Aesthetics (Frankfurt/Main) is a research institution recently initiated by the Max Plank Society. The institute joins researchers from the humanities and the sciences in order to explore the foundations and functions of aesthetic appreciation, practices and preferences of music and language/literature. The ArtLab is one of the institute’s core research facilities. It is a multi-purpose event location designed to host ecologically valid behavioral and physiological studies dealing with the aesthetic evaluation of live performances of music, literature, and performing arts as well as of their counterparts in audiovisual media. To this end, it features a performance hall with a capacity of 46 visitors and additional infrastructure required for the management of artistic events. Further facilities of the ArtLab allow for a synchronous registration of acoustic and optical information, behavior (facial expression, gestures, movements), peripheral physiological measures, and brain electrical potentials. Additionally, the ArtLab possesses convenient means for the computer-aided qualitative and quantitative interrogation of audience and performers. Finally, sound and video recording and editing facilities allow for the production of optoacoustic stimuli of professional quality. In our talk we will introduce the ArtLab’s technical design and give an overview on envisaged research questions.
16:20	Einfluss der Rotationsachse auf die wahrgenommene Ausrichtung einer Schallquelle Christina Imbery, Steven van de Par, Joerg Bitzer [Abstract] Das binaurale Hören ermöglicht dem Menschen neben der Lokalisation auch die Ausrichtung einer direktiven Schallquelle anzugeben. In einem Hörversuch wurde die wahrgenommene Ausrichtung eines Lautsprechers in einem Raum experimentell bestimmt. Der Lautsprecher drehte sich einmal um die Mittelachse am physikalischen Schwerpunkt und einmal um das akustische Zentrum nahe der Membran. Bei der Rotation um das akustische Zentrum sollte die Quellposition gleich bleiben. Bei einer Rotation um die Mittelachse ist eine stabile Quellposition nicht gegeben. In diesem Beitrag soll gezeigt werden, dass die Wahl der Rotationsachse der direktiven Schallquelle die wahrgenommene Quellausrichtung beeinflusst. Besonders für Lautsprecherausrichtungen im vorderen Bereich (± 90∘), bei dem der Lautsprecher dem Zuhörer zugewandt ist, unterscheiden sich die Probandenurteile zwischen den beiden Rotationsachsen. Bei einer Rotation um die Mittelachse ist der Winkel der wahrgenommenen Ausrichtung größer als der ermittelte Winkel bei einer Drehung um das akustische Zentrum. Eine mögliche Ursache könnte die zusätzliche Information einer Quellpositionsverschiebung, verursacht durch interaurale Pegel- und Laufzeitunterschiede beim Hörenden, sein.
16:40	Stimulus coherence influences sound-field localization and fusion/segregation of leading and lagging sounds Julian Grosse, Steven van de Par, Constantine Trahiotis [Abstract] The ability to localize sound sources in reverberant environments is dependent upon first-arriving information, an outcome commonly termed ”the precedence effect”. For example, in laboratory experiments, the combination of a leading (direct) sound followed by a lagging (reflected) sound is localized in the direction of the leading sound. This study was designed to measure the degree to which the interaural coherence of leading and lagging sounds, respectively, affected performance. The coherence of leading or lagging sounds was varied by either presenting a sound from a single loudspeaker or by presenting mutually uncorrelated versions of sounds from 5 adjacent loudspeakers. The listener’s task was to point to the perceived location of leading and lagging sources of sounds which were 10-ms long, low-pass filtered white noises, or 2-second long tokens of speech. The leading and lagging stimuli were presented either from speakers located directly in front of them or from speakers located +/- 45∘ to the right or left. The results indicate that leading coherent sounds influence perceived location more so than do leading incoherent sounds. This was true independent of whether sounds were Gaußian noises or tokens of speech.
17:00	The Influence of Dynamic Binaural Cues on Speech Intelligibility at Low and High Frequencies Jan Heeren, Giso Grimm, Volker Hohmann [Abstract] The amount of spatial release from masking is mainly determined by the change in interaural time difference (ITD) of the noise relative to the ITD of the signal. Accordingly, speech-in-noise with frontal speech presentation and noise from the front or back (S0N0 and S0N180 conditions) lead to similar detection and speech intelligibility thresholds. However, head movements can introduce dynamic binaural cues that may lead to a release from masking (RFM). In this study the effect of dynamic binaural cues on speech intelligibility was investigated for lowpass and highpass filtered signals to assess the influence of ITDs and interaural level differences (ILD). Movements were implemented as modulations of the nominal azimuths of the sound sources (S0N180, S0N0). These modulations were either in-phase or anti-phase for S and N. The stimuli were rendered using 11. order ambisonics with ’basic’ decoding, and presented via loudspeakers. Speech and noise signals were filtered at 1000 Hz (lowpass), 1500 Hz (highpass) or unfiltered. Results show a significant RFM with dynamic binaural cues for S0N0 in all filter conditions. For S0N180 only the unfiltered condition shows a significant RFM (funded by DFG FOR1732).
17:20	Spatial release from masking with small interaural time differences in normal-hearing and hearing-impaired listeners Gusztáv Lőcsei, Sébastien Santurette, Torsten Dau, Ewen Macdonald [Abstract] Hearing impairment negatively affects the amount of spatial release from masking (SRM) in speech intelligibility tests when target and maskers get spatially separated. While multiple studies have argued that SRM due to interaural timing differences (ITDs) remains intact for most hearing-impaired listeners with symmetric hearing loss, both aging and hearing impairment have been associated with reduced fidelity of binaural temporal fine structure (TFS) processing, reflected in, e.g., increased pure-tone ITD detection thresholds. This study further investigated the relationship between binaural TFS coding and SRM due to ITDs in the normal-hearing and hearing-impaired auditory system. Pure-tone ITD detection thresholds over a broad frequency range are compared with the amount of SRM due to small or large ITDs, or with the minimum ITD value with which SRM can be elicited. It is hypothesized that reduced binaural TFS coding imposes a limit on the amount of SRM due to small ITDs, or on the minimum ITD value with witch SRM can be triggered, while the amount of SRM might remain close to intact when triggered by large enough ITD values.
17:40	Limits of binaural decoloration investigated over ERB-based spectral manipulation Andreas Haeussler, Eleftheria Georganti, Steven van de Par [Abstract] When sound is reproduced inside a room, both ears receive different spectral content. It can be assumed that the brain uses this different spectral information arriving at each ear to balance spectral deviations over the frequencies associated with coloration. This effect is known as binaural decoloration. To investigate this effect more closely, simplified spectral shapes can be used to get insight into the underling process. In this contribution spectral shapes are designed to fluctuate with a constant rate on the ERB rate scale. To get a dichotic presentation, both ears receive the contrary spectral shape. While the energy increases in one ear, it decreases at the other ear and vice versa in a frequency-dependent manner. A listening test is conducted in order to measure the threshold for these spectral modifications to result in an unnatural sound. It is discussed whether the effect of binaural decoloration depends on the rate of this spectral manipulation.

Binaurales Hören (Poster)

Binaurales Hören (Poster)

15:40	Testing with Ears and Eyes – Eine freie Plattform für wissenschaftliche Hörversuche für iOS Christian Epe, Dieter Leckschat, Felix Nievelstein, Sabrina Skoda [Abstract] Wissenschaftliche Versuche werden häufig auf dem Papier oder mit Hilfe computerbasierter Versuchsplattformen durchgeführt. Dabei kann das Versuchsdesign je nach Fragestellung sehr unterschiedlich aussehen. Vorhandene Versuchsplattformen kommen teils schnell an ihre Grenzen, da ihnen die nötige Flexibilität fehlt. Oft bleibt einem Versuchsleiter nichts anderes übrig, als seine Software selbst zu schreiben, was entsprechende Programmierkenntnisse voraussetzt. Im günstigsten Fall kann er seine Software dann ein weiteres Mal verwenden, solange er das Versuchsdesign beibehält. Diese Problematik führte uns dazu eine modulare, intuitive Plattform zu erstellen, die es erlaubt, einen Versuch ohne Programmierkenntnisse schnell zu erstellen und durchzuführen. Die ursprünglich als Hörversuchsplattform gedachte IOS-App beinhaltet alle gängigen Elemente eines Hörversuchs. Im institutsinternen Einsatz stellte sich heraus, dass die App abhängig vom eingebrachten Content auch für andere Versuchsarten geeignet ist. Daher lautet der Name der App ”Testing with Ears and Eyes”, kurz ”TEE”. TEE erlaubt die Erstellung von wissenschaftlichen Versuchen ohne jegliche Programmierkenntnisse und bietet zudem ein hohes Maß an Flexibilität hinsichtlich eines Versuchsdesigns. Bei der parallelen Ausführung eines Versuchs auf mehreren Tablets ist eine Server-lose Synchronisierung der Daten dank drahtloser Direktkommunikation möglich. Die Besucher des Posters können die App vor Ort testen. Des Weiteren ist sie ab sofort im App Store frei verfügbar.
15:42	Individualisierung der HRTF: Ein Ellipsoidmodell zur Anpassung von interauralen Pegeldifferenzen Marcia Lins, Ramona Bomhardt, Janina Fels [Abstract] Zur Erzeugung virtueller Schallquellen über Kopfhörer werden oft kopfbezogene Übertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) von Kunstköpfen verwendet. Dabei kommt es häufig zu Lokalisationsfehlern oder auch Im-Kopf-Lokalisationen, die durch die fremde HRTF hervorgerufen werden. Aufgrund der Beugungs- und Reflexionseffekte der individuellen Kopf- und Pinnageometrie hat jeder Hörer eine individuelle HRTF, die sich von der des Kunstkopfes unterscheidet. Ausgehend von dem Ellipsoidmodell von Bomhardt et al. (DAGA 2014) wird in diesem Beitrag die Berechnung der interauralen Pegeldifferenzen mittels weniger geometrischer Daten der Versuchsperson vorgestellt. Dies kann zur individuellen Anpassung der interauralen Pegeldifferenzen nicht-individueller HRTFs genutzt werden. Eine subjektive Evaluierung des Verfahrens wird in Bomhardt et al. (DAGA 2016) vorgestellt.
15:44	HRTF Individualization: Investigations on the Influence of Adapted Binaural Parameters in the Localization Ramona Bomhardt, Marcia Lins, Janina Fels [Abstract] Wenn Außenohrübertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) von Kunstköpfen für die zur Erzeugung binauraler Signale verwendet werden, führt dies häufig zu Ungenauigkeiten in der Abbildung der Szene. Ein Grund hierfür ist, dass sich die Kunstkopf-HRTFs von den individuellen HRTFs des Hörers unterscheiden. Die Ursache liegt in der unterschiedlichen Geometrie des Kopfes und der Pinna und den sich daraus ergebenen Beugungs- und Reflexionseffekten. Soll dieser Unterschied minimiert werden, so können z.B. die interauralen Zeit- und Pegeldifferenzen des Schalldrucks zwischen den Ohren in der Übertragungsfunktion des Kunstkopfes auf den Hörer angepasst werden. Diese Anpassung der beiden Komponenten wird anhand eines Ellipsoid-Models (Lins et al., DAGA2016), das den Kopf des Hörers repräsentiert, durchgeführt. Da nicht nur diese Differenzen bei unterschiedlichen Personen abweichen können, sondern auch spektrale Anteile, wird anhand eines Hörversuches der Einfluss einer veränderten Zeit- und Pegeldifferenz auf die Lokalisation im Vergleich zur Lokalisation mit individuellen HRTFs untersucht.
15:46	Variance in Measured Binaural Room Transfer Functions of Individuals Stephan Werner, Martina Böhme, Thomas Mayenfels, Florian Klein [Abstract] Binaural synthesis systems allow the reconstruction of an acoustic environment by employing recorded head-related transfer functions or binaural room transfer functions (BRTF’s). The aim is to create a plausible and immersive auditory illusion. The perceived quality features such as localization, externalization, coloration, or spatial presence should be comparable to those of a real listening situation. The perceived quality depends among others on the personalization of the binaural resynthesis. This contribution presents an analysis of individually measured BRTF’s. The aim is to investigate for what frequency ranges particularly large individual differences or slight differences occur. To this end, the individual BRTF’s of 25 test persons are recorded for several directions in the horizontal plane and two rooms with different acoustic properties. Additionally, a common transfer function is determined by averaging all measured transfer functions. The common transfer function is subtracted from the individual transfer functions to provide a more detailed insight into the individual differences. Moreover, the differences were analyzed separately for the direct sound and the reverberation.
15:48	Investigation on Localization Performance Using Smoothed Individual Head-Related Transfer Functions Janina Fels, Ramona Bomhardt, Florian Pausch [Abstract] Ein charakteristisches Merkmal kopfbezogener Außenohrübertragungsfunktionen (HRTF-Datensatz) sind schmalbandige spektrale Einbrüche, die vor allem durch Resonanzen in der Concha verursacht werden. Der resultierende Dynamikbereich des HRTF-Datensatzes kann bei der Wiedergabe binauraler Signale über Lautsprecher mit Übersprechkompensationsfiltern für das Wiedergabesystem problematisch sein. Im Allgemeinen kann einer möglichen Überbelastung des Wiedergabesystems durch die Einschränkung des Dynamikbereiches mittels spektraler Glättungsalgorithmen entgegengewirkt werden. In diesem Beitrag soll die Auswirkung von komplexer Glättung im Frequenzbereich mit unterschiedlichen Filtern konstanter relativer Bandbreite als auch räumlicher Glättung über orthonormale Basisfunktionen, den Kugelflächen-funktionen, auf die Schallquellenlokalisation untersucht werden. Insbesondere bei der Verwendung von Filtern großer Bandbreite bzw. bei einer geringen Anzahl an Kugelflächenfunktionen ändert sich das Spektrum des HRTF-Datensatzes wesentlich, wodurch sich die wahrgenommene Richtung der Schallquelle verschiebt. Die Ausprägung dieses Effekts wird in einem Lokalisationsexperiment mit individuell gemessenen HRTF-Datensätzen mittels Zeigermethode untersucht.
15:50	Probabilistic 2D localization of sound sources using a multichannel bilateral hearing aid Joachim Thiemann, Steven van de Par [Abstract] In the context of localization for Computational Auditory Scene Analysis (CASA), probabilistic localization is a technique where a probability that a sound source is present is computed for each possible direction. This approach has been shown to work well with artificial head signals provided the location of the sources to be localized is in front of the user and approximately on the same plane as the ears. Modern hearing aids use multiple microphones to perform array processing, and in a bilateral configuration, the extra microphones can be used by localization algorithms to not only estimate the horizontal direction (azimuth), but vertical direction (elevation) as well, thereby also resolving the front-back confusion. In this work, we present three different approaches to use Gaussian Mixture Model classifiers to localize sounds relative to a multi-microphone bilateral hearing aid. One approach is to divide a unit sphere into a nonuniform grid and assign a class to each grid point; the other two approaches estimate elevation and azimuth separately, using either a vertical-polar coordinate system or an ear-polar coordinate system. The benefits and drawbacks in terms of performance, computational complexity and memory requirements are discussed for each of these approaches.

Blasen und Kavitation

Blasen und Kavitation

Sitzungsleitung:

R. Mettin, Univ. Göttingen, Drittes Physikalisches Institut, Göttingen

12:00	Advances in Modelling of laser induced cavitation bubble dynamics and cavitation shock waves with the Finite Volume Method Max Koch, Christiane Lechner, Fabian Reuter, Robert Mettin, Werner Lauterborn [Abstract] Significant advances have been accomplished in the field of modelling single cavitation bubble dynamics with the Finite Volume Method. The large variation of temporal and spatial scales as well as the extreme conditions in and around the bubble when it expands and collapses strongly are the main reasons for research challenge since decades in the field of modelling of cavitation dynamics. The numerical method presented employs an extended code based on the open source software package OpenFOAM, which was successfully altered to deal with strong bubble collapses. It can resolve most of the challenges, including topology changes of the bubble. It furthermore incorporates nonlinear acoustical phenomena such as shock wave emission and reaction of the bubble towards strong acoustic excitation. The results of the recent publication on detailed modelling of non-spherical, single bubble dynamics is presented, as well as latest research work on the emission and influence of shock waves and acoustic excitation. The calculations are compared to existing experiments.
12:20	Experimental Verification of the Distribution Funktion of the Cavitation Noise Andreas Hertz-Eichenrode, Christoph Jung, Reinhard Sobotta, Andreas Richter [Abstract] Häufig wird angenommen, dass das Kavitationsrauschen oberhalb der Kavitationsschwelle einem bandbegrenzten, ”weißen” Rauschen entspricht. Diese Annahme wird durch Modellannahmen und Messungen überprüft. Dazu werden die Spektren des Kavitationsrauschens in unterschiedlichen Frequenzbereichen untersucht und mit digitalem Rauschen verglichen. Außerdem wird der Einfluss der unterschiedlichen Modulationsformen des Ultraschalls auf die Verteilungsfunktion dargestellt.
12:40	Auflösung der Blasengrößenverteilung nach Phasenlage in akustischer Kavitation Khadija Ayaz Bustami, Julian Eisener, Robert Mettin, Sergey Lesnik, Gunther Brenner [Abstract] The bubble size distribution in an acoustic cavitation structure in a bath reactor driven at 25 kHz is measured by high-speed videography. Due to the recording being faster than the acoustic frequency, different phases of the bubble oscillations are resolved. After image processing, momentary bubble sizes and numbers can be evaluated. The distribution of bubble equilibrium radii is derived on the basis of a numerical single bubble model. Furthermore, the distribution for different acoustic driving phases is checked for quasi-stationarity over longer time intervals. Preliminary results show roughly exponentially decaying bubble numbers over bubble radii. Statistics appear similar even after longer observation time intervals, pointing to quasi- stationarity bubble distributions.
14:20	Modellierung der Akustischen Kavitation mithilfe des Euler- Lagrange Ansatzes Sergey Lesnik, Gunther Brenner, Khadija Ayaz Bustami, Robert Mettin [Abstract] Anwendung der durch Ultraschall erzeugten Kavitation in Verfahrenstechnik erlaubt eine Vielzahl von chemischen Reaktionen zu beschleunigen. Die chemischen Reaktoren werden für diese Anwendung meistens nicht angepasst. Außerdem fehlen die Tools, welche eine entsprechende Auslegung ermöglichen könnten. Ein Löser, der die Ultraschall-Kavitation vorhersagen kann, wird in OpenFOAM erstellt. In der akustischen Kavitation auftretende Phänomene weisen Unterschiede von mehreren Größenordnungen in zeitlichen und räumlichen Skalen auf. Aus diesem Grund wird ein Modellierungs- Ansatz verfolgt, welcher die Physik ausreichend genau abbildet und Berechnungen mit relativ niedrigen Rechnerkapazitäten erlaubt. Die Akustik wird im Frequenzbereich abgebildet. Das verwendete Modell benutzt Keller-Miksis Gleichungen um die Dämpfung der akustischen Wellen durch Kavitation zu berücksichtigen. Die Blasendynamik wird mithilfe des Euler-Lagrange Ansatzes berechnet. Die Ergebnisse werden mit experimentellen Daten verglichen und zur Diskussion gestellt.
14:40	Ultraschallunterstützte Metallabscheidung Markus Kauer, Valentina Belova-Magri, Carlos Cairós, Hans-Jürgen Schreier, Robert Mettin [Abstract] Die stromlose Metallabscheidung auf nichtleitenden Substraten ist ein wichtiger Schritt bei der Leiterplattenherstellung. Durch die leitfähige Metallschicht ist es im Folgenden möglich Kupfer oder andere Metalle elektrolytisch abzuscheiden. Die Anwendung von Ultraschall auf die stromlose Metallabscheidung hat u. a. einen Einfluss auf die Abscheidungsgeschwindigkeit, die Kristallgröße und die Haftung auf dem Substrat. In dieser Arbeit verwendeten wir eine Hochgeschwindigkeitskamera, um den Kavitationsprozess und die Strömungen an der Substratoberfläche während der stromlosen Abscheidung zu beobachten. Die inhomogene Verteilung des Schallfeldes im Reaktor wird diskutiert. Hierbei untersuchten wir die Verteilung der Kavitationsblasen auf die Substrate mittels Sonochemolumineszenz (0,1 mM Luminollösung, pH=11,0) und Sonolumineszenz (3 M NaCl-Lösung, Argon). Der Einfluss der Position des Substrates, nämlich der Abstand und der Winkel zum Transducer, auf die Kavitationsaktivität an der Probenoberfläche werden besprochen.
15:00	Untersuchungen der Blasendynamik und der chemischen Eigenschaften niederfrequenter Kavitation Julia Schneider, Robert Mettin [Abstract] Niederfrequente Kavitation steht für die Bildung, den Wachstum und Kollaps von Gasblasen in Flüssigkeiten bei einer Anregungsfrequenz im Hz Bereich. Der markanteste Unterschied zu den ausgiebig untersuchten Kavitationsblasen im kHz Bereich liegt in dem Blasenradius, dieser liegt im mm Bereich am Expansionsmaximum und im µm Bereich am Kollapspunkt. Folglich ergibt sich die Möglichkeit das Blaseninnere, bestehend aus Gas, Wasserdampf und bei bestimmten experimentellen Bedingungen aus ionisiertem Gas (Plasma [1]), am Kollapspunkt genauer zu untersuchen. Die erste Herausforderung besteht in dem experimentellen Aufbau einer Anlage, die Kavitationsblasen im 10 bis 70 Hz Bereich erzeugen kann. Pionierarbeit leistete in dieser Hinsicht Martin Hund im Jahre 1969 [2], der in einer Druckkammer mm große Blasen bei einer Anregungsfrequenz von 35 Hz erzeugte. Außer der Blasendynamik, deren Vergleich mit einem theoretischen Modell der Blasendynamik liegt der Schwerpunkt der Untersuchungen auf der chemischen Aktivität der Blasen. [1] S. Khalid, B. Kappus, K. Wenninger, J. S. Putterman, Opacity and Transport Measurements Reveal That Dilute Plasma Models of Sonoluminescence Are Not Valid, Phys. Rev. Let., 108(10):104302, 2012 [2] M. Hund, Untersuchungen zur Einzelblasenkavitation bei 10 Hz in einer wassergefüllten Druckkammer, Acustica, 21(5):269-282, 1969
15:20	Observation of Bi-stable and Chaotic Bubble Dynamics Robert Mettin, Carlos Cairós, Eduard Batyrshin [Abstract] The dynamics of an acoustically driven spherical bubble can be involved due to the nonlinear equations of motion. Numerical calculations show a variety of nonlinear phenomena, reaching from generation of harmonics to different bifurcations, multi-stability, and deterministic chaos. However, preparation and observation of such dynamical details in single bubble trap experiments remains difficult, mainly because of parameter restrictions. Here we report on recordings of individual bubbles in multi-bubble fields in acids that exhibit the predicted bi-stability, i.e. a hysteretic behavior of large and small oscillation amplitude. The hysteresis is coupled to distinct spatial motion and partly to sonoluminescence emissions. In one observed case, apparently chaotic volume oscillations occur. The findings serve for experimental validation of spherical bubble models.

Blasen und Kavitation (Poster)

Blasen und Kavitation (Poster)

Organisation:

R. Mettin, Univ. Göttingen, Drittes Physikalisches Institut, Göttingen

15:40

Hörbarmachung von Ultraschallsignalen Peter Holstein, Nicki Bader, Andreas Tharandt, Ronald John, Sebastian Uziel, David Januszko, Tino Hutschenreuther [Abstract] Ultraschallsignale werden oft in den hörbaren Bereich transformiert. Die hörbargemachte Information dient der akustischen Überwachung von Prüfabläufen in der Instandhaltung. Anwendungsbeispiele aus dem Maschinenbereich reichen von der Diagnose von Schäden in Kugel- und Gleitlagern, der Überwachung von Schmierungszuständen bis hin zur akustischen Bewertung von Leckagen und elektrischen Entladungsvorgängen. Im bioakustischen Bereich ist es von Interesse, einen hörbaren Eindruck der akustischen Vorgänge im höheren Frequenzbereich zu bekommen. Ein bekanntes Beispiel sind Fledermausdetektoren. Diese haben mit den Ultraschallprüfgeräten für technische Anwendungen gemein, dass die Ultraschallsignale nur schmalbandig um eine Trägerfrequenz registriert werden. Die Hörbarmachung erfolgt durch ”Heruntermischen” mittels Heterodynverfahren. Diese Methode ist verbreitet und lässt sich mit einfachen Mitteln analog realisieren. Der wesentliche Nachteil dieser Herangehensweise besteht darin, dass Ultraschallsignale, die in einem breiten Frequenzbereich vorliegen, nicht adäquat bewertet werden können, da wesentliche Frequenzinhalte verloren gehen. Ultraschallsignale, die mit entsprechenden Abtastraten und breitbandigen Sensoren erfasst werden, bieten das Potenzial, den gesamten physikalisch relevanten Frequenzbereich einer Hörbarmachung zu unterziehen. Die Charakteristik des Zeitverlaufs muss dabei erhalten bleiben. Im Beitrag wird die Realisierung mittels eines Vocoderverfahrens mit großem Skalierungsfaktor vorgestellt. Der Unterschied der Verfahren bezüglich des Höreffekts und des Informationsgehaltes wird an Test- und Beispielsignalen verdeutlicht.

15:42

Bestimmung der Porosität von Faserverbundwerkstoffen durch spektrale und statistische Auswertung von Ultraschallsignalen Ute Rabe, Ines Veile, Jochen Kurz, Hans-Georg Herrmann [Abstract] Mit steigendem Einsatz von Faserverbundwerkstoffen in der Luftfahrtindustrie gewinnen schnelle und robuste Prüfverfahren zur Sicherung der Qualität im Herstellungsprozess zunehmend an Bedeutung. Ein typischer Fehler in polymeren Faserverbunden sind Poren, die sich während des Aushärteprozesses im Polymerharz zwischen den Fasern oder Faserbündeln bilden. Schon seit den 1970er Jahren ist bekannt, dass frequenzabhängige Ultraschallschwächung sowie Änderung der Phasengeschwindigkeit von der Porosität von Faserverbundwerkstoffen abhängen. Hierbei wird bevorzugt in Transmission gemessen, das heißt, das Laminat wird z.B. in Tauchtechnik in einem Wasserbad zwischen einem Sender und einem Empfänger positioniert, und der durch das Bauteil transmittierte Ultraschallpuls wird mit einem Referenzsignal verglichen. Alternativ kann in Puls-Echo Technik die Amplitude des Rückwandechos ausgewertet werden. Diese Methoden stoßen jedoch bei hoher Porosität von über 4% Volumengehalt an ihre Grenzen. Daher wurden hier spektrale Methoden der Signalauswertung, eine Methode aus der akustischen Signalverarbeitung - die lineare Prädiktion (engl. Linear Predictive Coding, LPC) - , sowie eine statistische Bewertung der Ultraschallamplitude herangezogen. Anhand von zwei Probensätzen mit Laminaten unterschiedlicher Porosität konnte untersucht werden, welche Methode im praktischen Einsatz nutzbar ist, um auch Proben mit hohen Porositäten quantitativ zu bewerten. Wie hier gezeigt werden wird, eignete sich die statistische Analyse der Ultraschallamplitude mit einer vorgeschalteten Filterung besonders gut.

Gesamtlärm: Quellenübergreifender Lärmschutz

Gesamtlärm: Quellenübergreifender Lärmschutz

Sitzungsleitung:

R. Heinecke-Schmitt, SMUL Umweltministerium Sachsen, Dresden D. Schreckenberg, ZEUS GmbH, Hagen M. Jäcker-Cüppers, Arbeitsring Lärm der DEGA ALD, Berlin

12:00	Einführung in die Problematik des Gesamtlärms Michael Jäcker-Cüppers [Abstract] Mit diesem Übersichtsvortrag soll in die Strukturierte Sitzung des ALD zum Gesamtlärm eingeführt werden. Eingangs wird die Mehrfachbelastung durch Geräusche verschiedener Quellen als vorherrschende Realität dargestellt. Es wird ein Überblick gegeben, inwieweit die kumulierte Einwirkung durch Geräusche Gegenstand des Immissionsschutzrechts und der Rechtsprechung ist. Die Probleme mit der gegebenen Realität einer separierten Behandlung der Lärmquellen werden beschrieben und Initiativen zur Lösung des Problems der Mehrfachbelastung, auch im historischen Überblick, gegeben.
12:20	Aktuelle Erkenntnisse zur kombinierten Wirkung von Geräuschen Jördis Wothge [Abstract] Die aktuelle Umweltbewusstseinsstudie des Umweltbundesamts zeigt, dass immer mehr Menschen nicht nur durch eine einzelne sondern durch eine Kombination aus Geräuschquellen belastet sind. Die Lärmwirkungsforschung postuliert, dass eine energetische Addition unterschiedlicher Belastungsgrößen möglicherweise nicht hinreichend ist, um die Lärmsituation sachgerecht darzustellen. Das Thema kombinierter Geräuschquellen ist daher von hoher Relevanz, da nur eine wirkungsspezifische, gesamtheitliche Betrachtung die Geräuschbelastung und deren Auswirkungen auf die Bevölkerung nachhaltig abbilden kann. Daher ist es notwendig, ein umfassendes Berechnungs- und Bewertungsverfahren zu entwickeln. Es wird der aktuelle Erkenntnisstand hinsichtlich der kombinierten Wirkungen von Geräuschen präsentiert und diskutiert.
12:40	Belästigungswirkung der Kombination von Fluglärm mit Straßen- oder Schienenverkehrslärm – Eine Untersuchung im Rahmen des NORAH-Forschungsverbundprojekts Dirk Schreckenberg, Jördis Wothge, Ulrich Möhler, Rainer Guski [Abstract] In den Jahren 2011 bis 2015 wurde im Rhein-Main-Gebiet im Umfeld des Frankfurter Flughafens Frankfurt sowie teilweise an den Flughäfen Berlin-Brandenburg, Köln/Bonn und Stuttgart die NORAH-Studie zur Wirkung von Verkehrslärm (Noise-Related Annoyance, Cognition, and Health) durchgeführt. Es wurden dabei die Wirkungen von Verkehrslärm auf die Lärmbelästigung, Schlafstörungen, Blutdruck, Erkrankungsrisiken bezogen auf Herz-Kreislauferkrankungen, Depression und Brustkrebs in der betroffenen Bevölkerung sowie die geistige Leistung und Lebensqualität von Grundschulkindern untersucht. Unter anderem wurde dabei die Belästigungswirkung der Mehrfachbelastung betroffener Anwohnerinnen und Anwohner aus dem Rhein-Main-Gebiet durch die Kombination von Flug- und Straßenverkehrslärm (N = 4.905 Teilnehmende) sowie die Kombination von Flug- und Schienenverkehrslärm (N = 4.777) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Belästigung durch die einzelne Quellenart kaum durch die zweite Verkehrsart beeinflusst wird. Weiterhin zeigt sich, dass die Gesamtlärmbelästigung einerseits mit dem energetisch summierten Gesamtgeräusch-Pegel (LpAeq,24h) als auch dem entsprechenden Einzelpegel für Luftverkehrsgeräusche allein korreliert, während dies für die zweite Quelle, d.h. Straßen- oder Schienenverkehrsgeräusch nicht immer gilt. Das heißt, über den gesamten untersuchten 24-Stunden-Dauerschallpegelbereich hinweg wird das Gesamtlärmbelästigungsurteil durch die am stärksten belästigende Lärmquelle determiniert, im vorliegenden Fall durch den Fluglärm. Allerdings spielt auch - in geringem Maße - das Pegelverhältnis der beiden Quellen eine Rolle.
14:20	Ergebnisse der ersten Gesamtlärm-Kartierung für ganz Hessen Martin Jäschke [Abstract] Welche Aussagen liefern Gesamtlärm-Kartierungen? Wie lassen sich Gesamtlärm-Karten für die Lärmbekämpfung und den Schutz Ruhiger Gebiete nutzen? Die Fragen werden für einige besonders praxisrelevante Beispiele beantwortet. Grundlage des Vortrages ist eine private Lärmkartierung des gesamten Bundeslandes Hessen nach der Umgebungslärm-Richtlinie, die unabhängig von der amtlichen Kartierung erfolgte und weit über diese hinausgeht. Denn im Gegensatz zu dieser wurden sämtliche Straßen- und Schienenwege sowie der Großflughafen Frankfurt berücksichtigt. Der Gesamtlärm wurde u.a. nach VDI 3722-2 berechnet. Die Lärm-Berechnungen werden auch mit Lärm-Messungen und Soundscape-Ansätzen verglichen.
14:40	Lärmaktionsplanung als Instrument für den Schutz vor Gesamtlärmschutz in der nachhaltigen europäischen Stadt Wolfgang Eberle [Abstract] Für gesunde Wohn- und Lebensverhältnisse in den Städten ist Lärmschutz eine Voraussetzung. Dies gilt umso mehr, als nach der Charta von Leipzig funktionsgemischte und räumlich geschlossene Innenstädte durch Innenstadtverdichtung fortentwickelt werden sollen. Bereits heute sind Millionen von Menschen in Deutschland Gesundheitsgefährdungen durch Lärm ausgesetzt, viele weitere werden von Lärm belästigt. Dies trifft zuerst jene, die nicht über Mittel verfügen, dem Lärm auszuweichen. Auch nach Auffassung des Bundesverwaltungsgerichtes ist das Lärmschutzsystem durch ein Nebeneinander von Regelwerken gekennzeichnet und überkommen. Gerade dort, wo der größte Handlungsdruck besteht, bei bestehenden Verkehrswegen, fehlen Schutzbestimmungen gänzlich. Ohne Ausgleich der Lasten zahlen den Preis dafür die Lärmbetroffenen, das Gesundheitssystem und die Allgemeinheit. Unzureichende Lärmschutzgesetze treffen nicht nur die Betroffenen, sondern stellen die Rechtssicherheit in Frage und gefährden dadurch auch Erhalt und Modernisierung der Verkehrsinfrastruktur. Seit der TA Lärm von 1968 und dem Bundes- Immissionsschutzgesetz von 1974 haben sich deren Regelungen in vielen Bereichen bewährt. Die Lärmkartierung nach der europäischen Umgebungslärmrichtlinie stellt gerade in jenen Bereichen großen Handlungsbedarf fest, wo nationale Schutzgesetze fehlen. Die Kommunen, die eine Hauptlast des Lärmschutzes zu tragen haben, benötigen eine wirksame Unterstützung. Es ist deshalb notwendig, dass die Gesetzgebung auf die Anforderungen reagiert und politische Zusagen für einen besseren Lärmschutz eingelöst werden.
15:00	[Abstract] Auch auf der Verkehrsministerkonferenz vom 8./9. Okt. 2015 in Worms mußte erneut nach derjenigen aus dem Vorjahr (1./2. Okt. 2014 in Kiel) der Beschluß gefaßt werden, den Bund zu bitten, eine rechtliche Grundlage für eine verkehrsübergreifende Schallberechnung zu schaffen. Obwohl das BImSchG den Schutz vor Gesamtlärm bezweckt, wird durch die 16. BImSchV für den Neubau und die wesentliche Änderung von Verkehrswegen (= Verkehrslämrschutzverordnung) nur der neu zu bauende oder wesentlich geänderte Verkehrsweg singulär betrachtet. Die Rechtsprechung muß sich daher immer noch mit Einzelfallbetrachtungen helfen, was weder aus verkehrlicher Sicht noch aus Sicht des Lärmschutzes zufriedenstellend ist. Wird der kritische Bereich der Gesundheitsgefährdung erreicht, fordert sie entgegen der 16. BImSchV eine Summenpegelbildung (so bereits das BVerwG 1996 in BVerwGE 101, 1, (9ff). Eine erfolgreiche Lärmminderung benötigt jedoch verbindliche Grenzwerte für Gesamtlärmbelastungen. Problematisch ist hierbei, die verschiedenen Arten von Verkehrslärm (Straße, Schiene, Fluglärm) einheitlich zu bewerten. Anhand der aktuellen Rechtsprechung seit November 2013 soll aufgezeigt werden, ob insofern neue Ansätze in der Jurisprudenz zu verzeichnen sind, z.B. durch Heranziehung der VDI 3722.
15:20	Mehrfachbelastung durch Lärm – Kompensation als planerischer Ansatz Jochen Richard [Abstract] Derzeit werden verschiedene Ansätze entwickelt, Mehrfachbelastungen zu identifizieren und zu quantifizieren. Das Ziel, die Kosten für den Lärmschutz anteilig auf die Verursacher zu verteilen, setzt voraus, dass diese freiwillig an einem solchen Verfahren mitwirken, so lange es keine ge-setzliche Grundlage gibt. Pragmatische Planungsansätze, Mehrfachbelastungen auch ohne die Mitwirkung der einzelnen Verursacher entgegenzuwirken, haben in Lärmaktionsplänen bisher wenig beachtete Bedeu-tung. Das sind vor allem Planungsansätze, die mit kompensatorischen Maßnahmen dazu beitra-gen, die Gesamtlärmbelastung für die Betroffenen zu reduzieren. Zwei Fallbeispiele: 1. Wenn an der Lärmquelle Schienenverkehr (auf absehbare Zeit) keine Maßnahmen zu erwar-ten sind, können Maßnahmen an der Lärmquelle Straßenverkehr dazu beitragen, die Gesamt-lärmbelastung kurz- bis mittelfristig zu verringern. Damit wird der Hauptlärmverursacher Bahn nicht aus der Verantwortung für zukünftige Maßnahmen entlassen, da sein Beitrag unverändert hoch bleibt. Dieses Vorgehen kann auch dann sinnvoll sein, wenn vom Straßenverkehr selbst keine Belastungen über den Auslöse- oder Grenzwerten ausgehen. 2. Insbesondere bei hohen Mehrfachbelastungen gibt immer wieder den dann vertretbaren Fall, einen Lärmkonflikt dadurch zu lösen, die betroffene, empfindliche Nutzungen abzusiedeln. Ein ”Herauskaufen” wird hier die Ausnahme sein, sondern es geht vielmehr um eine in der Stadt-entwicklung langfristig angelegte, strategische Ansiedlungspolitik, die in der Bauleitplanung verankert ist.
15:40	Gesamtlärmbetrachtung - Probleme und Lösungsansätze bei der praktischen Umsetzung Urs Reichart, Petra Kocken [Abstract] Für die im Alltag auftretenden Schallquellen existieren verschiedenartige Gesetze, Verordnungen und untergesetzliche Regelwerke deren Zusammenspiel in der praktischen Umsetzung eine Gesamtlärmbetrachtung erschwert. Dies zeigt sich bei planerischen Aspekten, der Lärmberechnung und -bewertung, sowie der Umsetzung und Abrechnung der Schallschutzmaßnahmen. Der Vortrag zeigt anhand von Beispielen Probleme auf und stellt mögliche Lösungsansätze dar.
16:00	Gesamtlärmbetrachtung in verdichteten Innenstädten Regina Heinecke-Schmitt [Abstract] Um sich einer - seit langem geforderten - akzeptorbezogenen Gesamtlärmbetrachtung zu nähern, werden z.Z. verkehrsträgerübergreifende Ansätze zur Bewertung von Schallimmissionen diskutiert. Regelungen zur Berücksichtigung des Gesamtlärms aus verschiedenen Lärmquellen setzen Änderungen im Lärmschutzrecht voraus, das bisher durch eine Vielzahl quellenbezogener Anforderungen gekennzeichnet ist. Die maßgeblichen Immissionsricht- bzw. -grenzwerte gewährleisten zwar für jede Lärmart, dass gesundheitsgefährdende Beurteilungspegel deutlich unterschritten werden; bei einer Summierung verschiedener Lärmquellen kann die Belastung aber durchaus den Bereich einer Gesundheitsgefährdung erreichen. In einem ersten Schritt soll - gemäß Koalitionsvertrag - bei Lärmschutzmaßnahmen der Gesamtlärm von Straße und Schiene betrachtet werden. Damit würde zumindest für diese beiden Lärmquellen ermöglicht, in Planfeststellungsverfahren auch Lärmeinwirkungen des jeweils anderen Emitenten zu berücksichtigen. Da sich Straßen- und Schienenlärm hinsichtlich Belästigungswirkung, möglicher Lärmminderungsmaßnahmen und Zuständigkeiten unterscheiden, sind noch zahlreiche Schwierigkeiten zu überwinden. Diese Bemühungen werden derzeit von Forderungen konterkariert, die auf eine deutliche Absenkung des Schutzniveaus gerade in mehrfach lärmbelasteten Gebieten abzielen. Die vorgeschlagenen Regelwerksänderungen sollen eine weitere Verdichtung von Innenstädten ermöglichen, lassen dabei jedoch wesentliche Anforderungen an lebenswerte und zukunftsfähige Wohnbereiche außer Acht. Der Vortrag gibt einen Überblick über die aktuellen Entwicklungen der Normsetzung und stellt sie den normativen Änderungen gegenüber, die aus Sicht der Ermittlung und Bewertung von Gesamtlärm erforderlich sind.

Hydroakustik: Quellenidentifikation, Schallausbreitung, Kommunikation

Hydroakustik: Quellenidentifikation, Schallausbreitung, Kommunikation

Sitzungsleitung:

J. Abshagen, Wehrtechnische Dienststelle 71, FWG, Eckernförde I. Schäfer, Wehrtechnische Dienststelle 71, Eckernförde

15:20	Anomale Kohärenz in der turbulenten Umströmung eines Unterwasserkörpers Jan Abshagen, Dennis Küter, Volkmar Nejedl, Gerd Pfister [Abstract] Die von einer turbulenten Grenzschicht erzeugten Druckschwankungen auf der Wand eines umströmten Körpers führen durch Anregung der mechanischen Wandstruktur zur Entstehung von Schall im Inneren des Körpers. Dieser strömungs-induzierte Schall äußert sich z.B. als sogenanntes Eigenstörgeräusch von hydroakustischen Sensoren. Die für die Anregung der Struktur wichtigen raumzeitlichen Kohärenzeigenschaften sowie die unterliegende Phasenstatistik der turbulenten Wanddruckschwankungen wurden in Experimenten in einem Wassertunnel sowie mittels eines Schleppkörpers in See untersucht. Abweichungen vom exponentiellen Abfall in der Kohärenzfunktion werden anhand der statistischen und dynamischen Eigenschaften der unterliegenden Phasen- Fluktuationen diskutiert.
15:40	Übersicht und Vergleich der Ergebnisse von Verfahren zur Ermittlung des rückgestreuten Schalldruckpegels von dünnwandigen Strukturen im Fernfeld Ralf Burgschweiger, Ingo Schäfer, Martin Ochmann [Abstract] Im Bereich der Unterwasserakustik ist der rückgestreute Schalldruckpegel im Fernfeld ein wesentliches Element zur Bestimmung der sog. Signatur der betrachteten Objekte, die in der Regel aus dünnwandigen elastischen Strukturen bestehen, die mit Wasser oder Luft gefüllt sind. Der Beitrag stellt die derzeit gängigen Verfahren (direkte und indirekte Randelemente-Methode mit verschiedenen Löservarianten, Raytracing und Finite Elemente Methode) kurz vor und erläutert deren Eigenschaften und Grenzen. An Strukturen mit unterschiedlichen Formen und Materialien werden die mit Hilfe selbst implementierter Verfahren und kommerzieller Produkte erhaltenen Resultate vorgestellt und hinsichtlich Qualität, Genauigkeit und Lösungsaufwand bewertet.
16:40	Untersuchung der Variabilität der Unterwasserschallausbreitung in der Nordsee Frank Gerdes, Max Görler [Abstract] Im September 2014 wurden von der WTD 71 Schallausbreitungsversuche mit einem vom Schiff abgehängten elektrischen Sendewandler und einer AirGun durchgeführt. Aufgezeichnet wurden die Unterwassersignale entweder mit einer bei der Forschungsplattform FINO3 installierten Hydrofonkette und/oder mit mehreren auf dem Meeresboden abgesetzten akustischen Messsystemen. Letztere wurden von der Firma DW-ShipConsult GmbH im Auftrag des Bundesamtes für Naturschutz betrieben. Die gemeinsam durchgeführten Versuche haben einen umfangreichen und interessanten Datensatz ergeben, mit dem sowohl die zeitliche als auch die räumliche Variabilität der Unterwasserschallausbreitung untersucht werden kann. In diesem Beitrag liegt der Schwerpunkt auf der Untersuchung der zeitlichen Variabilität. Mit dem Sendewandler wurde mit einer Wiederholrate von 60 Sekunden eine 30 Sekunden lange Sequenz aus 117 identischen PRBS (Pseudo-Random-Binary-Signal) Signalen gesendet. Innerhalb von 30 Sekunden wird der Schallkanal also 117 Mal vermessen. Mit Hilfe der Matched- Filter Analyse erhält man 117 Impulsantworten des Schallkanals. Aus diesen lässt sich ablesen, über welche Wege sich der Schall zwischen Sender und Empfänger ausgebreitet hat. Ähnliche Ergebnisse wurden bereits 2014 auf der DAGA vorgestellt. Der nun vorliegende, deutlich umfangreichere Datensatz erlaubt weitergehende Aussagen. Insbesondere soll die zeitliche Variabilität der Mehrwegeausbreitung bzgl. ihrer Abhängigkeit von Seegang und dem Ort der Messung dargestellt werden.
17:00	Zielmaßreduzierende U-Bootsform Tom Avsic [Abstract] Der große Vorteil eines U-Bootes für militärische Zwecke ist dessen Möglichkeit, verdeckt zu handeln. Zu Beginn der militärischen Nutzung von U-Booten stand die enorme Reduzierung der sichtbaren Signatur im Vordergrund, doch schon bald wurde die gute akustische Schallleitung des Meeres zur Auffindung von U-Booten genutzt. Aktive und passive Sonare können zur U-Bootjagd eingesetzt werden. Die passiven registrieren den vom Boot abgestrahlten Eigenschall während die aktiven ein Schallsignal aussenden und auf eine Reflexion des U-Bootes warten. In der Vergangenheit wurden die konventionellen U-Boote zunehmend leiser, so dass eine Detektion der modernen U-Boote mit den passiven Sonaren kaum noch möglich ist. Diese Tatsache führte dazu, dass neue multistatische Suchmechanismen entwickelt wurden, die bereits aus einem reinen Demonstratorstadium hinaus sind. Die multistatische U-Bootjagd kann den bisherigen operativen Vorteil der U-Boote stark einschränken, so dass die U-Bootwerften wiederum über eine Reduktion der akustischen Rückstreuung nachdenken. Eine Möglichkeit ist es, die bereits bei Flugzeugen und Oberflächenschiffen benutzten Methoden zur Reduktion der Radarrückstreuung auf den Unterwasserschall und U-Boote zu übertragen. Das Potential dieser Technik soll anhand des Beispiel-U-Bootes BeTSSi gezeigt werden.
17:20	Kreisarray zur Richtungsbestimmung akustischer Signale Edgar Schmidtke [Abstract] Für moderne Anwendungen in der Hydroakustik ist die Bestimmung der Richtung, aus der ein akustisches Signal kommt, von großer Bedeutung. Ein erprobtes Mittel dazu ist der Einsatz linearer Antennen. Der Geräteaufwand dazu ist recht hoch und erfordert meist ein schleppendes Schiff unter Fahrt. Eine Alternative stellen Kreisarrays dar, die mit geringerem Aufwand betrieben werden können. Dazu wurde ein Kreisarray mit 4 m Durchmesser und 18 Hydrofonen gebaut, die gleichmäßig auf dem Vollkreis angeordnet sind. Dieses Kreisarray wurde in der Ostsee in einer Tiefe von 10 m unter einer frei driftenden Boje erprobt. Die Boje mit Kreisarray und erste Ergebnisse werden vorgestellt.
17:40	Untersuchungen zur Zielverfolgung bei der Detektion von Tauchern Dietmar Stiller [Abstract] Schiffe und Einrichtungen in Häfen können durch Angreifer aus dem Unterwasserbereich bedroht werden. Mögliche Angreifer sind Taucher mit und ohne Schwimmhilfe oder auch autonome Unterwasserfahrzeuge (AUVs). Zwei gemeinsame Eigenschaften dieser Zieltypen sind die geringe Zielgeschwindigkeit und das geringe Zielmaß. Hinzu kommen starke Rückstreuungen an den Berandungen im Hafenbereich. Neben dem Einsatz von Zielverfolgungsalgorithmen unter Berücksichtigung von Zieleigenschaften, die eine starke Reduzierung der Falschalarme ermöglichen, ist für die Reduktion der verbleibenden Falschalarme der Einsatz eines Zielverfolgungssonars denkbar. Erste Untersuchungen zu einem Zielverfolgungssonar werden hier vorgestellt.
18:00	Hydroakustik-Messung im Bornholmbecken zur lokalen Stationaritätsmodellierung beim Unterwasserschallkanal Ivor Nissen, Iwona Kochanska [Abstract] Bekanntlich nutzt man erfolgreich die WSSUS-Übertragungskanal-Modellierung (wide-sense stationary uncorrelated scattering) zur statistischen Beschreibung der Übertragung von Bandpasssignalen im GSM-Mobilfunk, da diese Annahme die Modell-Dimension halbiert. Für Unterwasserschallanwendungen wie Detektion, Navigation und Kommunikation liefert dieser Ansatz nur eingeschränktes A-priori-Wissen für adaptive Algorithmen bei bewegten Teilnehmern. Das ist ebenfalls bekannt. Der FWG der WTD71 sammelt seit 2001 phasengenaue Kanalvermessungen aus unterschiedlichen Seegebieten in unterschiedlichen Zeit- und Anwendungsszenarien mit bewegten und stationären, getauchten Teilnehmern. In diesem Beitrag wird ein SIMO-Experiment aus dem Jahr 2010 vorgestellt, bei dem über einen mehrere Stunden andauernden Beobachtungszeitraum von der Wasseroberfläche abgekoppelt zwei stationäre Bodenknoten die Übertragungsstrecke in dem Bornholmbecken der Ostsee hochgenau ausmessen und die Schallgeschwindigkeit räumlich kontinuierlich erfasst wird. Mit dieser stationären Messungen kann gezeigt werden, dass selbst die durch Strömung nur leicht bewegte Wassersäule unterstellte Stationarität bei gleichzeitiger Annahme der Unkorreliertheit der Streukomponenten nicht gewährleistet wird. In der mobilen Unterwasserkommunikation vervielfacht sich dieser Effekt. Eine Feinabstufung zwischen local-sense stationarity und non-stationarity sowie eine Quasi-Korreliertheit sind demnach zu berücksichtigen. Modellierungsansätze wie Unsymmetrieapproximation, LSSUS und Chude-Okonkwo Idee werden kurz skizziert, um als A-priori-Wissen für Maschinen nutzbar zu sein.

Hydroakustik: Quellenidentifikation, Schallausbreitung, Kommunikation (Poster)

Hydroakustik: Quellenidentifikation, Schallausbreitung, Kommunikation (Poster)

Organisation:

J. Abshagen, Wehrtechnische Dienststelle 71, FWG, Eckernförde I. Schäfer, Wehrtechnische Dienststelle 71, Eckernförde

16:00

Intelligentes akustisches Sensornetzwerk zur Navigation in Gletschereis Franziska Scholz, Dirk Heinen, Dmitry Eliseev, Peter Linder, Lars Steffen Weinstock, Christopher Wiebusch, Simon Zierke [Abstract] Im Rahmen der Enceladus-Explorer Initiative des DLR Raumfahrtmanagements werden in verschiedenen Projekten neue Technologien für eine zukünftige Raumfahrtmission zum Saturnmond Enceladus erforscht. Ziel dieser Raumfahrtmission ist die Suche nach extraterrestrischem Leben. Hierfür soll mittels einer autonomen Sonde, der EnEx -Sonde, eine Probe aus einer im Eispanzer des Enceladus befindlichen, oberflächennahen, flüssigkeitsführenden Spalte entnommen werden. Das Projekt EnEx -RANGE befasst sich mit der Entwicklung akustischer Navigationstechnologien für eine solche Sonde, wobei der Einsatz in terrestrischen Testumgebungen, insbesondere im Eis von Alpengletschern, im Vordergrund steht. Der Fokus liegt auf der Entwicklung eines intelligenten akustischen Sensornetzwerks. Hierfür werden spezielle Schmelzsonden entwickelt, welche mit akustischen Signalgebern sowie akustischer Sensorik ausgestattet werden. Diese Sonden bestimmen ihre jeweilige Position selbstständig über wechselseitigen, akustischen Signalaustausch. Das durch die Sonden aufgespannte Netzwerk dient der EnEx -Sonde als Referenzsystem für die Navigation. In diesem Beitrag werden das Konzept des intelligenten akustischen Sensornetzwerks, mit Fokus auf der akustischen Instrumentierung der Sonden, sowie erste Testergebnisse dargestellt.

Körperschall

Körperschall

14:20	A comparison between time and frequency domain models for description of railway noise generation Anders Nordborg, Hyo-In Koh [Abstract] Rad- und Schienenlärm entsteht während des Rollvorganges im Kontaktbereich zwischen dem Rad und der Schiene. Die theoretische Beschreibung kann entweder im Zeit- oder Frequenzbereich durchgeführt werden. Ein Zeitbereichsmodell hat den Vorteil auch nichtlineare und nicht stationäre Vorgänge berücksichtigen zu können, zum Beispiel die Rückwirkung der Schwingungsantwort zur Anregung. Mit einem Zeitbereichsmodell ist es auch möglich, die Aufspaltung der Radresonanzen und die Pinned-pinned Frequenz der Schiene bei hohe Geschwindigkeiten zu berücksichtigen. Es wird ein Eisenbahnrad, das auf einer Hochgeschwindigkeitsstrecke rollt, betrachtet. Ein Vergleich zwischen berechneten Spektren der Schwingungsantworten des Rades und der Schiene - eines Zeitbereichsmodells und eines Frequenzbereichsmodells - zeigt unter welchen Bedingungen es erforderlich ist, die Rollgeräuschentstehung im Zeitbereich zu modellieren, und wann es reicht im Frequenzbereich zu bleiben.
14:40	Schwingungsverhalten von 3D gedruckten Bauteilen übertragen Rainer Haas, Benjamin Kasulke [Abstract] Die Vorhersage des dynamischen Verhaltens von (Gehäuse-)Bauteilen ist ein Schlüsselfaktor in der Entwicklung mit Blick auf Dauerhaltbarkeit, akustisches Verhalten und Gewicht. Insbesondere in der Fahrzeugindustrie ist der Gewichtseinfluss direkt mit der Effizienz des Fahrzeuges verbunden. Im Multijet Verfahren hergestellte 3D Kunststoffbauteile können in der Entwicklung zu einem frühen Zeitpunkt erstellt werden. Bezogen auf die Vorhersage des Schwingungsverhaltens ergibt sich die Fragestellung, ob ausgehend vom gedruckten Kunststoffbauteil das Verhalten des finalen Metallteils vorhersagbar ist und insbesondere Aussagen über die Dämpfung der jeweiligen Bewegungsformen getroffen werden können. Im Vortrag werden erste Ergebnisse für geometrisch einfache Plattenstrukturen vorgestellt. Auf der Basis des gemessenen Schwingungsverhaltens gedruckter Strukturen wird dieses auf die Metallstruktur rechentechnisch übertragen. Der Vergleich dieses vorhergesagten Schwingungsverhaltens mit gemessenen Moden zeigt Möglichkeiten und Grenzen des Verfahrens auf. Ursachen für Abweichungen werden auf Basis von FE-Berechnungen diskutiert.
15:00	Haptik auf Oberflächen durch Fokussierung vibroakustischer Signale Sebastian Wöckel, Hendrik Arndt, Ulrike Steinmann [Abstract] Der Umgang mit berührungssensitiven Eingabegeräten bestimmt einen hohen Anteil des modernen Lebens. Gleichbedeutend begrenzt das Fehlen haptischer oder taktiler Informationen auf der Oberfläche die Bedienbarkeit für Personen mit visuellen Einschränkungen. Die sensorische Rückkopplung durch Töne oder gesamtvibrierende Geräte genügt zur Erleichterung der Bedienung nicht. Im Beitrag wird ein Verfahren zur haptischen Interaktion vorgestellt, das es erlaubt, auf Grundlage der Umkehrbarkeit einer strukturelastischen Welle, multiple zeitlich und lokal begrenzte Vibrationszentren auf Oberflächen zu erzeugen. Die Nachbildung von Strukturen durch den Wechsel vibrierender und nicht vibrierender Flächen und die Rückkopplung bei bestimmten Interaktionen, wie das Berühren eines Tastenfeldes, sind möglich. Zur Realisierung einer fühlbaren Oberflächenauslenkung durch Fokussierung vibroakustischer Wellen ausgehend von einer Anzahl von Schallwandlern wird das Verfahren der Zeitumkehr genutzt. Typischerweise bestehen berührungsempfindliche Displays aus Glas oder Kunststoff mit Plattendicken von wenigen Millimetern. Aufgrund der Vielzahl von Wellenmoden, die auf diesen Platten ausbreitungsfähig sind, ist es für die Auslegung eines haptischen Systems auf die perzeptorischen Anforderungen (haptische Empfindlichkeitsmaximum der Finger ) essentiell, eine geeignete Wellenform monomodal im Bereich der Fühlschwellen, anzuregen. In diesem Kontext wird ein Verfahren zur virtuellen d.h. Modell-basierten Auslegung eines virbro-haptischen Systems vorgestellt und die Ergebnisse anhand von Simulationsdaten, Messungen und Studienergebnissen, zum subjektiven Empfinden verschiedener Personen, verifiziert.
16:20	Kontinuumsmechanische Betrachtungen zur Intensität Thomas Kletschkowski [Abstract] Energie- und Leistungstransport durch Grenz- und Querschnittsflächen werden in der Technischen Akustik mit Hilfe der Intensität beschrieben, die eine vektorielle Größe darstellt und hinsichtlich ihrer physikalischen Dimension als flächenbezogene Leistung zu interpretieren ist. Während sie für Luftschallphänomene übereinstimmend als Produkt aus Schallwechseldruck und Schallschnelle eingeführt wird, existieren im Bereich des Köperschalls Definitionen, die wahlweise auf extensiven Größen oder aber auf einer durch den Spannungstensor vermittelten linearen Abbildung des Geschwindigkeitsvektors beruhen. Im Bestreben diese zum Teil unterschiedlichen Sichtweisen zu vereinheitlichen, befasst sich die vorliegende Arbeit mit einer kontinuumsmechanischen Begründung des Intensitätsbegriffes. Dieser wird ausgehend vom Prinzip der virtuellen Leistung als die durch den Cauchy-Spannungstensor vermittelte Abbildung des Geschwindigkeitsvektors für finite Deformationen eingeführt. Nachfolgend werden Darstellungen, die auf dem ersten und zweiten Piola-Kirchhoff-Spannungstensor beruhen sowie die zwischen diesen Darstellungen geltenden Transformationsbeziehungen angegeben. Ausgehend von diesen Darstellungen werden für infinitesimale Deformationen die Sonderfälle (a) hydrostatischer Druck, (b) einachsiger Zug, (c) reine Biegung und (d) Torsion betrachtet, wobei für diese Grundbelastungsfälle Ausdrücke die zugehörigen Definitionen der Intensität abgeleitet werden. Insbesondere für den Fall der Biegung wird diskutiert, unter welchen Voraussetzungen die kontinuumsmechanisch begründete (Struktur)Intensität durch das Produkt extensiver Größen (Biegemoment und zeitliche Änderung des Biegewinkels) äquivalent ersetzt werden kann.
16:40	Effiziente Metriken zur Modellbildung von Finite-Element- Modellen mit der Betrachtung von Unsicherheiten und dem Vergleich zur experimentellen Modalanalyse Patrick Langer, C. Guist, Steffen Marburg [Abstract] Zur Untersuchung strukturdynamischer Fragestellungen werden immer leistungsfähigere Simulationsmodelle benötigt. Aufgrund neu entwickelter Fertigungsverfahren und den damit verbundenen Möglichkeiten werden die Strukturen stets komplexer. Für die Analyse solcher Bauteile ist eine effiziente Modellbildung unerlässlich, um eine angemessene Rechenzeit mit einer möglichst exakten Lösung zu erzielen. Dabei hängt die Abbildungsgenauigkeit von Finite-Element-Modellen nicht nur vom Abstraktionsgrad des realen Problems ab, sondern auch von Modell- und Parameterunsicherheiten wie in Geometrie, Werkstoff, Randbedingungen und der Diskretisierung. Die Motivation dieser Arbeit ist es, mögliche Unsicherheiten zu identifizieren, zu quantifizieren und deren Sensitivität auf die Modelllösung zu ermitteln. Eine umfassende Fehleranalyse in Bezug auf entsprechende Experimente sowie die Abschätzung limitierender Effekte, gewährleisten eine hohe Qualität hinsichtlich der Bewertbarkeit verschiedener Modellbildungsstrategien. Im Fokus stehen zunächst einfache, monolithische Strukturen und verschraubte Bauteile. Die Komplexität der untersuchten Geometrie wird stetig erhöht und die Erkenntnisse aus den vorherigen Untersuchungen übernommen, um effiziente Finite-Element- Modelle zum Experiment zu entwickeln. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie detailliert ein numerisches Modell aufgebaut werden muss, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erzielen und um die Grenzen der Modellbildung besser zu verstehen und einschätzen zu können. Es werden effizientere, genauere und leistungsfähigere Entwicklungsmethoden beschrieben.
17:00	Indirekte Messung von Körperschalleigenschaften im Zeitbereich Wolfgang Kropp [Abstract] Bei der Messung Impedanzen oder Admittanzen zur Beschreibung der Körperschalleigenschaften im Kopplungspunkt von gekoppelten Strukturen ist es normalerweise nötig die Strukturen zu entkoppeln. In der praktischen Anwendung ist dies jedoch nicht immer möglich. Außerdem können sich durch das Entkoppeln auch die Eigenschaften ändern. Daher ist es von Interesse eine Messmethode benutzen zu können die eine indirekte Messung der freien Admittanzen im gekoppelten Zustand erlaubt. Hierfür wird ein Zeitbereichsverfahren benutzt, das auf dem üblich für das Filterdesign benutzten Least Mean Square (LMS) Algorithmus aufbaut. Die Anwendung wird im Zeitbereich für einfach Fälle demonstriert. Dabei zeigt sich, dass die Vorgehensweise sehr robust ist auch für niedrige Signal-Rausch Verhältnisse noch gute Ergebnisse liefert. Hat man die freien Admittanzen bestimmt, so lässt sich ebenfalls mit dem LMS Verfahren die unbekannten Kopplungskräfte indirekt berechnen. Dies Vorgehensweise ist außerdem vor allem für nicht stationäre oder transiente Anregungen von Vorteil.
17:20	Körperschallanalyse zur Klassifizierung einer Lockerung in Hüftendoprothesen Thomas Bender, Martin Sass, Rainer Bader, Daniel Kluess, Sascha Spors [Abstract] Die zuverlässige Detektion einer Lockerung einer Hüftendoprothese ist eine wichtige Aufgabe im klinischen Alltag. Bisher kommen hier meist bildgebende Verfahren zum Einsatz, welche eine Lockerung nur in eingeschränktem Maße vorhersagen können. Es wurde ein neuartiges Verfahren entwickelt, welches den Körperschall des Implantats analysiert. Zu diesem Zweck ist im Implantatinneren eine magnetisierbare Kugel eingebracht, welche an einer Blattfeder befestigt ist. Durch ein von außen angelegtes magnetisches Feld kann diese kontrolliert beschleunigt werden. Der Aufprall der Kugel erzeugt Körperschall, welcher sich durch das Implantat und den umliegenden Knochen ausbreitet. In einem Versuchsaufbau wird der Köperschall direkt an einem Kunstknochen mit einem Accelerometer erfasst. Für die vorgestellte Testreihe wurden drei unterschiedliche Lockerungen betrachtet: 1. Kein Defekt, 2. Defektgröße 1.1cm2 und 3. Defektgröße 3.3cm2. Für die aktuelle Untersuchung wurden 121 Einzelmessungen, davon 46 ohne Defekt, 15 mit einem kleinen Defekt und 60 mit einem größeren Defekt durchgeführt. Um die Art der Lockerung aus den aufgenommen Daten vorherzusagen, wurde eine Signalklassifikation realisiert. Nach einer Vorverarbeitung wurden die Signale im Frequenzbereich einer Dimensionalitätsreduktion unterzogen und anschließend durch eine Support Vector Machine (SVM) klassifiziert. Alle Lockerungsstadien konnten so korrekt durch den Klassifikator (Genauigkeit = 1,0 und Recall = 1,0) vorhergesagt werden.
17:40	Optimum Thickness of a Viscoelastic Constrained Layer for damping Beam Vibrations Rene Boonen, Paul Sas [Abstract] The stator plate of a small electric servo motor vibrates at eigenfrequency and generates an annoying noise during operation. The vibration is caused by electro-magnetic forces induced in the steel plate of the stator. The vibration is damped using a constrained visco-elastic damping layer on the stator plate. The resulting sandwich consists of the stator plate, the visco-elastic layer and the constraining metal sheet. The damping properties of the three layer structure is determined by analysing the deformation of each layer during bending. Then, the elastic energy and the dissipative energy, present in the sandwich, is determined. The damping coefficient is obtained from the ratio between the energies. When the damping coefficient is plotted against the visco-elastic layer thickness, a maximum in damping is observed. By construction a damping layer at its optimal thickness, damping ratio’s can be much higher than a non-optimized layer. In this particular case, a damping coefficient of 30% is obtained in stead of the 5% damping in the non-optimized case. The vibration amplitude of the stator plate at its eigenfrequency at 5.8 kHz drops 18 dB.

Körperschall (Poster)

Körperschall (Poster)

15:20	Punktimpedanzen strukturierter Doppelbleche Anna- Sophia Henke, Ennes Sarradj [Abstract] Zur Gewichtsoptimierung sind regelmäßig strukturierte Bleche und Konstruktionen daraus im Leicht- und Fahrzeugbau von immer größer werdendem Interesse. Gründe hierfür finden sich in ihrer erhöhten Biegesteifigkeit im Vergleich zu glatten Blechen gleicher Masse. Darüber hinaus bieten die veränderten Oberflächeneigenschaften Vorteile, welche beispielsweise zu verminderter Blendung führen. Für einen vermehrten Einsatz dieser Strukturen sind jedoch auch die Kenntnis und Vorhersagbarkeit der akustischen Eigenschaften derartig umgeformter Bleche nötig. Im Rahmen dieser Untersuchung wird das Körperschallverhalten von punktgeschweißten Doppelstrukturen aus hexagonal strukturierten Stahlblechen näher betrachtet und mit dem Verhalten von Einzelblechen gleicher Wabenstrukturierung verglichen. Als charakteristisches Maß für die Anregungseigenschaften von Strukturen wird hierbei die Punktimpedanz untersucht. Dafür wird diese in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern sowohl mittels FEM-Simulation als auch experimentell ermittelt. Der Beitrag zeigt die Verfahren und veranschaulicht Ergebnisse der einzelnen Untersuchungen vergleichend für Einzelbleche und deren punktgeschweißte Doppelstrukturen. Hierbei wird im Besonderen auf die Abhängigkeit der Punktimpedanz von der Schlüsselweite der Waben sowie dem Einleitungsort als Parametern der strukturierten Bleche eingegangen.
15:22	Lärmarme Konstruktion mit orthotropen Faserverbundwerkstoffen – Analytische Betrachtung unter Verwendung des Mehrpols Sebastian Regner, Stefan Sentpali [Abstract] Die Automobilindustrie sieht sich wachsenden Herausforderungen gegenüber, den Zielkonflikt von Leichtbau und höheren akustischen Standards im Automobil zu lösen. Da die Faserverbundwerkstoffe als Konstruktionswerkstoff im automobilen Umfeld eine immer wichtigere Rolle einnehmen, soll vor allem das akustische Verhalten dieses Werkstoffes analytisch, unter Verwendung des Mehrpols als Übertragungsmatrize, genauer untersucht werden. Betrachtet man das Wellenfeld auf einem Stab aus hin- und zurücklaufenden Wellen, so kann man die Dehnwelle auch durch die Vierpol-Gleichung und die Biegewelle über die Achtpol-Gleichung darstellen. Durch die Vierpol- und Achtpol-Gleichungen werden die Eingangsgrössen einer Struktur (z.B. Schnelle und Kraft) mit den entsprechenden Ausgangsgrössen über eine Transfermatrix, die wiederum die Struktur und das Material der Struktur beschreibt, miteinander verknüpft. Um die Orthotropie zu berücksichtigen, muss die Wellenzahl für isotrope Werkstoffe durch die Biegewellenzahl für orthotrope Werkstoffe ersetzt werden. Im Poster wird gezeigt: Die analytischen, strukturdynamischen Grundlagen für orthotrope Materialien und die Darstellung als Mehrpol sowie ein Vergleich der analytischen Berechnung mit der numerischen und messtechnischen Analyse am Beispiel eines CFK Stabes. Die analytische und numerische Berechnung des Vierpols zeigt eine gute Übereinstimmung mit den messtechnischen Ergebnissen. Wohingegen der Achtpol eine starke Abweichung im Bereich der Antiresonanzen zeigt.
15:24	Ausbreitungsdämpfung von Körperschall in plattenförmigen Strukturen Tobias Kruse, Ulrich Schanda [Abstract] In der Bauakustik werden bei der Berechnung der schalltechnischen Eigenschaften von Bauteilen häufig ideal diffuse Körperschallfelder angenommen. In der Holzmassivbauweise ist jedoch die innere Dämpfung der Bauteile im Vergleich zum Mauerwerks- und Betonbau höher. Hierdurch steigt die Ausbreitungsdämpfung und es bilden sich bei einer punktförmigen Anregung keine, sich durch einen über das Bauteil konstanten Schnellepegel gekennzeichneten, diffusen Körperschallfelder in den Platten aus. In diesem Beitrag werden Messergebnisse der Körperschallfelder in unterschiedlichen plattenförmigen Bauteilen und der Vergleich zu theoretischen Ansätzen präsentiert. Zunächst werden homogene Strukturen am Beispiel von Metall- und Gipskartonplatten betrachtet. Die Messung erfolgte an frei hängenden Elementen in unterschiedlichen Dimensionen bei punktförmiger Anregung. Anschließend wurden die Untersuchungen auf eine orthotrope Platte aus Brettsperrholz mit zweiseitiger gelenkiger Lagerung ausgeweitet. Der Einfluss des experimentell bestimmten Verlustfaktors auf das ausgebildete Körperschallfeld wurde ebenfalls betrachtet. Die Erkenntnisse können für die Festlegung der Subsystemeinteilung in einem SEA-Modell angewendet werden.

Lärmschutz I

Lärmschutz I

16:40	Vorschlag zur Kennzeichnung der Beeinträchtigung in der Umgebung von Flugplätzen Berthold Vogelsang, Thomas Myck [Abstract] Wenn nach der Entwicklung der akustischen Belastung und/oder der Beeinträchtigung in der Umgebung von Flugplätzen, z. B. durch die jeweilige Fluglärmschutzkommissionen gefragt wird, so gipfelt diese Frage meist in der einfachen Form: Ist es lauter oder leiser geworden? Einmal davon abgesehen, dass eine solche Begrifflichkeit eher in den Bereich der Psychoakustik fällt, so ist das dahinterliegende Ansinnen berechtigt. Mit einer gewissen Hilflosigkeit wird häufig versucht die Entwicklung anhand von Messergebnissen und den daraus ableitbaren Kenngrößen aus den Fluglärmüberwachungssystemen zu beurteilen. Nachdem gezeigt werden konnte, dass die AzB unter Verwendung von Radarspuren den Langzeitmittelungspegel mit hinreichender Genauigkeit bestimmen kann, bietet die VDI 3722-2 ein qualitätsgesichertes Verfahren zur Ermittlung von 4 Kenngrößen der Beeinträchtigung an. Am Beispiel des Flugplatzes Hannover werden die dabei auftretenden Probleme erläutert und die Einzahlkennwerte diskutiert. Besonderen Wert wird dabei auf die Definition der Grundgesamtheit gelegt, die sich der aus der Aufgabenstellung ergibt. Die vorgeschlagene Vorgehensweise eignet sich insbesondere auch für Flugroutenvergleiche.
17:00	Akustische Evaluierung elektromobiler Schlepptechnologien für Flugzeuge - Der Beitrag von TaxiBot und eSchlepper zur Reduktion von Bodenlärm am Flughafen Frankfurt Katja Hein, Sebastian Baumann [Abstract] Neuartige diesel-elektrisch betriebene Schleppertechnologien, wie der vom Piloten gesteuerte TaxiBot oder der stangenlose eSchlepper, werden momentan am Flughafen Frankfurt getestet. Diese Konzepte versprechen Flugzeugbewegungen am Boden effizienter, leiser und schadstoffärmer zu gestalten. Um ihren akustischen Vorteil gegenüber sich heute im Einsatz befindenden Dieselschleppern sowie Flugzeugen, die mit Hilfe von Triebwerksschub rollen, zu ermitteln, wurden akustische Messungen durchgeführt. Da für diese Anwendungsfälle keine standardisierte Vorgehensweise existiert, wurden zwei Messmethoden auf der Basis hiermit vergleichbarer Normen (z.B. für Straßenverkehrsgeräusche) entwickelt und an gegebene Rahmenbedingungen und Sicherheitsanforderungen des Flughafens Frankfurt angepasst. Die erste Messmethode ermöglicht die Ermittlung der Schallemission und der Schallimmission bei Vorbeifahrten von konventionell rollenden Flugzeugen und Flugzeugen, die vom TaxiBot oder eSchlepper gezogen werden. Mit der zweiten Messmethode können die neuartigen Schlepper stehend im Leerlauf vermessen werden und mit herkömmlichen Dieselschleppern verglichen werden. Erste Messergebnisse zeigen, dass der Einsatz von Technologien wie TaxiBot und eSchlepper einen signifikanten Beitrag dazu leistet den Bodenlärm am Flughafen zu reduzieren. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Triebwerke beim Rollen zur Startbahn ausgeschaltet bleiben.
17:20	Akustische Eigenschaften von Betonsteinpflasterstraßen Manuel Männel, Dietmar Ulonska [Abstract] Nach RLS-90 ergibt sich für Pflasterbeläge je nach Ausführung und zulässiger Höchstgeschwindigkeit ein DStrO-Wert von +2 dB bis +6 dB. Pflasterbeläge sind damit die einzige Bauweise, der ein positiver DStrO-Wert zugewiesen ist. Die RLS-90 definiert lediglich zwei Kategorien für Pflasterbeläge, dies gibt die vielfältigen Ausführungsformen von Pflasterstraßen nicht angemessen wieder. Vor diesem Hintergrund und anlässlich der anstehenden Überarbeitung der RLS-90 wurde eine Messreihe durchgeführt, um das tatsächliche schalltechnische Verhalten von Betonsteinpflaster zu erfassen. Es wurden an 20 Strecken CPX-Rollgeräuschmessungen und an einem Teilkollektiv Messungen nach der Methode der Statistischen Vorbeifahrt durchgeführt. In Bezug auf die Statistischen Vorbeifahrtmessungen waren die innerorts gelegenen Strecken sehr anspruchsvoll, da häufig allseitig um die Messstellen schallreflektierende Bebauung bestand, die DIN 11819-1 jedoch für SPB-Messungen in einem Radius von 25 m um die Messstelle Freifeldbedingungen fordert. Um dieses Problem zu umgehen, wurden zusätzlich zu den SPB-Messungen Schallausbreitungsberechnungen unter Berücksichtigung der umliegenden Bebauung durchgeführt. So konnte der Einfluss der Reflexionen auf das Schallfeld am SPB-Messpunkt quantifiziert und bei der Interpretation der Messergebnisse berücksichtigt werden.
17:40	Statistische Modellierung des Zusammenhangs zwischen Waschbeton-Fahrbahntextur und Rollgeräusch Reinhard Wehr, Claus Aichinger [Abstract] Aufgrund ihrer langen Lebensdauer und niedrigen Lärmemissionen sind Fahrbahndecken in Waschbetonbauweise im hochrangigen Straßennetz in Österreich weit verbreitet. In erster Linie werden dabei Bauweisen mit einem Größtkorn von 8 bzw. 11 mm verwendet. Das Forschungsprojekt OSILAWA, finanziert durch das Förderprogramm ”Mobilität der Zukunft”, strebt eine weiterführende Optimierung von Betonfahrbahndecken in Bezug auf ihre akustischen Eigenschaften an. Dazu wurden kombinierte Messungen der 2D-Textur und des Rollgeräusches mittels ISO/CD 11819-2 (CPX-Methode) durchgeführt und einer eingehenden Analyse unterzogen. Es konnte gezeigt werden, dass die Fahrbahntextur als Eingangsfunktion in ein multivariates Regressionsmodell genügt, um das resultierende Rollgeräusch mit guter Genauigkeit zu beschreiben.

Mess- und Sensortechnik I

Mess- und Sensortechnik I

12:00	Neue Entwicklungen bei der Qualifikation reflexionsarmer Räume Christian Bethke, Volker Wittstock [Abstract] Reflexionsarme Räume werden für sehr unterschiedliche Zwecke benötigt. Ihre Überprüfung war jedoch ausschließlich im Anhang einer Norm für die Schallleistungsbestimmung genormt. Daher wurde eine neue Norm, die ISO 26101, entwickelt, in der ein generelles Verfahren für die Qualifikation reflexionsarmer Räume beschrieben ist. Dabei wird der Abfall des Schalldruckpegels mit zunehmendem Abstand von einer Punktschallquelle gemessen und mit dem theoretisch zu erwartenden Freifeldverlauf verglichen. Die Grundidee besteht nun darin, dass andere Normen auf die ISO 26101 verweisen, jedoch die zulässigen Abweichungen vom Freifeldverlauf verändern können. Damit besteht die Möglichkeit, die Anforderungen an reflexionsarme Räume an die verschiedenen Messaufgaben anzupassen. Im Vortrag wird auf die Unterschiede zwischen altem und neuem Qualifikationsverfahren eingegangen, und es wird an einem Beispiel demonstriert, welche Auswirkungen diese Unterschiede haben.
12:20	Gedanken zur Qualifizierung reflexionsarmer Räume, Teil 1 Hans-Joachim Milz, Torsten Bombelka [Abstract] Die Bestimmung des Schallleistungspegels nimmt in der akustischen Messtechnik einen breiten Raum ein. Der Schallleistungspegel ist eine von den Messbedingungen und den akustischen Eigenschaften des Raums bzw. der akustischen Umgebung unabhängige Kenngröße für die Schallemission einer Schallquelle. Die Verfahren zur Bestimmung des Schallleistungspegels über Schalldruckpegelmessungen im freien Schallfeld nach dem Hüllflächenverfahren sind in internationalen Normen (z. B. ISO 3744, ISO 3745) festgelegt. Auch für andere Messaufgaben, wie zum Beispiel der Kalibrierung oder Bestimmung der Richtwirkung von Mikrofonen, Schallpegelmessern und Lautsprechern, sind Freifeldbedingungen von großer Wichtigkeit. Ein weiterer Anwendungsbereich ist die Außengeräuschmessung von Fahrzeugen nach ISO 362 im freien Schallfeld. Der zweigeteilte Beitrag beschäftigt sich ausschließlich mit der Qualifikation des freien Schallfelds nach den Verfahren, wie sie in den internationalen Normen (ISO 3745, Anhang A, ISO 26101) beschrieben werden. Im ersten Teil werden Grundlagen zur Qualifizierung beleuchtet, die Struktur des gestörten freien Schallfelds besprochen und daraus Ideen zur Qualifizierung abgeleitet. Qualifizierungsverfahren und Auswerteprozeduren werden diskutiert.
12:40	Qualifizierung reflexionsarmer Schallmessräume, Teil 2 Torsten Bombelka [Abstract] Im zweiten Teil wird anhand von Messergebnissen die Aussagekraft unterschiedlicher Verfahren diskutiert.

Numerische Akustik (Poster)

Numerische Akustik (Poster)

16:00	Numerische Untersuchungen zur akustischen Wirkung diskreter Strukturänderungen mittels der Strukturintensität Clarissa Schaal, Johannes Ebert, Christian Adams, Joachim Bös, Tobias Melz [Abstract] Die numerische Berechnung der Strukturintensität (STI) liefert den Energiefluss des Körperschalls in festen Strukturen. Ihre Analyse ermöglicht beispielsweise die Identifizierung von Orten auf einer Struktur, an denen sich für das Strukturverhalten maßgebliche Energiepfade befinden. Die Energieflussanalyse zeigt somit, auf welchem Weg Körperschall in stark schwingende Bereiche gelangt. Dieses Wissen erweitert das Verständnis über das Strukturverhalten. Darauf basierend kann die STI als eine Methode für ”design to acoustics” verwendet werden. ”Design to acoustics” bezeichnet Methoden zur systematischen Auslegung mechanischer oder mechatronischer Systeme auf eine akustische Zielfunktion. Impedanzsprünge, umgesetzt durch konstruktive Maßnahmen, führen zu einer Änderung des Strukturverhaltens. Ziel dieses Vorhabens ist es, durch solche lokalen Strukturänderungen eine globale Schwingungsminderung und damit eine verringerte Schallabstrahlung zu erhalten. In diesem Beitrag werden lokale Impedanzsprünge auf dünnwandigen Strukturen in Form diskreter Federn und Punktmassen aufgebracht (lokale Steifigkeits- und Massenerhöhung) und die äquivalente abgestrahlte Schallleistung (ERP) als Zielfunktion bestimmt. Die zu wählende Position und Form der diskreten Strukturänderungen wird mittels der Energiemenge (Betrag der STI als Indikator) bestimmt. In Parameterstudien wird untersucht, welche geometrischen Einstellungen (wie z.B. die Ausdehnung der Strukturänderung) dabei getroffen werden sollten, um die Schallabstrahlung bestmöglich zu reduzieren. Die numerischen Ergebnisse dieser Untersuchungen werden vorgestellt und diskutiert.
16:02	Einfluss von poroelastischen Materialien auf die simulierte Akustik einer Fahrzeugplattform Nikolai Lüsing, Daniel Heesel [Abstract] Bei der akustischen Entwicklung von Fahrzeugen wird es immer wichtiger, poröse Materialien - wie Teppiche, Schäume und Stoffbespannungen - in der Simulation hinreichend genau darstellen zu können. Ziel ist es hierbei, die Simulation beständig zu verbessern, um das reale Fahrzeug und seine akustischen Eigenschaften bereits in der virtuellen Entwicklungsphase zu einem Maximum hin optimieren zu können. Im Rahmen der Poster-Präsentation wird anhand verschiedener baulicher Maßnahmen im Fußraum gezeigt, welchen Einfluss der Einsatz von porösen Materialien auf die Innenraumakustik hat. Zusätzlich wird anhand des MSC-Tools PEM (PoroElastic Materials) gezeigt, wie sich poröse Materialien in einem Fahrzeugmodell simulieren lassen.
16:04	A Benchmark Case for Computational Acoustics including Rotating Domains Manfred Kaltenbacher, Andreas Hüppe, Barbara Wohlmuth [Abstract] The numerical simulation of acoustic fields including rotating domains is still a great challenge and a topic of ongoing research. Therefore, it is our goal to setup a benchmark case, which will support research groups to develop their numerical solution approaches. In a first case, we use a rotating point source, for which an analytical solution exists. Our approach is based on the Finite Element (FE) method, uses an Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) framework and results in a convective wave equation for the scalar acoustic potential. Numerically, we explore the capability of nonconforming grids by applying a Nitsche-type mortaring between stationary and rotating regions. The formulation can be applied to classical acoustics (stagnant fluid) as well as moving fluids in the case of aeroacoustics. We will present a convergence study as well as a comparison to the analytical solution. It is our goal to extend the example of a rotating point source to a rotating dipole source as well as the case of an isolated rotor. Finally, we will make all results available to the European Acoustics Association (EAA) benchmark platform, which was initiated recently (see https://www.euracoustics.org/technical-committees/tc-on-computational-acoustics).

Numerische Akustik I

Numerische Akustik I

12:00	Der Radiatterer als Beispiel für die Benchmark-Initiative des TC Computational Acoustics der EAA Steffen Marburg [Abstract] Das TC für Computational Acoustics der EAA hat mit seinem Artikel in der Acta Acustica united with Acustica 101, S. 811-820 (2015) eine Benchmark-Initiative für numerische Verfahren gestartet und bereits drei Beispiele präsentiert. Zeitgleich mit dem Artikel wurde eine Internetplattform geschaffen (http://eaa-bench.mec.tuwien.ac.at) über die sowohl neue Banchmark-Fälle eingereicht als auch Lösungen zu bestehenden Fällen hochgeladen werden können. Der Radiatterer stellt ein bereits existierenden Fall dar. Der Autor beschreibt das Modell und diskutiert einen Berechnungsfall, in dem er eine überraschende Beobachtung zum Verfahren von Burton und Miller machte, vgl. Journal of Computational Acoustics DOI: 10.1142/S0218396X15500162. Diese Beobachtung wird konkret im Zusammenhang mit der Schallabstrahlung vom Radiatterer vorgestellt.
12:20	Effiziente 2.5D Randelementemethode mittels Clenshaw-Curtis-Filon-Quadratur und Demodulation Christian Kasess, Wolfgang Kreuzer, Holger Waubke [Abstract] Die Randelemente-Methode (BEM) ist ein wichtiges Werkzeug für die Berechnung von Schallfeldern. Vor allem bei großen Strukturen, z.B. Bahndämmen mit Lärmschutzwänden ist der Einsatz der 3D-BEM aufgrund des hohen Rechenaufwandes nicht möglich. Die 2D-BEM ist zwar weniger aufwändig, trifft dafür aber unrealistische Annahmen bezüglich der Quelle, welche als kohärente Linienquelle angenommen wird. 2.5D-Ansätze sind ein Weg um lange Strukturen mit konstantem Querschnitt auch mit Punktquellen berechnen zu können. Dazu wird eine große Anzahl von 2D-Berechnungen für die notwendige Fourier-Rücktransformation über die Wellenzahl benötigt, wobei die rückzutransformierende Funktion stark oszillieren kann. Um eine Reduktion der notwendigen 2D-Berechnungen zu erreichen, wird in unserem Ansatz die Clenshaw-Curtis-Filon-Quadratur (CCF) verwendet, die für Integrale über ein Produkt einer glatten und einer oszillierende Funktion hocheffizient ist. Weiters wird die Oszillation der 2D-Lösung durch Demodulation in den Kern übernommen um die Effizienz der CCF-Quadratur zu steigern. Vor allem bei großen Abständen zwischen Quelle und Ziel und bei hohen Frequenzen kann bei gleichbleibender Genauigkeit eine teils massive Reduktion der notwendigen 2D-Berechnungen erreicht werden. Das Gesamtintervall wird hierbei in Teilintervalle unterteilt, wodurch die Anzahl der Berechnungen durch adaptive Anpassung der Quadraturordnung weiter reduziert werden kann.
12:40	Acoustic study of interior noise of NIM Express driving railcar Robert Fiedler, Lucie Phamova [Abstract] This paper discusses acoustic study of interior noise of a driving railcar of the NIM Express made from extruded aluminum panels. The NIM Express is intended for operation on German tracks with maximal velocity of 189 km/h. Description of several Vibro-acoustic techniques such as SEA / BEM / Hybrid FEM-SEA, used for noise level estimates will be given. Loading conditions and results due to train maximum velocity and estimation of the interior/exterior noise due to active horn will be presented. The unknown acoustic power of the horns will be computed using BEM techniques and further analyzed in system level SEA model. The results of the computations will be presented together with analysis of dominant paths of the acoustic energy propagation. Conclusions about the results and recommendations for future work will be given.
14:20	Energiebasierte FE-/BE-Methoden zur Simulation akustischer Fragestellungen im hohen Frequenzbereich Kerstin Vater, Sören Keuchel, Olgierd Zaleski, Otto von Estorff [Abstract] Akustische Fragestellungen im niedrigen Frequenzbereich werden heute üblicherweise mithilfe klassischer Simulationsverfahren, wie der Finite-Elemente-Methode (FEM) oder der Boundary-Elemente-Methode (BEM), untersucht. Im höheren Frequenzbereich hingegen erweisen sich diese Methoden oft als weniger geeignet. Zum einen steigt der Berechnungsaufwand mit den erforderlichen feineren Diskretisierungen schnell an, zum anderen reagieren hochfrequent angeregte Systeme äußerst sensitiv gegenüber Änderungen der Umgebungs- und Randbedingungen. Daher nutzen energiebasierte numerische Simulationsverfahren zeitlich und lokal räumlich gemittelte Energiegrößen zur Beschreibung hochfrequenter Schallfelder. Die Statistische Energie-Analyse (SEA) stellt einen weit verbreiteten Ansatz zur Simulation hochfrequenter Fragestellungen dar, jedoch beschränkt sich die praktische Anwendbarkeit auf vereinfachte Systeme ohne Berücksichtigung lokaler Effekte. Energiebasierte FE- (EFEM) und BE-Verfahren (EBEM) basieren auf einer Differentialgleichung zur Beschreibung des Energieflusses durch ein kontinuierliches System und geben im Gegensatz zur SEA Aufschluss über die räumliche Verteilung der Energiedichte innerhalb der betrachteten Subsysteme. Die EFEM hat sich insbesondere für vibro-akustische Fragestellungen bewährt. Die EBEM birgt dagegen den Vorteil, dass lediglich die Oberfläche des zu untersuchenden Gebiets diskretisiert werden muss und die Abstrahlungsbedingung automatisch erfüllt wird. Dieser Beitrag liefert einen Überblick über die Theorie energiebasierter FE-/BE-Methoden, deren numerisch-algorithmische Umsetzung und die praktische Anwendung zur Untersuchung großskaliger Schallemissions-Probleme im hohen Frequenzbereich.
14:40	Numerische Berechnung der Schallabstrahlung eines Seitenkanalverdichters basierend auf Oberflächenschnelledaten aus Laser-Vibrometermessungen Sven Münsterjohann, Till Heinemann, Eugen Biegler, Stefan Becker [Abstract] Der Schallabstrahlung von Turbomaschinen wird eine stetig steigende Bedeutung beigemessen. Am Beispiel eines Seitenkanalverdichters wird mittels Laser-Vibrometrie die 3-dimensionale Verteilung der Oberflächenschnelle auf dem Gehäuse der Turbomaschine bestimmt und als Eingangsparameter für Schallausbreitungsrechnungen genutzt. Hierbei kommen zwei unterschiedliche Berechnungsansätze zum Einsatz: Die Lösung der inhomogenen Wellengleichung auf einem Finite-Elemente-Gitter und der Ansatz nach Ffowcs-Williams und Hawkings werden miteinander verglichen. In beiden Fällen ist die Oberflächenschnelle die Schallfeld erzeugende Randbedingung. Während die Analogie nach Ffowcs-Williams und Hawkings lediglich Informationen über die Akustik am Beobachterpunkt gibt, ermöglicht die Finite-Elemente-Simulation zusätzlich eine Beschreibung der örtlichen Verteilung des akustischen Feldes. Die Ergebnisse zeigen für den jeweiligen Berechnungsansatz die zeitliche und spektrale Schalldruckverteilung und den Vergleich mit Messergebnissen. Die Schallabstrahlung wird in einem weiteren Schritt mit den Strukturmoden der Turbomaschine verglichen.
15:00	Acoustical Simulation of a Coffee Machine using Statistical Energy Analysis Christian Weineisen, Arnaud Caillet [Abstract] Die Lärmemission von Haushaltsgeräten, insbesondere in Büroumgebungen, hat Einfluss auf das Wohlbefinden der umgebenden Nutzer. So ist es für die Industrie von Interesse möglichst leise Produkte herzustellen. Dieser Vortrag thematisiert die akustische Simulation einer Kaffeemaschine mit der Statistischen Energieanalyse (SEA). Es werden der Aufbau des Modells aus CAD Daten und die Abbildung der Randbedingungen für eine realistische Simulation der vorangegangenen Messung thematisiert. Auch die Anwendbarkeit der SEA Methode ist Gegenstand des Vortrags. Die Simulation wird Messergebnissen gegenübergestellt.
15:20	Numerische Schallleistungsbewertung mit nicht-äquidistanten Frequenzstützstellen Matthias Klärner, Mario Wührl, Lothar Kroll, Steffen Marburg [Abstract] Die Bewertung der Schallabstrahlung ist ein wichtiges Auslegungskriterium für dünnwandige dynamische belastete Bauteile. Für die numerische Ermittlung der Schallleistung existieren verschiedene vereinfachte Ansätze basierend auf den Oberflächenschnellen. Somit können FEM-Simulationen im Frequenzbereich zur Leistungsbestimmung herangezogen werden. Speziell modal superpositionierte Frequenzgangrechnungen bieten zur Reduzierung der Rechenzeiten und besseren Genauigkeit modenbezogene Schrittweitensteuerungen. Diese führen einerseits zu nicht-äquidistanten Frequenzstützstellen zwischen Moden unterschiedlicher Abstände im betrachteten Frequenzbereich. Andererseits ist die Anzahl der Frequenzstützstellen in selben Frequenzbereich abhängig von der Anzahl der Eigenwerte. Basierend auf der spektralen Leistungsdichte wird ein Ansatz zur Bewertung der Gesamtleistung im betrachteten Frequenzbereich vorgestellt. Die Ermittlung erfolgt unabhängig von der Anzahl der Moden und ermöglicht damit den Vergleich verschiedener Bauteile oder Werkstoffvarianten. Weiterhin eröffnet dieses Verfahren einen schnellen Zugang zu Optimierungsverfahren mit der Gesamtleistung als Zielfunktion.
15:40	Konvergenz akustischer Außenraummoden mit infiniten Elementen Lennart Moheit, Steffen Marburg [Abstract] Im unberandeten Fluid um eine feste Struktur werden Normal Modes aus den frequenzunabhängigen Systemmatrizen berechnet, welche mittels Finite und Infinite Element Methode gewonnen werden. Mit Erhöhung der Anzahl der Freiheitsgrade in radialer Richtung im Gebiet der infiniten Elemente konvergieren die Eigenwerte der Normal Modes und liefern verlässliche Resultate der abgestrahlten Schallleistung unter bekanntem Lastfall. Die zusätzlichen Freiheitsgrade erzeugen jedoch auch mathematische Artefakte und spurious modes, die wiederum in der modalen Superposition das Ergebnis der Schallleistung verfälschen können. Mittels einer MAC Analyse werden die signifikaten, konvergenten Moden identifiziert und ihr Anteil an der gesamten abgestrahlten Schallleistung untersucht.
16:40	Optimierung von Eingangsgrößen für raumakustische Simulationen unter Berücksichtigung inverser Methoden Jens Hellemann, Thomas Kletschkowski [Abstract] Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der Optimierung von Eingangsgrößen (hier Absorptionsgrade) für raumakustische Simulationen mit der Methode des Ray- Tracing unter Berücksichtigung inverser Methoden und wurde am Department Fahrzeugtechnik und Flugzeugbau der HAW Hamburg in Kooperation mit der Heinkel Group im Rahmen einer Masterarbeit erstellt. Das Ziel bestand in der Umsetzung eines inversen Verfahrens zur Bestimmung von Absorptionsgraden durch Vergleich gemessener und simulierter Reflektogramme. Die hierfür benötigten numerischen Simulationen wurden mit Hilfe eines kommerziellen Ray-Tracing-Programmes durchgeführt. Die so erzeugten Simulationsergebnisse wurden in ein wissenschaftliches Berechnungsprogramm importiert und so verarbeitet, dass eine Änderung der Eingangsparameter möglich ist. Die zur Lösung des inversen Problems benötigte Kostenfunktion beschreibt die quadratische Abweichung zwischen gemessenen und simulierten Reflektogrammen in Abhängigkeit der zu identifizierenden Absorptionsgrade. Zur Lösung des Optimierungsproblems wurden Verfahren der nichtlinearen Fehlerquadratminimierung angewendet. Das oben beschriebene Vorgehen wurde an Testfällen erprobt, wobei die Messungen durch numerische Simulationen ersetzt wurden. Am Beispiel von Rechteckräumen wurde untersucht, mit welcher Güte mittlere und frequenzabhängige Wandabsorptionsgrade bestimmt werden können und wie gut die der Fehlerquadratminimierung entstammenden optimalen Parameter die Angleichung gemessener und simulierter Reflektogramme ermöglichen. Als Ergebnis ein Room Absorption Property Optimizer (RAPO) vor, dessen Güte in nachfolgenden Arbeiten unter Verwendung realer Messdaten zu prüfen ist.
17:00	Diskussion akustischer Bewertungskriterien zur Anwendung in der Topologieoptimierung Sebastian Rothe, Sabine Langer [Abstract] Der Schwingungskomfort und eine verbesserte Akustik sind immer bedeutendere Faktoren bei bei Entwicklung neuartiger Konstruktionen. Ziel ist die frühe und vor allem prognosesichere akustische Vorauslegung der Bauteile bei optimaler Ausnutzung des Materials. Eine oft genutzte mathematische Methode, eine geeignete Bauteilgeometrie unter Berücksichtigung mechanischer und fertigungstechnischer Eigenschaften zu finden, ist die Topologieoptimierung. Das Ziel ist die Minimierung der Bauteilmasse. Die am Institut verfolgte diskrete Optimierungsstrategie beruht auf der bi-direktionalen evolutionären Strukturoptimierung und der Soft-Kill-Option von Mattheck (1992). Auf Grundlage eines FE-Hexaedermodells (Voxelmodell) werden kaum belastete Elemente entfernt, während an hochbelasteten Bereichen Material in Form neuer Voxel angelagert wird. Es findet bisher keine Änderung des E-Moduls statt. Es ist wünschenswert, bereits in dieser frühen Designphase die Akustik zu berücksichtigen, um Kosten durch spätere Konzeptänderungen an Prototypen zu verringern. Bisherige akustische Optimierungsansätze erfassen in der Regel nur einige wenige Einflussfaktoren wie z.B. die Eigenfrequenz des Bauteils. Die komplexen akustischen Wechselwirkungen bei der Körperschallleitung sowie der Abstrahlung werden nicht ausreichend berücksichtigt. Dieser Beitrag zeigt eine Übersicht grundlegender Ansätze und Kriterien für die Topologieoptimierung, um den Einfluss einer lokalen Gestaltänderung auf das globale akustische Verhalten des Bauteils zu bewerten. Auf dieser Basis können Regeln abgeleitet werden, wonach der Strukturoptimierungsalgorithmus Elemente im Bauraum entfernt oder hinzufügt.
17:20	CAD-BEM zur Lösung der Helmholtz-Gleichung Sören Keuchel, Kerstin Vater, Olgierd Zaleski, Otto von Estorff [Abstract] Die Berechnung von akustischen Fragestellungen basiert im Frequenzbereich auf der Lösung der Helmholtz-Gleichung. Die zugrundeliegende Differentialgleichung kann in eine Randintegralgleichung überführt und anschließend mithilfe der Boundary-Elemente-Methode (BEM) numerisch gelöst werden. Die BEM bietet den Vorteil, dass nur die Oberfläche des untersuchten Gebiets diskretisiert werden muss. Bei einem 3D-Problem resultieren somit 2D-Elemente zur Darstellung der Geometrie. Eine Schwierigkeit der Methode ist die Erstellung einer geeigneten Diskretisierung, die üblicherweise auf einer CAD-Geometrie beruht und über Lagrange-Elemente unterschiedlicher Ordnung realisiert wird. Hierdurch entstehen geometrische Ungenauigkeiten, da insbesondere runde Geometrien nicht exakt abgebildet werden können. Zudem sind die aus kommerzieller Software generierten Netze oft nicht direkt verwendbar und es muss zum Teil ein erheblicher Zeitaufwand für die manuelle Nachbearbeitung aufgewendet werden. Dieser Beitrag befasst sich mit der direkten Integration einer CAD- Geometrie in die BEM. Anstelle der Lagrange- Elementdefinition werden die Randintegrale auf Basis der Non-Uniformal-Rational-B-Splines (NURBS), die zur Geometriedarstellung in CAD-Software verwendet werden, gelöst. Die Umsetzung des Verfahrens wird erläutert und repräsentative Beispiele werden dargestellt.
17:40	Bereitstellung von Ersatzquellen für den LeitGeStand Mattias Trimpop, Jürgen Zangers [Abstract] In dem durch die Länderarbeitsgemeinschaft für Immissionsschutz (LAI) empfohlenen ”Leitfaden für die Genehmigung von Standortschießanlagen der Bundeswehr - LeitGeStand” wird ein Verfahren empfohlen, mit dem sich Schießgeräusche mit Hilfe eines technischen Modells auch durch Prognose bestimmen lassen. Teil dieses Modells ist die Verwendung einer Ersatzquelle, die aus einer Vielzahl von einzelnen Teilersatzquellen besteht. Die Ersatzquelle stellt die Gesamtheit der aus einem den Nahbereich der eigentlichen Schallquelle umfassenden Bereich kommenden Schallenergie dar. Dieser Nahbereich umfasst die Schallquelle selbst als auch alle akustisch wirksamen Elemente. Bei Schießständen sind das maßgeblich die seitlichen Wälle oder Begrenzungswände, die Blenden und der Geschossfang. Die Berechnung der Schallausbreitung im Nahbereich ist im Leitfaden nicht festgelegt; hier wird lediglich auf geeignete Berechnungsverfahren verwiesen. Festgelegt ist jedoch das Format der Ersatzquelle, so dass die Ergebnisse anderer Berechnungsverfahren zunächst in dieses Format konvertiert werden müssen. Anhand eines Beispiels wird die Digitalisierung eines Schießstandes, die Berechnung der Ersatzquelle sowie die Aufbereitung dieser Daten für die weitere Berechnung nach dem Leitfaden vorgestellt.
18:00	Numerische Methoden zur Berechnung und Darstellung der Schallabstrahlung von schwingenden Strukturen Nicolai Stenzel [Abstract] Das ISAVE der Hochschule Düsseldorf verfügt bereits über ein breites Knowhow im Bereich von struktur- und strömungsmechanischen Simulationen. Im Fachgebiet der Akustik kamen bisher keine numerischen Methoden zum Einsatz. Um eine Grundlage für weitere Forschung auf diesem Gebiet zu legen, sollen nun erste Erfahrungen mit einer exemplarischen Anwendung gesammelt werden. Im Rahmen einer Masterthesis sollen effiziente Methoden zur Simulation der Schallübertragung und der resultierenden Abstrahlung von schwingenden Strukturen erarbeitet und dokumentiert werden. Dafür ist es nötig, die Reaktion einer Struktur auf eine gegebene Anregung, den Übergang von Körperschall auf Luftschall und die resultierende Schallausbreitung akkurat numerisch zu modellieren. Zu diesem Zweck soll das kommerzielle Softwarepaket ”Ansys Workbench” verwendet werden -, im speziellen das FEM-Programm ”Ansys Mechanical” mit ”Acoustics”, einer Erweiterung für akustische Berechnungen. Ein besonderes Augenmerk liegt auch auf der Dokumentation der theoretischen Hintergründe, um die durchzuführenden Berechnungen bewerten zu können. Des Weiteren soll die Qualität der Simulationsergebnisse anhand einfacher Experimente überprüft, sowie ein Ausblick bezüglich möglicher Anwendungsgebiete in der technischen und musikalischen Akustik formuliert werden.

Physikalische Akustik

Physikalische Akustik

12:00	Der Klang der Frucht: Zwischen intuitivem Hören und wissenschaftlichen Untersuchungen Marcus Guettler, Monika Gatt, Steffen Marburg [Abstract] In der Lebensmittelindustrie strebt man danach, den Reifegrad einer Frucht exakt zu bestimmen. Mit hinreichend genauen Aussagen wäre es dem Anbieter stets möglich, die Qualität seiner Produkte zu garantieren und minderwertige Ware frühzeitig aus dem Sortiment zu nehmen. Eine einfache optische Untersuchung reicht oftmals nicht aus, den tatsächlichen Reifegrad zu erkennen - durch Wachsschichten und andere Methoden behält die Frucht ihr ”schönes” Aussehen. Neben der optischen Prüfung existiert auch die vibro-akustische Prüfung, welche hier zur Zustandsuntersuchung von Früchten zum Einsatz kommt. Motiviert wird diese Herangehensweise von der Alltagspraxis, dass beispielsweise eine Melone angeklopft wird, um den Reifegrad der Frucht aus subjektiver Sicht zu bestimmen. Die individuellen Wahrnehmungen, die zur Kaufentscheidung führen, hängen entscheidend von Empfinden des Kunden ab. Es bedarf daher anderer, zuverlässigerer Kriterien, die nicht zuletzt auch das Produkt schonen. In dieser Arbeit werden strukturdynamische Untersuchungen in Form von Experimentellen Modalanalysen an zwei Früchten, im Speziellen an einer Honigmelone und einem Apfel der Sorte Jonagold, durchgeführt. Angeregt von einem Shaker misst ein Laser-Doppler-Vibrometer die Strukturschwingungen der jeweiligen Früchte. Die anschließende experimentelle Modalanalyse gibt Aufschluss über modale Größen wie Eigenfrequenzen, Eigenschwingungsformen und modale Dämpfungen, die mögliche Qualitätskriterien darstellen.
12:20	Experimentelle Untersuchung der Luftströmung an kleinen akustischen Resonatoren Tobias Merkel [Abstract] Die Funktion von Helmholtz Resonatoren lässt sich über eine oszillierende Bewegung des Luftvolumens im Hals des Resonators beschreiben. Mit der umgebenden Luft erfolgt eine Korrespondenz durch abwechselndes Ansaugen und Ausstoßen von kleinen Luftvolumina. Die Art der Ausbildung dieser Luftströmungen ist bei den beiden Teilvorgängen nicht zueinander reziprok und wird maßgeblich von der Form der Mündungsöffnung beeinflusst. Bekannt sind Versuche, bei denen über eine tieffrequente akustische Anregung an der Öffnung beispielsweise von Flaschen ein gerichteter Luftstrom erzeugt werden kann. Unsere Untersuchungen übertragen das Prinzip auf kleine Resonatoren mit Resonanzfrequenzen bei 6-7 kHz. Mit einem Hitzdraht-Anemometer wurde das Strömungsfeld an der Resonatoröffnung von verschiedenen Resonatoren vermessen, um den Einfluss von Mündungsform, -durchmesser und -länge bei gleichbleibender Resonanzfrequenz zu erkunden. Weiterhin wurden die gleichen Resonatoren in einem Impedanzmessrohr untersucht, um eine Korrelation zwischen Reflexionsfaktor und Ausbildung von Mündungsströmung zu finden.
12:40	Towards the Elastic Characterization of Microscopic Fibers of Porous Foams Ludovic Labelle, Bert Roozen, Christ Glorieux, Jan Van Den Broeck [Abstract] An important application of poroelastic foams lies in their use as acoustically absorbing layers. The understanding of the relation between the elastic response of the microscopic structure and the macroscopic acoustic absorption is of great interest to optimize their acoustic performance. Elastic characterization of a single strut of a porous foam material was attempted by exciting the frame with high frequency guided waves. They were locally generated by means of a vibrating needle that was actuated by a piezoelectric transducer, thus ensuring to create a local excitation with a wavelength shorter than the strut length. Excitation of guided ultrasonic waves with wavelengths shorter than the strut length was also attempted by using pulse picoseconds laser. The induced motion velocity was detected by means of a laser Doppler vibrometer configured in a microscopic imaging scheme that allowed focusing the laser beam on the strut. An automatic scanning setup was implemented to determine the wavelength of the guided waves along the strut, yielding their velocity. The velocity dispersion curve was then fitted to yield the elastic properties of individual fibers.
14:20	Whispering galleries modeling Didier Cassereau, Vincent Gibiat, Pierre De Guibert [Abstract] The whispering galleries phenomenon can be observed at various locations in the world, like the main dom of the St-Paul cathedral in London. Various physical interpretations of this phenomenon have been suggested by Lord Rayleigh and Lord Airy in the XIXth century, based on either multiple reflections of a wave in air or on surface waves that travel along the solid interface of the dom. In this work, we present various numerical simulations that can help understanding the propagation of a surface wave inside the solid layer that surrounds the volume of the dom. In particular we can observe how the incident energy is mainly trapped inside the solid shell. Measurements have been realised with a semi-closed cavity made of a 10 cm-thick curved plasterboard, with microphones located at different positions near the wall. Experiments are carried with and without attenuation layers that may kill wave components in the volume. In this latter case we can expect to observe only the effects due to the surface waves in plaster. We will present comparisons between experimental and numerical results, helpful to better understand the complexity of the measured signals.
14:40	Experimental assessment of structure-borne wave speed and Young's modulus from displacement field measurements Bert Roozen, Ludovic Labelle, Christ Glorieux, Quentin Leclere, Kerem Ege [Abstract] The paper discusses the experimental estimation of the structure-borne wave speed and damping from displacement field measurements, using laser Doppler vibrometry. The response of the structure is measured as function of frequency and as function of spatial position, from which the dispersion relationships are determined. Different approaches will be discussed, such as simply assessing the highest peak in the dispersion result, and more advanced approaches like Prony. Experimental results are shown for a sandwich structure as well as a porous material, and pros and cons are discussed.

Physikalische Akustik (Poster)

Physikalische Akustik (Poster)

15:00	Hornleiter nach dem Impulskonzept Oskar Bschorr [Abstract] Die Schallausbreitung in einem 1D-Kanal mit variablem Querschnitt ist durch die Webster-Gleichung festgelegt. Bei einem exponentiellen Querschnittsverlauf liefert diese eine Cut-off-Frequenz unterhalb der keine Schall-Leitung möglich ist. Während die Webster Gleichung auf einer Kräftebilanz beruht und eine Differential-Gleichung 2. Ordnung darstellt, reduziert sich diese nach einer Impulsbilanz um eine Ordnung und zeigt eine Schalleitung über den gesamten Frequenzbereich.
15:02	Wellen im anisotropen Festkörper nach dem Impulskonzept Oskar Bschorr [Abstract] Der anisotropen Festkörper wird durch einen dyadischen Elastizitätsmodul charakterisiert und deren symmetrische Komponente der Longitudinal- und die antisymmetrische der Transversalwelle zugeordnet. Im Weiteren wird die konventionelle Cauchy-Kräftebilanz durch eine Impulsbilanz ersetzt. Danach liegen für beide Wellenarten die ”slowness”- Vektoren auf den von den Hauptachsen und -werten aufgespannten Ellipsoiden. Der Strahlengang jedoch ist nicht geradlinig, sondern hat eine Snellius - Brechung hin zur Achse mit der kleinsten Wellengeschwindigkeit.
15:04	Acoustic Levitation - Experimental Setup Raphael Behrendt, Tobias Merkel [Abstract] The authors present contactless acoustic levitation of polystyrene particles in air. This is achieved by the use of a simple, intuitive and low cost electronic circuit driving electromechanical ultrasonic transducers. A vertical setup of one emitter and a spherical reflector can generate a 40 kHz ultrasonic standing wave between the two surfaces, which is able to levitate small, low density particles as a result of the acoustic radiation force. Furthermore, the one dimensional construction was progressively expanded to two-, and three dimensional systems. Where in single axis levitation particles are trapped in nodes of the standing wave, the more complex constructions make use of multiple sound beams crossing axes and thus having multiple standing waves. They allow for the creation of focal points in which the particles can be allocated. These focal points can then be manipulated by changing the amplitudes and phase characteristics of the emitted sound waves. The finalized circuitry is able to move the particles along distinct paths in the sound field which in future can aid the understanding of ultrasonic levitation in acoustic sciences for educational purposes.
15:06	Ausbreitung von Schalldruckfronten in Vertikal Anisotropem Eis Dmitry Eliseev, Christopher Wiebusch, Marvin Willam, Simon Zierke [Abstract] Im Rahmen der Enceladus-Explorer-Initiative des DLR Raumfahrtmanagments wird Navigationstechnologie für Schmelzsonden in Gletschereis entwickelt. Die Navigation erfolgt u.a. mithilfe von akustischer Trilateration. Für das Trilaterationsverfahren ist es wichtig zu berücksichtigen, wie sich die Front einer Schallwelle im Eis ausbreitet. Abhängig vom Einsatzgebiet besitzt das Eis einen starken vertikalen Schallgeschwindigkeitsgradienten. Die Annahme sphärischer Schallausbreitung kann daher zu Fehlern bei der akustischen Lokalisierung der Sonde führen. Die Ausbreitung der Schallfront in vertikal anisotropem Eis kann durch das Lösen eines Systems von Differentialgleichungen berechnet werden. Die numerische Lösung wird mithilfe eines eigens entwickelten MATLAB Frameworks ermittelt. In diesem Beitrag werden das matematische Modell sowie einige Beispiele der Schallausbreitung für verschiedene Varianten der vertikalen Anisotropie präsentiert.
15:08	Sound Field Analysis Around An Organ Pipe Piotr Odya, Bozena Kostek, Jozef Kotus, Maciej Szczodrak, Andrzej Czyzewski [Abstract] The aim of this paper is to examine sound field around an organ pipe measured under free-field conditions. Measurement methodology along with the equipment employed in this research study are described. Sound intensity is determined by utilizing an acoustic vector sensor. Issues related to the organ pipe activation providing constant air flow to secure long-term steady state responses of generated acoustic signals are presented. For this purpose an external compressor is applied. Sound energy flow is measured in a defined grid of points. The Cartesian robot is used for a precise positioning of the acoustic probe. Results of measurements of acoustic energy flow in an anechoic chamber are shown along with the analysis and visualization sound intensity distribution of radiated acoustic energy around the organ pipe.

Psychoakustik I

Psychoakustik I

16:20	Lautheit und Ausgeprägtheit der Tonhöhe von subkritischen Bandpassrauschsignalen Jan Hots, Maria Horbach, Jesko Verhey [Abstract] Aktuelle Studien zeigen, dass Bandpassrauschsignale mit einer Bandbreite, die kleiner als die kritische Bandbreite (subkritisch) ist, einen deutlich höheren Pegel als ein gleich laut wahrgenommener Sinuston an der Mittenfrequenz des Rauschens haben. Diese subkritische Lautheitsunterdrückung ist durch derzeitige Modellvorstellungen zur Lautheit nicht erklärbar. Der Effekt ist sowohl bei Normalhörenden als auch bei Probanden mit einer Innenohrschwerhörigkeit zu finden. Der zu Grunde liegende Mechanismus ist bislang nicht geklärt. Das Auftreten des Effekts bei Innenohrschwerhörigkeit spricht jedoch gegen eine periphere Ursache. Im vorliegenden Beitrag wird untersucht, inwieweit die subkritische Lautheitsunterdrückung auf die Ausgeprägtheit der Tonhöhe zurückzuführen ist. Zunächst wird der Einfluss von Innenohrschwerhörigkeit auf die Wahrnehmung der Ausgeprägtheit der Tonhöhe von Bandpassrauschsignalen untersucht. Hierzu wird ein Skalierungsverfahren zur Messung dieser Größe beschrieben und resultierende experimentelle Daten von Probanden mit einer Innenohrschwerhörigkeit mit denen von Normalhörenden verglichen. Mit Hilfe der gewonnenen Daten wird dann die Hypothese überprüft, dass die Ausgeprägtheit der Tonhöhe der subkritischen Lautheitsunterdrückung zu Grunde liegt.
16:40	Lautheit von Sprachsignalen Roland Sottek, Bianca Wiercinski [Abstract] Die Lautheit, eine der zentralen Empfindungsgrößen der Psychoakustik, wird als ein Kriterium für die Bewertung der Qualität von Telekommunikationseinrichtungen hinsichtlich der Sprachsignalübertragung immer bedeutender. Bisher wurden für diesen Zweck in Messstandards lediglich recht stark vereinfachte instrumentelle Berechnungen zur Auswertung verwendet (z. B. Loudness Ratings gemäß ITU-T Empfehlung P.79). Die Lautheit stationärer sowie instationärer synthetischer Signale wurde bereits tiefgehend erforscht und lässt sich mittlerweile gut durch bestehende Berechnungsmethoden annähern. Es stellt sich jedoch die Frage, wie gut sich diese Lautheitsmodelle auch auf Sprachsignale mit komplexen zeitlichen und spektralen Strukturen anwenden lassen. Es werden aktuelle Lautheitsmodelle ausgewählt und auf Sprachsignale angewendet. Dabei wird der Einfluss unterschiedlicher Codecs mit variierender Bandbreite untersucht. Die berechneten Lautheiten werden mit Ergebnissen aus Hörversuchen verglichen, um zu evaluieren, welche Methode die empirischen Daten am besten abbildet und worin potentielle Vorhersagefehler bestehen.
17:00	Stärken und Schwächen von Pegelmaßen und Lautheitsmodellen bei der Bewertung von Musik Florian Schmidt, Birger Kollmeier, Stefan Uppenkamp [Abstract] Die Lautheit von Musik wird von vielen Menschen ganz unterschiedlich wahrgenommen. Neben der physikalischen Komplexität des vielfältigen Klangszenarios von Musik ist vor allem die Verwechselung zwischen Lautheit und Präferenz eine Ursache für die Schwankung in der Beurteilung. Diese Schwierigkeit führt dazu, dass in der Anwendung bspw. bei Fernsehen und Rundfunk immer noch Pegelmaße Lautheitsmodellen vorgezogen werden, und weiter dass diese physiologisch motivierten, jedoch nur an Rauschen und Sinuston entwickelten Lautheitsmodelle nur schwerlich für diese Herausforderung modifiziert werden können. Der Paarvergleich ist eine geeignete Methode, um die Schwierigkeit der Beurteilung zu reduzieren, da den Versuchspersonen die Einordnung der wahrgenommenen Lautheit in einer absoluten Skala erspart bleibt. Mithilfe des Bradley-Terry-Luce Verfahrens für die Paarvergleichsauswertung lassen sich dann nicht nur Aussagen über die Rangfolge der verglichenen Musikstücke treffen, sondern auch quantitativ über Lautheitsverhältnisse. Wie gut können die Modelle einen Pool an Musikstücken nach Lautheit sortieren und wie gut deren Lautheitsverhältnisse zueinander schätzen? So können nun verschiedene Lautheitsmodelle qualitativ bewertet und darüber hinaus Stärken, Schwächen und Modifizierungen aufgezeigt werden. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass sich in der Qualität der Darstellung der Rangfolge Pegelmaße und Lautheitsmodelle kaum unterscheiden. Dagegen treten bei der Darstellung der Verhältniswerte interessante Unterschiede auf, welche Ansätze zu Modifizierungen von Lautheitsmodellen liefern.
17:20	Temporal Build-Up of Psychoacoustic Roughness Niclas A. Janßen, Arne Oetjen, Reinhard Weber, Steven van de Par [Abstract] Psychoacoustic roughness, which can occur for example in sounds of rotating machinery and speech, can have influence on different sound quality aspects such as the perceived pleasantness. Therefore, roughness has relevance in the context of product sound design, e.g. for vehicle interior sounds. Roughness arises from amplitude modulations within the frequency range of about 15 to 150 Hz. Due to variations of such modulations over time, roughness can vary over time, for example when a car is accelerating. So far, roughness perception has rarely been studied with a focus on such temporal changes. One may question whether there exists a temporal build-up for the strength of perceived subjective roughness. In the present study, a roughness matching experiment for stimuli containing amplitude modulated parts with different lengths was conducted. It was found that the amount of perceived overall roughness seems to increase with increasing duration of the rough portion inside a sound with fixed overall length. From this, a general trend for changes in roughness perception with such time-changes has been found and a model describing these changes will be presented.
17:40	Validierung einer Methode zur gleichzeitigen Bewertung von Rauigkeit, Schärfe, Tonhaltigkeit, Lautheit und Lästigkeit Lena Schell-Majoor, Jan Rennies-Hochmuth, Stephan D. Ewert, Birger Kollmeier [Abstract] In der Psychoakustik sind Rauigkeit, Schärfe, Tonhaltigkeit und Lautheit gängige Maße zur Bewertung von Geräuschen. In Studien mit Probanden wird in der Regel immer nur eines der Maße bewertet, z.B. um eine Berechnungsvorschrift für das jeweilige Maß abzuleiten. Eine Methode für die Vorhersage der Klangqualität von Geräuschen ist die Kombination dieser Maße zu einem Gesamturteil, z.B. Lästigkeit. Hierfür wird meist nur das Gesamturteil mit Probanden subjektiv gemessen und die zu kombinierenden Maße werden berechnet. Es fehlen somit subjektive Daten, die sowohl die verschiedenen psychoakustischen Maße als auch das Gesamturteil für eine Auswahl von Geräuschen beinhalten. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt und validiert, in der die psychoakustischen Maße Rauigkeit, Schärfe, Tonhaltigkeit und Lautheit gleichzeitig mit Lästigkeit als Gesamturteil subjektiv bewertet werden. Für eine einfache Anwendung soll die Methode eine Bewertung von vielen Geräuschen in kurzer Zeit mit untrainierten Probanden ermöglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Probanden in Test/Re-Test-Messungen zu gut reproduzierbaren Ergebnissen kommen. Die absoluten Bewertungen werden vom experimentellen Kontext, insbesondere der Geräuschauswahl, beeinflusst. Die relativen Bewertungen sind jedoch gut reproduzierbar.

Raumakustik I

Raumakustik I

12:00	Raumakustisches Upgrade der Nationaloper Bukarest Tobias Behrens, Wolfgang Ahnert [Abstract] Die Nationaloper Bukarest litt unter einer sehr kurzen Nachhallzeit und zudem waren die Aufführungsbedingungen im Orchestergraben sehr ungünstig, so dass Musiktheater und Opernaufführungen nur unbefriedigend für alle Beteiligten durchgeführt werden konnten. Im Rahmen einer grundlegenden Renovierung wurde die Nachhallzeit allein durch konsequente Umwandlung von Oberflächen zielgerichtet auf einen für Opernbetrieb geeigneten Wert erhöht, wie auch der Orchestergraben eine neue, geeignete Primär- und Sekundärstruktur erhielt. Der Beitrag beschreibt Planung, Durchführung und Mess-Ergebnisse der Umbaumaßnahmen im Vorher-Nachher-Vergleich.
12:20	Influence of acoustics on emotional impact of music in Konzerthaus and Philharmonie Berlin Winfried Lachenmayr, Jukka Pätynen [Abstract] Der emotionale Wirkung von Musik auf den Zuhörer ist eine wichtige Eigenschaft - möglicherweise universeller als ”Präferenz”. Wie wird diese von der Akustik eines Konzertsaals beeinflusst? Welche akustischen Gegebenheiten liefern das effektvollere, ergreifendere Erlebnis und welche Rolle spielen Lautstärke und die Dynamik der Musik? Ton-Aufnahmen mit einem realen Orchester wurden in zwei Sälen (Rechteck- und Weinberg-Form) an jeweils zwei Empfängerpunkten (nah und entfernt) hinsichtlich ihrer subjektiven Wirkung in einem Paarvergleich untersucht. Zu jedem Paar gaben die Probanden außerdem ein oder mehrere Adjektive, um festzuhalten, warum die Entscheidung für einen Stimulus fiel. Es wird deutlich, dass der Rechtecksaal und nähere Sitzplätze die höhere subjektive Wirkung haben. Die Analyse der Adjektive zeigt, dass Lautheits-verwandte Attribute die Entscheidung wesentlich beeinflussen (1/3 der Antworten). In einem zweiten Schritt wurden die Stimuli daher auf die gleiche mittlere Lautheit gebracht. Obwohl nun die Lautheits-Attribute - wie erwartet und in der Vokabelsammlung sichtbar - an Wichtigkeit verlieren, bleibt die Reihenfolge der ”Wirkung” die gleiche. Räumliche Attribute, die Wahrnehmung von Nähe und Bass gewinnen an Entscheidungskraft.
12:40	Improving Auditorium Schematic Designs with Real-Time Architectural and Acoustic Feedback Shuai Lu [Abstract] Auditoriums require both acoustic performance and aesthetic values, while the efficiency of the current design process could be improved for architects to better realize these two goals. Herein a new design process of auditoriums integrating digital design methods is proposed and implemented, aiming to provide architects with real-time architectural and acoustic feedback in the schematic design stage. The new design process contains three parts: 1) a parametric model of auditorium in Rhinoceros using Component-Based Method, which can generate varied auditorium designs automatically (architectural feedback); 2) an interface connecting Rhinoceros and CATT, which supplements the input, manipulation and output of CATT to facilitate architects’ utilization in auditorium designs (acoustic evaluations); 3) a design aiding tool based on regression splines, which can provide architects with quick acoustic tests, acoustic potential analysis of forms, and suggestions for design modifications (acoustic feedback).
14:20	Vertraulichkeit und ungestörtes Arbeiten mit Raum-in-Raum-Systemen in offenen Bürolandschaften Elke Konle, Ulrich Schanda [Abstract] Mobile Raum-in-Raum-Systeme erfreuen sich zunehmender Beliebtheit und kommen vor allem in großen Mehrpersonenbüros zum Einsatz. Dort werden an die Systeme üblicherweise zwei Anforderungen gestellt. Zum einen soll es ermöglicht werden, im Raum-in-Raum-System möglichst ungestört arbeiten zu können, zum anderen sollten im Raum-in-Raum-System auch vertrauliche Gespräche geführt werden können. Das Raum-in-Raum-System hat abhängig von seiner Gestaltung schalldämmenden und/oder schallschirmenden Charakter. Unter welchen Bedingungen die Anforderung an Vertraulichkeit bzw. Ungestörtheit erfüllt werden können, wurde innerhalb einer Versuchsreihe an einem Raum-in-Raum-System ermittelt. Betrachtet wurde sowohl ein komplett geschlossenes als auch ein nach oben offenes Raum-in-Raum-System, wobei zusätzlich Parameter wie das Schallabsorptionsvermögen der Büroraumdecke, der Grundgeräuschpegel und auch der Abstand zum nächsten Mitarbeiter variiert wurden. Als Beurteilungskriterium wurde dabei die Sprachverständlichkeit herangezogen welche mittels des Sprachübertragungsindex bewertet wurde. Eine schlechte Sprachverständlichkeit ist Voraussetzung für Vertraulichkeit, verbessert aber auch die Arbeitseffizienz der Mitarbeiter, da vor allem der Informationsgehalt der Sprache maßgeblich für Konzentrationsbeeinträchtigungen verantwortlich ist. Die Untersuchung hat ergeben, dass Vertraulichkeit nur mit dem geschlossenen System zu erreichen ist, bei einem offenen System wird die Sprachverständlichkeit jedoch ausreichen gesenkt, um schon in unmittelbarer Umgebung ablenkungsfreies Arbeiten zu ermöglichen, dabei hat sich die Ausführung mit einer absorbierenden Büroraumdecke als vorteilhaft erwiesen.
14:40	Ein psychologisches Messinstrument für die akustische Wahrnehmung von Räumen für Musik und Sprache I: Fokusgruppe und Konsensvokabular Stefan Weinzierl, Alexander Lindau, Steffen Lepa [Abstract] In einem zweistufigen Verfahren wurde ein Messinstrument für die akustische Wahrnehmung von Räumen entwickelt. Zunächst wurde durch eine Fokusgruppe von Experten aus dem Bereich der raumakustischen Forschung und Planung ein Konsens erzielt im Hinblick auf ein möglichst vollständiges Vokabular von Attributen zur Beschreibung raumakustischer Qualitäten. Mit diesen Attributen wurde ein großes Sample von 100 unterschiedlichen, durch dynamische Binauralsynthese generierten raumakustischen Umgebungen durch Probanden unterschiedlicher Altersgruppen und Expertiseniveaus bewertet. Zur Stimulusproduktion wurden in der Software RAVEN für alle Räume Datensätze von binauralen Raumimpulsantworten für eine Anregung mit einem Sprecher, einem Soloinstrument und Symphonieorchester mit jeweils korrekter Richtcharakteristik erzeugt. Für die Orchestersimulation mussten die Einzelinstrumente aus nachhallfreien Aufnahmen mit Hilfe eines Phasenvokoders ”vervielfacht” werden. Auf Grundlage der ermittelten Wahrnehmungseindrücke der Probanden zu den simulierten Räumen wurde eine ausführliche Itemanalyse durchgeführt, um das neue Vokabular im Hinblick auf Reliabilität, Diskriminationsfähigkeit und inhaltliche Redundanz zu evaluieren und zu optimieren. Die Ergebnisse des Hörversuchs in Zusammenhang mit den 3D- Modellen und den monauralen, binauralen und dreidimensionalen Übertragungsfunktionen der präsentierten Räume stehen in Zukunft als Referenz für die Validierung existierender und die Entwicklung neuer raumakustischer Prädiktoren für die akustische Forschung zur Verfügung.
15:00	Ein psychologisches Messinstrument für die akustische Wahrnehmung von Räumen für Musik und Sprache: Stimulus-Erzeugung Dmitry Grigoriev, David Ackermann, Sönke Pelzer, Stefan Weinzierl [Abstract] In einem zweistufigen Verfahren wurde ein Messinstrument für die akustische Wahrnehmung von Räumen entwickelt. Zunächst wurde durch eine Fokusgruppe von Experten aus dem Bereich der raumakustischen Forschung und Planung ein Konsens erzielt im Hinblick auf ein möglichst vollständiges Vokabular von Attributen zur Beschreibung raumakustischer Qualitäten. Mit diesen Attributen wurde ein großes Sample von 100 unterschiedlichen, durch dynamische Binauralsynthese generierten raumakustischen Umgebungen bewertet. Hierfür wurden in der Software RAVEN für alle Räume Datensätze von binauralen Raumimpulsantworten für eine Anregung mit einem Sprecher, einem Soloinstrument und Symphonieorchester mit jeweils korrekter Richtcharakteristik erzeugt. Für die Orchestersimulation mussten die Einzelinstrumente aus nachhhallfreien Aufnahmen mit Hilfe eines Phasenvokoders ”vervielfacht” werdenb. Auf Grundlage dieser Daten wurde eine Item Analyse durchgeführt, um das Vokabular im Hinblick auf Konsistenz, Trennschärfe und Redundanz zu evaluieren. Die Ergebnisse des Hörversuchs in Zusammenhang mit den 3D-Modellen und den monauralen, binauralen und dreidimensionalen Übertragungsfunktionen der präsentierten Räume stehen in Zukunft als Referenz für die Validierung existierender und die Entwicklung neuer raumakustischer Prädiktoren für die akustische Forschung zur Verfügung.
15:20	Ein psychologisches Messinstrument für die akustische Wahrnehmung von Räumen für Musik und Sprache III: Item Analyse Steffen Lepa, Dmitry Grigoriev, Stefan Weinzierl [Abstract] In einem zweistufigen Verfahren wurde ein Messinstrument für die akustische Wahrnehmung von Räumen entwickelt. Zunächst wurde durch eine Fokusgruppe von Experten aus dem Bereich der raumakustischen Forschung und Planung ein Konsens erzielt im Hinblick auf ein möglichst vollständiges Vokabular von Attributen zur Beschreibung raumakustischer Qualitäten. Mit diesen Attributen wurde ein großes Sample von 100 unterschiedlichen, durch dynamische Binauralsynthese generierten raumakustischen Umgebungen durch Probanden unterschiedlicher Altersgruppen und Expertiseniveaus bewertet. Zur Stimulusproduktion wurden in der Software RAVEN für alle Räume Datensätze von binauralen Raumimpulsantworten für eine Anregung mit einem Sprecher, einem Soloinstrument und Symphonieorchester mit jeweils korrekter Richtcharakteristik erzeugt. Für die Orchestersimulation mussten die Einzelinstrumente aus nachhallfreien Aufnahmen mit Hilfe eines Phasenvokoders ”vervielfacht” werden. Auf Grundlage der ermittelten Wahrnehmungseindrücke der Probanden zu den simulierten Räumen wurde eine ausführliche Itemanalyse durchgeführt, um das neue Vokabular im Hinblick auf Reliabilität, Diskriminationsfähigkeit und inhaltliche Redundanz zu evaluieren und zu optimieren. Die Ergebnisse des Hörversuchs in Zusammenhang mit den 3D-Modellen und den monauralen, binauralen und dreidimensionalen Übertragungsfunktionen der präsentierten Räume stehen in Zukunft als Referenz für die Validierung existierender und die Entwicklung neuer raumakustischer Prädiktoren für die akustische Forschung zur Verfügung.
15:40	Werteänderungen von Indikatoren der Sprachverständlichkeit in nicht-muttersprachlichem Kontext Klaus-Hendrik Lorenz-Kierakiewitz [Abstract] Dieser Beitrag befasst sich mit Änderungen der Werte der Indikatoren für Sprachverständlichkeit STI und ALcons in (nicht-)muttersprachlichen Situationen. Im Jahre 2006 in der Tonhalle Düsseldorf wurden dazu zwei Sprachverständlichkeitshörtests mit Logatomlisten in verschiedensprachigen Trägersätzen und über 30 Probanden durchgeführt. Die Stimuli bestanden aus 25 reflexionsarm aufgenommenen Trägersätzen in den Sprachen Deutsch, Niederländisch, Englisch und Französisch mit verschiedenen Sets koartikulierter Logatome, welche über einen Lautsprecher mit Sprechercharakteristik wiedergegeben wurden. Weiters wurde an einer Position in Saalmitte die binaurale Raumimpulsantwort gemessen, um die nachhallfreien Sprachaufnahmen, gefaltet mit dieser Raumimpulsantwort für einen CD-basierten Hörtest mit mehr als 50 deutschsprachigen Probanden zu verwenden. Die von diesen notierten Logatome wurden auf den Prozentsatz falsch verstandener Konsonanten hin ausgewertet. In Abhängigkeit von angegebener Muttersprache und Sprachkenntnissen wurde untersucht, wie sich die Werte der Indikatoren für Sprachverständlichkeit ALcons (und daraus konvertiert STI) in Abhängigkeit von den Sprachkenntnissen ändern. Dabei resultierten mit nicht-muttersprachlichen Trägersätzen signifikant schlechtere Werte der Indikatoren für Sprachverständlichkeit als mit muttersprachlichen Trägersätzen. Diese Tendenz konnte in der Folge durch Gegentests mit Probanden niederländischer und französischer Muttersprache verifiziert werden. Zur Erzielung von Mindest-Sprachverständlichkeiten ergeben sich daher in Kontexten, wo nicht von reiner Muttersprachlichkeit ausgegangen werden kann, höhere Anforderungen an Werte der Indikatoren für Sprachverständlichkeit.
16:40	Ein Messapparat zur Abtastung von Schallfeldern in Räumen Ingo Witew, Michael Vorländer [Abstract] Aus einigen Fragestellungen in der Akustik wie beispielsweise Schallleistungsmessungen und raumakustische Messaufgaben ergibt sich der Wunsch, ein untersuchtes Schallfeld nicht nur an ausgewählten Einzelpunkten diskutieren zu können, sondern auch über Daten zu verfügen, die einen ganzen Raumbereich abdecken. Gerade bei der Diskussion der Unsicherheit von raumakustischen Messungen und örtlichen Schwankungen raumakustischer Einzahlkennwerte können solche Daten hilfreich sein. In diesem Beitrag wird ein neu entwickelter Messapparat vorgestellt, mit dem Schallfelder in Räumen örtlich so abgetastet werden können, dass Datensätze für bis zu 5.5 x 8.0 m große Raumbereiche automatisiert gemessen werden können. Zwischen wiederholten akustischen Messungen werden bis zu 32 Mikrophone in einer Linienanordnung schrittweise so verfahren, dass dadurch eine beliebige Abdeckung von Messorten variabeler Auflösung abgetastet werden kann. In diesem Beitrag werden neben der Funktionsweise und der Implementierung des Messaufbaus auch die Eigenschaften anhand einer raumakustischen Beispielstudie diskutiert.
17:00	Ein breitbandiges Ultraschall-Messsystem für raumakustische Anwendungen im physikalischen Modell Robert Hupke, Sanam Moghaddamnia, Jürgen Peissig [Abstract] Im Rahmen der Sanierung des Kuppelsaals (Konzertsaal im Hannover Congress Centrum mit Raum für 3600 Personen) wurde ein raumakustisches Modell im Maßstab 1:25 gebaut. Ein breitbandiges Ultraschall-Messsystem wurde entwickelt, um akustische Impulsantworten im Modellraum zu ermitteln. Anforderung an das Messsystem war es, eine breitbandige, möglichst lineare Schallquelle zu entwickeln, die eine omnidirektionale Abstrahlcharakteristik besitzt und insbesondere ausreichend Schallleistung generiert um einen hohe Messdynamik zu erhalten. Mit Hilfe von elektrodynamischen 7 mm Wandlersystemen (Sennheiser IE Serie) wurde ein Miniaturdodekaeder mit einem Durchmesser von 2 cm gebaut und hinsichtlich seiner akustischen Eigenschaften ausgewertet. Eine auf MATLAB basierende Software wurde implementiert, um mit verschiedenen Anregungssignalen und Auswertungsmethoden raumakustische Messgrößen im Modellraum zu ermitteln. Die durch den Lautsprecher auftretenden nichtlinearen Verzerrungen wurden mit Hilfe von Signalanalyseverfahren separiert, um eine ”ideale” Klangquelle für die Raumanregung zu schaffen. Abschließend wurden akustische Testmessungen im Modellraum durchgeführt und mit schon bestehenden Messungen im Originalraum verglichen. Weitere Herausforderungen an die Signalverarbeitung, die durch die Analyse der akustischen Impulsantwort im hohen Frequenzbereich auftraten, werden diskutiert.
17:20	Sind existierende Dodekaeder optimale Schallquellen für die bau- und raumakustische Messtechnik? Andreas Nicht, Friedrich Beyer, M. Ercan Altinsoy [Abstract] Für viele Arten akustischer Messungen wird eine ideale Schallquelle benötigt, welche möglichst gleichmäßig kugelförmig über den gesamten Frequenzbereich konstant und reproduzierbar Schall abstrahlt. Entsprechende Schallquellen werden in der Raumakustik zur Bestimmung der Raumimpulsantwort und in der Bauakustik zur Bestimmung der Schalldämmung oder als Vergleichsschallquelle für Schallschutzmessungen benötigt. Reale Schallquellen erfüllen diese Anforderungen naturgemäß nicht, aber sie können sich den jeweiligen praktischen Anforderungen ausreichend gut annähern. So hat sich die Nutzung von Dodekaeder-Lautsprechern in der raum- und bauakustischen Messtechnik durchgesetzt. Im Rahmen einer Studie wurden verschiedene Typen von Messlautsprechern untersucht und dabei deren Schallfeldeigenschaften erfasst. So konnten 3D-Richtchrakteristiken aufgenommen werden, um die räumliche Schallverteilung und das spektrale Verhalten der Quellen zu erfassen. Die Messergebnisse wurden mit den formalen Anforderungen der ISO 140 und ISO 3382 verglichen. Außerdem wurden typische raumakustische Messungen durchgeführt, um die Auswirkung der tatsächlichen Schallfeldeigenschaften - also Richtwirkung und Frequenzgang - auf praktische Messergebnisse zu untersuchen. Hieraus lassen sich Schlussfolgerungen für den praktischen Einsatz ziehen.
17:40	Optimierung von Raummodendämpfern mit PC-Unterstützung Ingolf Bork, Daniel Popken [Abstract] In kleinen Räumen verbessern auf einzelne Raumresonanzen abgestimmte Helmholtz-Resonatoren nicht nur die akustischen Übertragungseigenschaften, sondern sie können auch bei Optimierung der Resonanzdämpfung hörbar kürzere Ein- und Ausschwingvorgänge bewirken. Die in der Praxis für Messungen und Optimierungen üblicherweise verwendeten FFT-Analysatoren lassen sich durch Realisierung auf Notebooks mit integrierten Soundkarten ersetzen, indem geeignete Signalverarbeitungssoftware für die Analyse der Messungen eingesetzt wird. Hierzu eignet sich z.B. MATLAB mit FFT-Analyse und Hilbert-Transformation. An Beispielen werden erfolgreiche Mess- und Abstimmvorgänge gezeigt. Die Entwicklung des Programmes und die praktischen Untersuchungen wurden im Rahmen einer Bachelorarbeit durchgeführt.
18:00	Detection of Reflecting Objects in Anechoic Chambers Abhay Rajmane, Walter Baumann [Abstract] Ideally anechoic chambers are supposed to absorb all sound energy. But unavoidable objects like camera, siren, fire extinguisher cylinder, illumination devices and flaps of air supply systems reflect the incident sound. Region of reflected sound can be identified during room qualification measurement according to ISO 26101 standard. From the experiments in anechoic chamber, the correlation is established between the size of reflecting object and the tonal frequency of excitation. To identify the relative location of reflecting object, a second microphone is placed at two positions around the first microphone. The room is excited by tonal impulse. The location reflecting surface is identified by measuring sound intensity and time lag of reflected sound field. The outcome of this research work is one measurement procedure that identifies location, size and angle of orientation of reflecting object. It guides to relocate or reorient the reflecting object, so that the region of acoustic interest in Anechoic Chambers remains clean and without reflections.

Schienenfahrzeuge

Schienenfahrzeuge

12:00

Entwicklung eines TDR Einzahlwertes zur einfacheren Charakterisierung der Schallemission des Oberbaus Holger Heckelmüller, Franziska Kendl, Gerhard Krump [Abstract] Zur Charakterisierung der dynamischen Oberbausteifigkeit einer Eisenbahnstrecke ist die Messung der Gleisabklingraten (englisch: Track Decay Rates, kurz: TDR) ein etabliertes und anerkanntes Messverfahren, das seit 2008 in der Norm DIN EN 15461 festgeschrieben ist. Die TDR trägt zur akustischen Charakterisierung bei der Schallabstrahlung des Oberbaus bei. Die Messung und Bewertung der Gleisabklingraten findet z. B. Verwendung bei der Zulassung von Schienenfahrzeugen nach der TSI Lärm oder TSI HS RST. Des Weiteren werden mittels der Gleisabklingraten Schallminderungsmaßnahmen am Oberbau wie beispielsweise der Einbau von Schienendämpfern untersucht. Da die Gleisabklingraten frequenzabhängig (Terzbänder zwischen 80 Hz und 5 kHz) sind, waren in der Vergangenheit statistische Analysen von TDR-Messreihen nur schwer durchführbar und die Interpretation der Ergebnisse blieb erfahrenen Fachexperten vorbehalten. Zur einfacheren Datenverarbeitung fehlte ein belastbarer Einzahlwert - vergleichbar mit einen Schallpegel oder dem Rauheitswert LλCA der Schienenfahrfläche. Anhand einer Vielzahl von Messungen wurde ein TDR- Einzahlwert entwickelt. Der Wert wurde mittels Luftschallmessungen von Vorbeifahrten eines repräsentativen Zugkollektives validiert.

12:20

Korrelation des Schallmesswagen-Pegels mit akustischer Schienenrauheit und Gleisabklingraten Franziska Kendl, Holger Heckelmüller, Gerhard Krump [Abstract] Der Schallmesswagen (SMW) der DB Systemtechnik GmbH prüft den akustischen Zustand des Oberbaus und wird hauptsächlich zur Überprüfung von Streckenabschnitten mit der Maßnahme ”Besonders überwachtes Gleis” (BüG) verwendet. Des Weiteren wird der SMW zur Qualitätskontrolle und Abnahme von akustischen Schienenschleifarbeiten eingesetzt. Für den Fall, dass ein BüG-Abschnitt aus betrieblichen oder technischen Gründen nicht vom SMW befahren werden kann, wurde ab 2001 die Ersatzmaßnahme RMF-BüG entwickelt. Das Verfahren RMF-BüG soll durch kontinuierliche Rauheitsmessungen auf beiden Schienen die Messaufgaben des SMW ersatzweise übernehmen können. Beim RMF-BüG-Verfahren wurde zur Berechnung des SMW-Pegels ausschließlich die Schienenrauheit berücksichtigt. Anhand einer Vielzahl von Messungen konnte gezeigt werden, dass das Rollgeräusch des SMW ebenfalls signifikant von der Gleisabklingrate (Track Decay Rate TDR) abhängig ist. Das hier vorgestellte Verfahren zeigt, dass es möglich ist unter Verwendung des Einzahlwertes der Schienenrauheit LλCA und des Einzahlwertes der TDR LTDR den SMW-Pegel valide zu bestimmen.

Speech intelligibility in rooms and related processing

Speech intelligibility in rooms and related processing

Sitzungsleitung:

J.Y. Jeon, Hanyang University Seoul M. Vigeant, PennState

12:00	Masking versus Cognition during Speech Recognition in noise and reverberation: Can different sentence tests provide a quantitative estimate? Anna Warzybok, Jan Rennies-Hochmuth, Birger Kollmeier [Abstract] This study investigates the effect of noise and reverberation on speech recognition for an open- and a closed-set sentence test. While both tests yield approximately the same recognition threshold in trained normal-hearing listeners, their performance may differ due to cognitive factors, i.e., the closed-set test is more sensitive to training effects while the open-set test is more affected by language familiarity. The experimental data were compared to predictions of the speech transmission index as a measure of pure acoustic effects. The largest differences between the open- and closed-set speech tests were measured in reverberation indicating a considerable influence of non-acoustic, cognitive factors. The recognition scores were on average 50% higher for the closed-set test with syntactically fixed and semantically unpredictable sentences than for the open-set test consisting of everyday sentences. To examine the underlying reasons, the closed-set test was presented to naïve listeners, with no training prior the measurements and no information about the test’s structure. Removing this information, the differences between the tests were not present indicating that the degree of familiarity with the speech material has a major impact on speech recognition. This indicates a strong cognitive factor which cannot be predicted by the speech transmission index.
12:20	A Steered-Response Power (SRP) based Framework for Sound Source Localization using Microphone Arrays in Reverberant Rooms for Enhancement of Speech Intelligibility Muhammad Imran, Jin Yong Jeon [Abstract] Sound source localization methods using multi-channel signal processing have been widely adopted for 3D audio capturing, speech enhancement, and speaker localization. We propose a speech source localization framework based on the steered-response power (SRP) methods, for closed spaces containing ambient noise and reverberation, capable of estimating the robust direction of a speech source, with enhanced speech intelligibility. For this study, a speech source localizer (SSL) algorithm, utilizing 3D microphone arrays, was designed using the array steered-response to improve the localization accuracy of single as well as multiple speech sources in full 3D space, with improved intelligibility of the captured sound. To design a framework for SRP, an adaptive beamformer, minimum variance distortionless response (MVDR) beamformer, was evaluated and purposed for accurate localization applications. In addition, an optimization framework based on clustering algorithms is suggested to improve the accuracy of localization estimation, and the confidence level of the measurements. The measurements were carried out in a typical room, under different reverberation and background noise conditions, to validate the practicality of the algorithms. The results obtained demonstrate the efficiency of the proposed algorithms for the localization of a speech source with improved speech intelligibility.
12:40	The Effect of Objective Room Acoustic Parameters on Auditory Steady-State Responses Valentina Zapata Rodriguez, James M Harte, Cheol-Ho Jeong, Jonas Brunskog [Abstract] Verification that Hearing Aids (HA) have been fitted correctly in pre-lingual infants and hard-to-test adults is an important emerging application in technical audiology. These test subjects are unable to undergo reliable behavioral testing, so an objective method is required. Auditory steady-state responses (ASSR), recorded in a sound field is a promising technology to verify the hearing aid fitting. The test involves the presentation of the auditory stimuli via a loudspeaker, unlike the usual procedure of delivering via insert earphones. Room reverberation clearly may significantly affect the features of the stimulus important for eliciting a strong electrophysiological response, and thus complicate its detection. This study investigates the effect of different room acoustic conditions on recorded ASSRs via an auralisation approach using insert earphones. Fifteen normal-hearing listeners were tested using narrow-band (NB) CE-Chirps centered at the octave-bands of 0.5, 1.0, 2.0 and 4.0 kHz. These stimuli were convolved with impulse responses of three rooms simulated using a Green’s function approach to recreate different sound-field conditions. Comparisons with the unmodified stimuli recordings (reference condition) quantified that room acoustics significantly affects the amplitudes of the ASSRs.
14:20	Reproduction of spherical microphone array impulse response measurements using higher order Ambisonics Michelle C. Vigeant, David A. Dick [Abstract] The perception of listener envelopment is being studied using reproduced spherical microphone array impulse response (IR) measurements taken in a 2,000 seat concert hall. These IR measurements were obtained using a 32-element, 8.4cm-diameter spherical microphone array (mh acoustics Eigenmike em32) and were reproduced over a 30 loudspeaker array arranged in circular rings in an anechoic chamber. Playback over the loudspeaker array is accomplished using third-order Ambisonics, where the 3D sound field is represented in the spherical harmonics domain. Radial filters were used to equalize the measured spherical harmonic components and Heller’s Ambisonic Decoder Toolbox is used to decode the spherical harmonic signals into loudspeaker signals, which is implemented using a VST plug-in in the digital audio workstation software REAPER. The two-band decoder crosses over from basic decoding to max-rE decoding at 400Hz, which reduces side lobes and improves high-frequency localization cues. In addition, the decoder includes time delay and magnitude corrections to account for the distance from each loudspeaker to the center of the array and order-dependent high-pass filters for near field compensation. FIR filters are applied to equalize the signals for the frequency responses of the measurement loudspeaker, microphone capsules, and reproduction loudspeakers. [Work supported by NSF Award 1302741.]
14:40	Intelligibility of spatially reproduced speech over headphones under ambient noise Noam R. Shabtai, Jonathan Sheaffer, Zamir Ben-Hur, Itai Nehoran, Matan Ben-Asher, Boaz Rafaely [Abstract] In speech communication applications, headset based spatial audio systems may employ binaural output channels in order to improve the intelligibility of speech in multi-speaker scenarios. In such a case, both the far-end speaker and the far-end noise signals are usually transfered by the binaural spatial audio system to the listener. However, in many applications such as a train drive, shopping in a busy mall, or call centers, the listener is surrounded by noise signals that are generated in its own environment. In such scenarios, the source signal cannot be filtered from the noise before it is transmitted to the listener. This work examines the effect of an artificially induced binaural output on the intelligibility of speech as perceived by a listener who is surrounded by a bubble noise. Binaural reproduction is obtained through non-personalized head-related impulse responses, room simulations for enhanced externalization, and a low latency head-tracking system to improve localization. Two systems are investigated, the first is based on the Sound Scape Renderer (SSR), and the second is based on a renderer developed by Waves Audio Ltd. Speech reception threshold (SRT) is calculated using a listening test and compared with the SRT when a mono source signal is used.
15:00	A robust 3D microphone array development for speaker tracking in ambient and noisy environments using GCC-PHAT Technique with improved SNR in speech Jong Gak Seo, Jin Yong Jeon, Muhammad Imran [Abstract] A robust 3D microphone array system was designed and developed to localize and track speech sources in environments containing ambient noise and reverberation with improved speech quality. In our array design, six microphone elements were arranged in an open spherical configuration pattern with uniform distribution. Previous methods to estimate speech source localization typically depend on conventional time-delay estimation techniques between two microphone pairs. However, such methods often ignore the ambient noise, reflections from the surroundings, and reverberations. The Generalized Cross Correlation (GCC) with Phase Transform (PHAT) was adopted as the weighting function, in order to accurately detect, localize, and track speech sources. The GCC-PHAT weighting function is capable of localizing speech in noisy and reverberant environmental conditions. The algorithms developed were evaluated for the proposed six channel microphone array system under different conditions of noise and reverberation, to validate the practicality of the system. The results demonstrate an accuracy of 5∘. in speech source localization (Azimuth, Elevation), with a Root Mean Square Error (RMSE) of 3∘.
15:20	Room-acoustic investigations of coprime linear microphone arrays Ning Xiang, Dane Bush [Abstract] Coprime linear microphone arrays can obtain narrow beam patterns with significantly fewer, sparsely distributed microphones, exceeding the half wavelength limit. A coprime microphone array consists of two nested uniform linear subarrays with M and N microphones, where M and N are coprime with each other. When the subarray outputs are properly combined the two subarray outputs overlap with one another completely in just one direction retaining the shared beam while mostly canceling the other superfluous grating lobes. The narrow beampattern is on the order of that achieved using uniform linear arrays consisting of M times N microphones using delay-and-sum processing. Recently, the present authors have experimentally validated the coprime array theory [D. Bush & N. Xiang, J. Acoust. Soc. Am. 138, 447-456 (2015)], confirming that broadband processing of array signals can achieve narrow beam patterns while suppressing unwanted sidelobes. After a brief introduction of coprime array theory and broadband implementation, this paper will discuss results obtained in extremely reverberant room-acoustic environments using the coprime microphone arrays. Potential applications of enhancing speech intelligibility will also be discussed.
15:40	Performance Measures for Converting Partial-Sphere Array Recordings Hannes Pomberger [Abstract] Spherical arrays with rigid angular boundaries allow for a representation of the sound field in terms of basis function orthogonal on the angular range. A corresponding set of orthogonal functions is non-isotropic due to the bounded angular range. Hence, direct rendering on a surrounding loudspeaker setup might exhibit direction-dependent panning artifacts which might disturb the perceived spatial image. This is in contrast to conventional Ambisonics employing spherical harmonics, an isotropic orthogonal basis on the sphere. Futhermore, the Ambisonical independence of recording and playback is impeded as the basis is tailored to the restricted angular range. To obtain independence, a suitable conversion to spherical harmonics is needed. The conversion to an isotropic basis tends to diminish the direction-dependent artifacts. Within this article we will discuss perceptually motivated performance measures to evaluate different conversion strategies in terms of mis-localization and direction-dependent loudness, source width and timbre variations and demonstrate their suitability in several case studies.
16:40	Dynamic voice directivity in room acoustics auralizations Barteld Postma, Brian Katz [Abstract] The use of room acoustic auralizations has been increasing due to the improving computing power available and the quality of numerical modelling software. In such auralizations, it is often possible to prescribe the directivity of an acoustic source in order to better represent the way in which a given acoustic source excites the room. However, such directivities are static, being defined according to source ordination as a function frequency for the numerical simulation. While sources such as a piano vary little over the course of playing, it is known that voice directivity varies, sometimes considerably, due to both dynamic orientation and phoneme dependent radiation patterns linked to changes in mouth geometry. This study presents an investigation of the inclusion of dynamic directivity of the voice in auralizations for room acoustics. Said study includes a presentation of the means in which dynamic directivity has been incorporated into the geometrical acoustic modelling software as well as subjective evaluations of the effect of including dynamic directivity in a room acoustic auralization with a vocal source.
17:00	3D Surround Sound Transmission System between Remote Rooms for Coexistent Reality Sanghun Nam, Joong-Jae Lee, Ju-Hyun Maeng, Eun-Mi Lee, Jong Gak Seo, Jin Yong Jeon, Bum-Jae You [Abstract] In this paper, we proposed a 3D surround sound transmission system based on the Coexistent Reality Software Framework (CRSF) in order to provide users with a coexistent experience to communicate and collaborate in natural manners with the feelings of immersive sounds. The CRSF registers the remote users in a coexistent space and renders 3D surround sounds by using binauralization for headphone. The panning of the sound is dynamically updated by localizing the remote speakers in terms of its directions (azimuth and elevation) and distance from listener and updating the rendered sound in accordance with their locomotion in real time using tracking devices. The three-dimensional virtual sound produced by users’ interactions is generated and mixed with real 3D surround sounds. Because different size and frequency of the various types of data need to be exchanged with the remote users, the CRNE (Coexistent Reality Network Engine) supports multi- channel topology to avoid interference between various transfer data. The proposed sound transmission system merges multiple space on a network to be a coexistent space and generates the surround sound, stereoscopic image and vibration effect simultaneously. The result of experiment with 3D surround sound have confirmed the important role of the improvement of coexistence.
17:20	Spatial Sub-Nyquist Sampling Layouts for Compact Microphone Arrays Till Rettberg, Sascha Spors [Abstract] Spatial audio recording with microphone arrays is a challenging task due to the comparatively large bandwidth of interest. At higher frequencies, the number of sensors required to achieve the spatial Nyquist rate is practically infeasible. Since spatial band-limiting filters are likewise not available in practice, the captured sound field is compromised by spatial aliasing. The surge of interest in Compressed Sensing in recent years has produced numerous results for alternative sampling strategies. These can be utilized to partially alleviate the problem of spatial aliasing in certain cases: If the sound field of interest can be represented by a small number of sources, sampling and reconstruction is often possible with fewer sensors than the Shannon-Nyquist criterion dictates. The associated sampling theorems are usually probabilistic in nature and hinge on randomly distributed sampling points. In this paper, we investigate whether these reconstruction guarantees are applicable to the moderate numbers of sensors typically feasible in non-sequential microphone arrays. Empirical results for recovery performance of random sampling layouts are presented in comparison to deterministic non-uniform layouts.
17:40	Speech Intelligibility with Spatially Symmetric Maskers in Reverberant Environments Thomas Biberger, Stephan D. Ewert [Abstract] In daily life, verbal communication often takes place in indoor situations and in the presence of interferers. Hereby, speech intelligibility is affected by (i) masking caused by other interfering sound sources and (ii) reverberation. In spatial configurations with a frontal target speaker and two interfering sources symmetrically placed to either side, spatial release from masking (SRM) is observed in comparison to the configuration with co-located target and interferers. In this case, the auditory system can make use of temporally fluctuating interaural differences. Room reverberation affects the temporal representation of the target and maskers, and, moreover, the interaural differences depending on the spatial positions of the listener, target and interferers in the room as well as room acoustical properties. Here the effect of room acoustical properties (T60, frequency dependent absorption coefficients), temporal structure of the interferers, and target-masker positions on SRM was assessed. Speech reception thresholds were measured using the Oldenburger Satztest in a simulated room using headphone-based virtual acoustics. The interferers were either placed co-located with or symmetrical (± 60∘) to the frontal target and the room acoustical properties were systematically changed. The results are discussed and compared to predictions of a binaural speech intelligibility model.

Speech intelligibility in rooms and related processing (Poster)

Speech intelligibility in rooms and related processing (Poster)

Organisation:

J.Y. Jeon, Hanyang University Seoul M. Vigeant, PennState

16:00

Directivity Filter for Sequential Loudspeaker Array Measurements Johannes Klein, Marco Berzborn, Michael Vorländer [Abstract] Room impulse response measurements including directivity are becoming a vital component of room acoustics. The results of these measurements allow for the room acoustical analysis regarding specific source receiver combinations and enable the realistic simulation of acoustical scenarios in virtual environments. Besides the widely applied microphone-arrays, electroacoustic sources with a steerable directivity are necessary to retain all degrees of freedom during the measurements. Due to the relatively large dimensions of the transducers, the number of possible physical transducers on a loudspeaker-array is very limited, resulting in a low spatial resolution. A solution to this problem are sequential measurement methods which virtually enlarge the number of transducers by moving the source during the measurement and superposing the results. Furthermore, several types of transducers are required to provide the necessary features for the broadband-excitation of complex sound fields. This can result in the implementation of several different sampling schemes on one array. The various methods of generating directivity control filters for such mixed sampling schemes applied in sequential loudspeaker array measurements will be discussed in this publication.

16:02

Automatic Mixing for Immersive Teleconferencing Systems Christian Schörkhuber, Matthias Frank, Franz Zotter, Robert Höldrich, Peter Grosche [Abstract] The aim of immersive teleconferencing is to convey a realistic sound field impression to a remote participant. To this end, the spatial distribution of talkers as well as room information needs to be captured by the near-end system and accurately reproduced on the far-end. We consider a setup where high speech quality is obtained by means of several close microphones and spatial information is captured with a small microphone array in the centre of the acoustic scene. The proposed automatic mixing system robustly estimates the directions of multiple active talkers and mixes the close- microphone signals with the room information gathered by the central microphone array. Furthermore, we propose a novel automatic gain control method that keeps natural speech dynamics while equalizing speech level fluctuations due to unintentional changes of the talker-microphone distance. To allow for maximal flexibility concerning the reproduction system on the far-end (e.g. different loudspeaker setups or binaural reproduction for headphones), the sound field is encoded in higher-order Ambisonics. Listening experiments of our concluding evaluation indicate the optimal settings for recorded multi-talker scenarios using both headphone- and loudspeaker-based reproduction.

Strömungsakustik I

Strömungsakustik I

14:20	Ein kleiner Freistrahlprüfstand für aeroakustische Messungen Henri Siller, Max Nussbaumer, Waqas Hayat, Alessandro Bassetti, Stefan Funke, Wolfram Hage, Robert Meyer [Abstract] Ein neuer Prüfstand für akustische Experimente mit Freistrahlen im Unterschallbereich wurde für Prinzipexperimente und zum Testen von Messmethoden aufgebaut. Er besteht aus einem bereits bestehenden aerodynamischen Freistrahlprüfstand, der um eine reflexionsmindernde Mess-Strecke mit Mikrofonarrays erweitert wurde. Die Messstrecke besteht aus einem an beiden Enden offenen Zylinder aus absorbierenden Schaumstoffen, mit einem linearen Mikrofonarray mit 50 Mikrofonen parallel zur Strahlachse. Die raumakustischen Eigenschaften des Prüfstands wurden mit Messungen von Impulsartigen Schallquellen, explodierenden Membranen und Schreckschusspistolen, überprüft. Dabei wurde gezeigt, dass der absorbierende Zylinder in Kombination mit der absorbierenden Verkleidung der Rückwand stromab des Zylinders sehr gut die Reflexionen der Wände des Labors unterdrückt. Zur Verifizierung des Prüfstands wurden Messungen mit einer Düse mit einem Durchmesser von 50 mm bei verschiedenen Machzahlen von 0.4 bis 0.7 durchgeführt. Die an verschiedenen Entfernungen stromab der Düse gemessenen Frequenzspektren des Strahlgeräuschs wurden mit Referenzdaten, die H. K. Tanna von Lockheed 1976 mit einer Freistrahldüse von zwei Zoll Durchmesser gemessen und publiziert hat, verglichen. Die Übereinstimmung ist in dem interessanten Frequenzbereich sehr gut und zeigt, dass der Prüfstand für kleine aeroakustische Experimente an Freistrahlen geeignet ist.
14:40	Simulation eines Abgasmündungsgeräusches mit hybridem Ansatz Florian Schwertfirm, Johannes Kreuzinger, Christof Hinterberger [Abstract] Bei hohen Massenströmen kann bei KFZ-Abgasanlagen ein Mündungsgeräusch auftreten, dass durch die Interaktion der turbulenten Rohrströmung mit dem Rohrende entsteht. Wegen den relativ hohen Machzahlen (Größenordnung Ma=0.25) ist der Schall deutlich hörbar. Zur Simulation des Schalls wird ein hybrider Ansatz mit inkompressibler Strömungslösung gewählt, da so die Kopplung einer periodischen Rohrströmungssimulation als Turbulenzgenerator mit dem eigentlichen Simulationsgebiet einfach möglich ist. Eine inkompressible Strömungssimulation wird allgemein bis Ma=0.3 als zulässig betrachtet, man bleibt knapp unter dieser Grenze. Eingesetzt wird der kombinierte Strömungs- und Akustikcode MGLET. Da bei den auftretenden Machzahlen Konvektion des Schalls und Beugung an Grenzschichten relevant sein können, werden Simulationen ohne und mit Berücksichtigung der Konvektion durch die Strömung durchgeführt und die Ergebnisse verglichen. Die Genauigkeit der Simulationsergebnisse und damit auch die Eignung der verwendeten Ansätze wird durch den Vergleich mit Messwerten eines Benchmarks, zur Verfügung gestellt von Faurecia, beurteilt. Hier liegen Daten zu unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Krümmungsvarianten vor.
15:00	Prediction of interior SPL caused by the Wind Noise Anton Golota, Luca Alimonti, Denis Blanchet [Abstract] Evolution of simulation methods used to predict interior sound pressure caused by the wind noise have opened a variety of new possibilities to improve the quality of the results. The better understanding of the noise generation parameters and transmission process allows engineers to bring in various methods (such as Statistical Energy Analysis (SEA), Finite Elements Method (FEM), Boundary Elements Method (BEM) and hybrid couplings (FEM/SEA)) in the wind noise simulation. This paper demonstrates the physical mechanisms of wind noise generation, common workflow used in wind noise applications, and shows the results obtained with different simulation methods. Improved surface pressure mapping technic and method of extracting acoustics and convective pressure out of the turbulent flow is demonstrated within Aero-Vibro-Acoustic toolbox in VA One software.
15:20	Mikrofonarraymessungen für aeroakustische Messungen bei hohen Einfallswinkeln Thomas Ahlefeldt, Gianna Mazzitelli [Abstract] In der Entwicklungsphase beispielsweise der Flugzeug- und Automobilindustrie stellt die Mikrofonarraymesstechnik bei der Anwendung in Windkanälen mit offener oder geschlossener Messtrecke eine wichtige Rolle zur Beurteilung von aeroakustischen Schallquellen dar. In letzter Zeit haben sich hier zwei neue Herausforderungen ergeben. Zum einen werden für die Lärmbeurteilung von Flugzeugen bei An- und Abflug hohe Abstrahlwinkel für die Berücksichtigung der deutlichen Quellrichtcharakteristiken bedeutsamer. Des Weiteren werden bei Untersuchungen an Fahrzeugen zunehmend Mikrofonarrays mit sehr großer Apertur verwendet. Aufgrund dessen ergeben sich neue Fragestellungen an die Auswertung. In beiden Fällen werden Quellgebiete mit dem Mikrofonarray unter teilweise sehr hohen wie auch sehr unterschiedlichen Einfallswinkeln untersucht. Da für die Auswertung von Mikrofonarraymessungen die Phasendifferenz der Sensoren von grundlegender Bedeutung ist, ist hier neben der Amplitudenrichtcharakteristik auch die Phasenrichtcharakteristik der Sensoren von Bedeutung. Bei Messungen in geschlossener Messtrecke gewinnen durch die großen Abstände zum Untersuchungsobjekt Effekte an Bedeutung, welche sonst vernachlässigbar sind (Eigenschaften des Strömungsfeldes, geometrische Effekte, Störquellen). Es werden Messungen zur Untersuchung des Einflusses der einzelnen Effekte vorgestellt. Insbesondere wird die Kalibrierung des akustischen Ortes der Sensoren unter Berücksichtigung von verschiedenen Parametern wie Quellabstand, Richtcharakteristik und Frequenz auf die Bestimmung der akustischen Sensorposition vorgestellt.
15:40	Windgeräuschreduktion am Ohr Thomas Schulze, Ennes Sarradj, Thomas Geyer [Abstract] Die zunehmende Dichte des Straßenverkehrs lässt auch die gegenseitige Wahrnehmung der Verkehrsteilnehmer immer wichtiger werden. Schon bei geringen Fahrtgeschwindigkeiten kommt es allerdings beim Fahrradfahren zu Verwirbelungen am Ohr, deren resultierendes Windgeräusch sich in starkem Maße verdeckend auf die Verkehrsgeräusche auswirkt. Die dabei auftretenden hohen Schalldruckpegel stellen eine negative Beeinflussung der Sicherheit aller Verkehrsteilnehmer dar. Im Rahmen einer Untersuchung an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus (BTU) wurde die Schallentstehung am Ohr in einem aeroakustischen Windkanal gemessen. Dazu wurde ein Kunstkopf verwendet, der über realistische Nachbildungen einer Ohrmuschel und darin integrierte Messmikrofone verfügt. Zunächst wurde das Strömungsfeld qualitativ mit einer Fadensonde visualisiert. Um die auftretenden Turbulenzen genauer zu charakterisieren, wurden in einem Bereich um das Ohr des Kunstkopfes herum Messungen mit einer Eindraht-Hitzdrahtsonde durchgeführt. Aus den Ergebnissen wurde eine Reihe von Proben abgeleitet, die zu einer Reduktion des Windgeräusches führen sollten. Die Auswertung von akustische Messungen dieser Proben führte zum Entwurf von zwei Prototypen, deren Wirksamkeit durch Probandentests bestätigt werden sollte. Die Probanden wurden dazu einer Strömung im Windkanal ausgesetzt, während sie jeweils mit und ohne Prototyp am Ohr einen audiometrischen Test durchführten. Über einen Frequenzbereich von 125 Hz bis 2000 Hz war dabei eine mittlere Reduktion um etwa 7 dB möglich.
16:40	Konzept zur Reduzierung von Seitenkantenlärm Johann Reichenberger [Abstract] Die effiziente Reduzierung von Fluglärm ist für das kontinuierliche Anwachsen der zivilen Luftfahrt ein wichtiger Punkt. In den letzten Jahrzehnten wurden große Anstrengungen unternommen den Triebwerkslärm zu reduzieren. Im Landeanflug jedoch ist der Umströmungslärm vergleichbar mit dem Triebwerkslärm. Deshalb müssen Maßnahmen zur Minderung der Umströmungslärmquellen, wie Fahrwerk und Hochauftriebssysteme, erarbeitet werden. Die Lärmquellen an den Hochauftriebssystemen werden gewöhnlich in Vorflügellärm und Klappenseitenkantenlärm eingeteilt, wobei letzterer das Thema dieser Arbeit ist. Studien in den letzten Jahren zu den Mechanismen und Modellierung der Hochauftriebslärmquellen ergaben eine Anzahl von numerischen, semi-analytischen Modellierungsansätzen zu lokalen instationären Strömungseffekten, welche die Quellen zur Akustik im Fernfeld darstellen. Einen wesentlichen Beitrag zum Klappenlärm liefert die Klappenseitenkante. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, daß durch Anbringen von z.B. Bürsten, porösen Materialien oder ”Zäunen” der Klappenseitenkantenlärm an der Quelle reduziert werden kann. In dieser Arbeit wird ein neuartiges Konzept vorgestellt, das den Seitenkantenlärm reduziert und den Auftrieb erhöht.
17:00	Experimentelle Untersuchung der Minderung von Strömungsschall durch poröse Zylinderummantelungen Thomas Geyer, Ennes Sarradj [Abstract] Eine der maßgeblichen aeroakustischen Schallquellen ist der bei der Umströmung von Zylindern entstehende Schall, welcher zum Beispiel an Teilen des Fahrwerks bei Flugzeugen oder an Pantografen bei Zügen auftritt. Er enthält sowohl tonale Anteile aufgrund der regelmäßigen Wirbelablösung als auch breitbandige Anteile. Eine Möglichkeit zur Lärmminderung besteht in der Verwendung poröser Zylinderummantelungen. In einer an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg durchgeführten Studie wurde der durch eine Reihe porös ummantelter Zylinder erzeugte Schall in einem aeroakustischen Windkanal gemessen. Die Zylinder bestehen dabei aus einem nichtporösen inneren Zylinder, der mit offen-porösen Materialien ummantelt ist. Die porösen Materialien werden durch ihren längenbezogenen Strömungswiderstand charakterisiert. Dabei war das Hauptziel der Untersuchung, den Einfluss dieses Materialparameters auf den entstehenden tonalen und breitbandigen Schall systematisch zu quantifizieren. Die Untersuchung zeigte zum einen, dass der tonale Schallanteil im Schalldruckpegelspektrum durch die poröse Ummantelung deutlich schmaler ist, obwohl sich mit den zur Verfügung stehenden Materialien der Hiebton nicht komplett unterdrücken ließ. Zum anderen ergab sich durch die Verwendung der porösen Ummantelungen ebenfalls eine deutliche Minderung des breitbandigen Schalls. In beiden Fällen sind Materialien mit niedrigem Strömungswiderstand besser geeignet als Materialien mit hohem Strömungswiderstand.

Tieffrequente Trittschallübertragung bei Decken mit schwimmenden Estrichen

Tieffrequente Trittschallübertragung bei Decken mit schwimmenden Estrichen

Sitzungsleitung:

M. Schneider, Hochschule für Technik Stuttgart, Stuttgart

12:00	Schwimmender Estrich und Unterhangdecke mit schwach gedämpfter Eigenfrequenz fast gleicher Größe als Ursache für erhöhte tieffrequente Trittschallübertragung Hartmut Schirmer, Werner Schirmer [Abstract] Die Suche nach den Ursachen für Dröhngeräusche beim Begehen einer Wohnungstrenndecke mit einem Prüfwert L’n,w (CI 50-2500) = 34 (20,0) dB führte für die geprüfte Decke auf die Annahme eines Modells mit zwei nahe beieinander liegenden, tieffrequenten und schwach gedämpften Eigenfrequenzen. Die vorhandene Unterhangdecke mit unbedämpftem Hohlraum hat entsprechend ihrer Abhängehöhe und flächenbezogenen Masse eine Eigenfrequenz von ca. 50 Hz, was nahe der Estrich-Lagerungsfrequenz der untersuchten Decke liegt. Es wird gezeigt, wie man den erforderlichen längenspez. Strömungswiderstand einer Absorberschüttung berechnen und realisieren kann. Der gemessene Frequenzgang des Trittschallpegels der Decke mit schwimmendem Estrich, bezogen auf den der Rohdecke, hat über einen beachtlichen Frequenzbereich annähernd die Form der Übertragungsfunktion eines SDFS (Ein-Massen Schwinger mit einem Freiheitsgrad). Es wird gezeigt, wie die manuelle Kurvenanpassung zum - hier geringen - Dämpfungsmaß des schwimmenden Estrichs führt. Eine Verminderung der Resonanzüberhöhung und damit des tieffrequenten Trittschalls erfordert den Einsatz von Trittschall-Dämmmatten mit genügend hoher innerer Reibung. Die aus dieser Betrachtung folgenden Konsequenzen werden besprochen.
12:20	Verbesserung des Trittschallschutzes von Massivdecken durch schwimmende Estriche Martin Schneider [Abstract] Die Anforderungen an den Trittschallschutz von Wohnungstrenndecken werden in der geplanten Neufassungen der DIN4109 ”Schallschutz im Hochbau” von derzeit Lnw≤53 dB um 3dB auf Lnw≤50dB erhöht. Da Bodenbeläge aufgrund der Möglichkeit eines Austausches im Wohnungsbau beim Nachweis nicht angerechnet werden dürfen, sind schwimmende Estriche in Deutschland seit vielen Jahren Standard im Geschosswohnungsbau. Durch immer dicker werdenden Rohdecken (meist aufgrund statischer Erfordernisse) in Verbindung mit dem schwimmenden Estrich werden gegenüber den Mindestanforderungen deutlich geringere bewertete Normtrittschallpegel erzielt, so dass in ausgeführten Bauten die Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz z.B. nach VDI4100 regelmäßig erreicht werden. Trotz dieser niedrigeren bewerteten Normtrittschallpegel klagen Bewohner vielfach über einen ungenügenden Trittschallschutz. Eine Umfrage unter Ingenieurbüros zeigt, dass auch mit bewerteten Normtrittschallpegeln von Lënw<40dB Beschwerden auftreten, deren Ursache häufig in hohen Trittschallpegeln, im für die Bewertung bislang nicht relevanten Frequenzbereich, unter 100Hz liegen. Die störenden Geräusche werden dabei von Bewohnern häufig mit dem Begriff Dröhnen beschrieben. Im Vortrag werden Ergebnisse zum Trittschallschutz einer Umfrage zum aktuellen Stand des Schallschutzes vorgestellt. Weiter wird über messtechnische Untersuchungen im Labor zur tieffrequenten Übertragung von Trittschall berichtet. Aus den Untersuchungen lassen sich Empfehlungen zur Ausführung von schwimmenden Estrichen ableiten, wobei bei der Bewertung der Frequenzbereich von 50Hz-100Hz mit zu berücksichtigen ist.
12:40	Vermeidungsstrategien und Ansätze einer Vermeidung des Estrichdröhnens Michael Wolf, Christian Burkhart [Abstract] Immer wieder wird von Bewohnern in Mehrfamilienhäusern ein starkes Dröhnen beim Begehen von schwimmenden Estrichkonstruktionen beklagt. Über die möglichen Ursachen wurde in den vergangenen Jahren wenig veröffentlicht und es scheint als wäre das Problem unverändert nicht gelöst. Es werden aktuelle Erkenntnisse und Messdaten aus ausgeführten Gebäuden präsentiert und mögliche Verbesserungsmaßnahmen diskutiert.
14:20	Planungshilfen zur schalltechnischen Bewertung von Deckensystemen aus Holz bei tiefen Frequenzen Mathias Kohrmann, Hans Eham, Christian Fünfer, Raphael Völtl, Martin Buchschmid, Ulrich Schanda, Gerhard Müller [Abstract] Im Rahmen des AiF-Forschungsprojektes ”VibWood” wurden parametrisierte numerische Modelle von Holzdeckensystemen zur Simulation der vibroakustischen Eigenschaften im tieffrequenten Bereich bis 125 Hz erstellt. Zur Validierung der Modelle von Brettsperrholz- und Holzbalkendecken wurden Messungen an der HS Rosenheim durchgeführt. In umfangreichen Parameterstudien wurden für verschiedene Deckenabmessungen und unterschiedliche Ausbaustufen (Estrich und Unterdecke) die zu erwartenden schall- und schwingungstechnischen Eigenschaften der Deckensysteme bestimmt. Dazu wurde ein Prognosemodel zur Bestimmung der abgestrahlten Schallleistung angewandt. Im Rahmen weiterer Forschungsarbeiten werden die entstandenen Berechnungsdaten mit Hilfe einer grafischen Bedienoberfläche aufbereitet, um diese für den planenden Ingenieur zugänglich zu machen. Damit ist es möglich, den geforderten Gebrauchstauglichkeitsnachweis anhand der ersten Eigenfrequenz der Decke zu erbringen und eine schalltechnische Bewertung der abgestrahlten Leistung zu ermöglichen. Die erste Eigenfrequenz aus den Simulationen kann mit den Ergebnissen üblicher Berechnungsverfahren verglichen werden. Dadurch lassen sich Diskrepanzen erkennen, die zu einer Überdimensionierung der Decken führen können. Durch unterschiedliche Beurteilungsmethoden wie z.B. Summenpegel über die Terzbänder von 50 bis 100 Hz können die schalltechnischen Eigenschaften der Decken im tieffrequenten Bereich abgeschätzt werden. Dem planenden Ingenieur wird damit ein Werkzeug angeboten, das ihn bei der Auslegung von Decken auf einen benutzerfreundlichen Trittschallschutz im tieffrequenten Bereich unterstützt.
14:40	Insitu Messungen des Luft- und Trittschallschutzes Schweizer Hohlkastendecken Christoph Geyer, Amabel Melián Hernández, Andreas Müller [Abstract] Im Rahmen des Schweizer Forschungsschwerpunkts Schallschutz im Holzbau werden Messungen des Luft- und Trittschallschutzes nach EN ISO 140-4 bzw. EN ISO 140-7 typischer Schweizer Hohlkastendecken in ausgeführten Objekten ausgewertet. Es wird die Verteilung der Einzahlwerte des Luftschall-schutzes, die bewertete Standardschallpegeldifferenz, DnT,w und die Summe aus diesem Einzahlwert und den Spektrumsanpassungswerten C bzw. C50−5000 nach EN ISO 717-1 ausgewertet. Analog werden auch die Einzahlwerte des Trittschallschutzes, der bewertete Standardtrittschallpegel L’nT,w und die Summe aus diesem Einzahlwert und den Spektrumanpassungswerten CI und CI,50−2500 nach EN ISO 717-2 präsentiert. Aus den Schallmessungen ergeben sich Werte für DnT,w = 54 dB bis 71 dB, für DnT,w + C = 53 dB bis 69 dB und für DnT,w + C50−5000 = 53 dB bis 64 dB für den Luftschallschutz und L’nT,w = 39 dB bis 52 dB, L’nT,w + CI = 40 dB bis 51 dB und L’nT,w + CI,50−2500 = 48 dB bis 56 dB für den Trittschallschutz. Damit wird der Stand der Technik üblicher Schweizer Hohlkastendecken dargestellt. Darüber hinaus wird mittels statistischer Analysen untersucht, welchen Einfluss Konstruktionselemente, wie schwimmende Estriche und abgehängte Decken, sowie Konstruktionseigenschaften der Hohlkastendecke auf den Luft- und Trittschallschutz dieser Hohlkastendecken haben.
15:00	Flankenübertragung bei Trittschallanregung - Berechnung nach DIN 4109 und EN 12354 - Andreas Rabold, Camille Châteauvieux-Hellwig, Joachim Hessinger [Abstract] Verglichen mit Gebäuden in Mauerwerks- und Betonbauweise ist die Planung eines Bauobjektes in Holzbauweise eine deutlich größere Herausforderung. Die Gründe hierfür liegen unter anderem im Mangel von bewährten Konstruktionen und Planungswerkzeugen für den Schallschutz und die Gebrauchstauglichkeit. Die neue DIN 4109 wird nun die Möglichkeit bieten den rechnerischen Trittschallnachweis für Holzbauten auf Basis eines wesentlich umfangreicheren Bauteilkatalogs und eines einfachen Prognosemodells durchzuführen. Zur Berücksichtigung der Flankenübertragung im Holzbau werden hierzu im Teil 2 der neuen DIN 4109 Planungsdaten angegeben. Neben diesem einfachen Einzahlwert-Modell, ist es auch möglich eine detailliertere Berechnung nach DIN EN 12354-2 durchzuführen. Das detaillierte Verfahren bietet die Möglichkeit Zusatzmaßnahmen, wie z.B. brandschutztechnisch erforderliche Zusatzbeplankungen in die Prognose aufzunehmen und die Stoßstelle differenzierter zu betrachten. Um die Flankenübertragung im Holzbau vollständig erfassen zu können, ist jedoch eine Erweiterung des Modells erforderlich. Im Beitrag wird anhand von Vergleichen zwischen Messung und Berechnung der Einfluss der verschiedenen Übertragungswege gezeigt und Möglichkeiten zur Berücksichtigung und Ermittlung der Einflussgrößen vorgeschlagen. Die vorgestellten Ergebnisse basieren auf einem aktuellen Gemeinschafts-Forschungsvorhaben zwischen der TU München, der Hochschule Rosenheim und dem ift Rosenheim.
15:20	Akustik Center Austria - neue Prüf- und Forschungskompetenz für Holzkonstruktionen in Österreich mit Fokus auf tiefen Frequenzen Franz Dolezal, Maximilian Neusser, Martin Teibinger, Thomas Bednar [Abstract] Ein neues Forschungsprojekt mit dem Ziel eine Infrastruktur für Bauakustik aufzubauen sowie die Kompetenzen von 3 Institutionen, mit unterschiedlichen Zugängen zur Bauakustik (HFA, TU Wien und TGM), zu bündeln, wurde 2014 in Österreich gestartet. Dieses Kooperationsprojekt führte bereits zur Errichtung von Prüfständen zur Messung von Wänden und Decken, wobei der Fokus auf dem Leichtbau bzw. dem Holzbau liegt. Dazu wurden zuerst bestehende Prüfeinrichtungen analysiert und die Erfahrung von europäischen Partnern sowie aktuelle Forschungsergebnisse in die Planungen mit einbezogen. Die optimalen Dimensionen, vor allem unter besonderer Berücksichtigung der Reproduzierbarkeit von Schallmessungen im erweiterten Frequenzbereich zwischen 50 und 100 Hz wurden in einer Parameterstudie ermittelt. Dabei wurde das hierfür verwendete FEM Modell anhand eines bestehenden Prüfstandes validiert. Die Bemühungen führten zu 2 L-förmigen Prüfständen (Kombination aus Wand- und Deckenprüfstand), wobei einer in Übergröße und einer mit normativen Mindestabmessungen ausgeführt wurde. Die Überlegungen die zu den aktuellen Prüfstandsgrößen führten, sowie der Einfluss der Wirksamkeit der Übergröße auf die Reproduzierbarkeit der Messungen werden dargestellt und die Fortschritte bei der Errichtung und der Inbetriebnahme des Akustik Center Austria gezeigt.

Tieffrequente Trittschallübertragung bei Decken mit schwimmenden Estrichen (Poster)

Tieffrequente Trittschallübertragung bei Decken mit schwimmenden Estrichen (Poster)

Organisation:

M. Schneider, Hochschule für Technik Stuttgart, Stuttgart

15:40	Berechnung der installierten Körperschallleistung im Holzrahmenbau Katja Betz, Fabian Schöpfer, Andreas R. Mayr, Ulrich Schanda [Abstract] Zur Prognose der von haustechnischen Anlagen ausgehenden Körperschallübertragung ist als Eingangsgröße die installierte Körperschallleistung erforderlich. Für den Massivbau wurde hierfür ein Ingenieurverfahren, die sog. Empfangsplattenmethode entwickelt. Dieses Verfahren ist allerdings nur dann direkt anwendbar, wenn die Empfangsstrukturen eine im Vergleich zur Körperschallquelle deutlich kleinere Anregbarkeit (Admittanz) aufweisen. Im Holzrahmenbau ist oft das Gegenteil der Fall. Zudem weisen Leichtbaustrukturen durch die versteifende Rahmenbauweise örtlich stark variierende Eigenschaften in Bezug auf die Anregbarkeit auf. Aus diesen Gründen müssen für die Berechnung der installierten Körperschallleistung im Holzrahmenbau die Eigenschaften der Quelle und der Struktur für alle Kontaktpunkte bekannt sein. Zudem sind sämtliche Interaktionen zwischen den Kontaktpunkten zu berücksichtigen. Im Rahmen der vorgestellten Arbeit wurde hierfür eine Referenzquelle mit vier Kontaktpunkten entwickelt und messtechnisch vollständig erfasst. Ebenso wurden die Struktureigenschaften einer Holzrahmenbauwand an den jeweiligen Befestigungspunkten messtechnisch bestimmt. Aus diesen Größen konnte die installierte Körperschallleistung exakt berechnet werden. Mögliche Vereinfachungen dieser Berechnungen wurden systematisch untersucht und mit den exakten Werten verglichen. Für weitere Vergleiche wurde der resultierende Schalldruckpegel in einem Empfangsraum herangezogen. Dieser wurde mittels empirischer Übertragungsfunktionen zwischen installierter Körperschallleistung und Schalldruck bestimmt. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden sowohl für eine Laborsituation als auch für eine Bausituation diskutiert.
15:42	Empfangsplattenprüfstand aus einer Holzwerkstoffplatte Daniela Gauß, Mathias Kohrmann, Andreas R. Mayr, Ulrich Schanda [Abstract] Die schalltechnische Beurteilung gebäudetechnischer Anlagen und deren Vergleichbarkeit liegt sowohl im Interesse der Nutzer als auch der Hersteller. Vergangene Forschungsergebnisse zeigen, dass hierfür die charakteristische Körperschall -leistung der Anlagen, unabhängig von der späteren Einbausituation, eine geeignete Größe darstellt. Gemessen wird diese mit Hilfe der Empfangsplattenmethode, die bereits Eingang in die Normung gefunden hat (DIN EN 15657-1). Der in dieser Norm vorgeschlagene Prüfstand besteht üblicherweise aus einer dreidimensionalen Anordnung dreier monolithischer Betonplatten. Einbau und Umbau eines solchen Prüfstandes stellt, je nach örtlicher Gegebenheit, aufgrund der Abmessungen und des Gewichts der Betonplatten eine logistische Herausforderung dar. Für kleinere Labore mit begrenzter Zugänglichkeit wurde daher an der Hochschule Rosenheim eine der drei Empfangsplatten durch eine aus mehreren Teilen zusammengesetzte massive Furniersperrholzplatte ersetzt. Diese bietet neben der besseren Mobilität vor allem Vorteile bei der Montage der Prüfobjekte. Im Rahmen einer Bachelorarbeit an der HS Rosenheim wird die Eignung dieser Empfangsplatte überprüft. Dazu werden zunächst die jeweiligen Materialeigenschaften und Admittanzen für die Holz- und Betonempfangsplatte bestimmt. Anschließend wird eine Referenzschallquelle auf beiden Platten montiert und deren ermittelte charakteristische Körperschallleistung verglichen.
15:44	Influence of geopathic stress waves on acoustics of halls Young-Keun Choi [Abstract] Water veins, flowing beneath the surface of the Earth, generate electromagnetic waves. The frequency of these waves is equal to 7,5 Hz. According to the Schuman resonance theory it should be approximately 7.83 Hz. These waves propagate only in the vertical direction and do not propagate along the surface of the Earth. They are also called geopathic stress waves. This effect causes that the flow of water veins can adversely affect people and buildings, causing for example cracking the walls. It can also cause harmful interference to sound propagation. The impact of the water vein is the same at each level of the building(Hall), i.e. on the ground floor and the 10th floor. For these reasons, the distribution of water veins has a significant influence on the acoustic properties of the room, for example on the distribution of the sound level in the room and the reverberation. This influence can be positive or negative, depending on the circumstances. The experiment has been performed which the results of measurements in the Hall which was a water vein, and in the same place, but that the water vein was isolated. There was a difference in sound of the hall in both cases.

Ultraschall

Ultraschall

16:00	Materialeigenschaften von Musikhölzern Peter Holstein, Gunter Ziegenhals, Nicki Bader, Andreas Tharandt, Konrad Grillmeister, Andreas Bodi [Abstract] Holz ist einer der wichtigsten Werkstoffe, die bei der Herstellung von Musikinstrumenten zum Einsatz kommen. Hierbei kommen unterschiedliche Hölzer zum Einsatz. Die Hölzer müssen dabei verschiedenste mechanische und musikalische Funktionen erfüllen. Naturgemäß weißt Holz eine große Schwankungsbreite der Eigenschaften auf. Dies schließt auch die Anisotropie, die räumliche Inhomogenität aber auch natürliche unvermeidbare Materialfehler ein. Die Auswahl von geeignetem Material zum Instrumentenbau kann dabei auch ökonomisch von Bedeutung sein. Beispielsweise spielt der Artenschutz eine zunehmende Rolle bei der Auswahl und Verfügbarkeit der Hölzer. Ziel des Projektes MUSIC.US ist die Entwicklung von Verfahren und Messtechnik zur akustischen Bestimmung mechanischer Kennwerte. Aufgrund der starken Dämpfung und Streuung der Ultraschallsignale werden spezielle Anforderungen an die Messverfahren, die Prüftechnik und Prüfköpfe sowie die Auswerteverfahren gestellt. Weiterhin spielen die Schwankungen der Materialeigenschaften bei Holz eine wichtige Rolle bei der Bewertung der akustischen Kennwerte und der abgeleiteten Materialeigenschaften. Als zielführend hat sich der skalierte Einsatz von Softwaremodulen und Messtechnik erwiesen, wie sie für Laufzeit- und Nachhallmessung in Räumen eingesetzt werden kann. Die Korrelation der mit pseudo-stochastischen Folgen und mit Chirps angeregten Signale ermöglicht eine höhere Zeitauflösung als mit denen aus Ultraschall- Standardanregungen. Damit ist eine verbesserte Bestimmung der Schallgeschwindigkeiten und E-Moduli möglich.
16:20	Akustische Navigation - Ortung und Vorfelderkundung - von Einschmelzsonden in Gletschereis Dirk Heinen, Dmitry Eliseev, Peter Linder, Franziska Scholz, Lars Steffen Weinstock, Christopher Wiebusch, Marvin Willam, Simon Zierke [Abstract] Im Rahmen der Enceladus-Explorer-Initiative des DLR Raumfahrtmanagements werden Navigationstechnologien für zukünftige Raumfahrtmissionen erforscht. Diese Technologien sollen die Suche nach außerirdischem Leben auf dem Saturnmond Enceladus ermöglichen. Eine EnEx-Sonde soll eine Flüssigkeitsprobe aus einem unter einem Eispanzer liegenden Ozean entnehmen. Eine erste EnEx-Sonde wurde im EnEx-Verbundprojekt entwickelt und hat erfolgreich in einem terrestrischen Testszenario in der Antarktis eine subglaziale Flüssigkeitsprobe entnommen. Um die EnEx-Sonde im Gletschereis navigieren zu können, werden zusätzlich zu herkömmlichen Navigationslösungen zwei akustische Systeme verwendet. Das erste System wird zur Ortung der Sonde verwendet und basiert auf mehreren Signalgebern an Referenzpositionen an der Gletscheroberfläche und Empfänger in der Sonde. Durch Messung der Signallaufzeiten, Umrechnung dieser in Entfernungen und anschließende Trilateration kann die absolute Position der Sonde bestimmt werden. Das zweite System untersucht das Vorfeld der Sonde und basiert auf Phasenarrays. Mit Hilfe dieser Phasenarrays können Informationen über Hindernisse im Vorfeld der Sonde oder auch die gesuchte Flüssigkeitspalte gewonnen werden. Beide Systeme werden im EnEx-RANGE-Projekt weiterentwickelt. Die Signalgeber des Ortungssystems werden durch ein Netzwerk intelligenter Schmelzsonden ersetzt. Diese Schmelzsonden lokalisieren sich über akustische Signale gegenseitig und dienen als Referenzsystem für die EnEx-Sonde. Dieser Vortrag stellt das intelligente akustische Sensornetzwerk, die akustischen Navigationssysteme und Resultate aus den terrestrischen Testszenarios vor.
16:40	Ein einfaches HIFU Pulser/Receiver-Verfahren mit statistischer Analyse für die Metrologie medizinischer Kavitationseffekte Julian Haller, Volker Wilkens [Abstract] Zur Detektion und zum Nachweis von akustischer Kavitation existieren zahlreiche Verfahren wie zum Beispiel aktive und passive akustische Methoden oder die Verwendung sonochemischer Reaktionen. Die mit den verschiedenen Verfahren erzielten Ergebnisse zeigen jedoch oft eine schlechte Übereinstimmung. In dieser Arbeit wird eine einfache Methode vorgestellt, bei der ein einziger Wandler für hochintensiven fokussierten Ultraschall (HIFU) sowohl zur Erzeugung wie auch zur Detektion von Kavitation verwendet wird. Bei entsprechenden Anregungsamplituden wird im Bereich des Schallfeldfokus Kavitation erzeugt und die dann an den Kavitationsblasen zurückgestreuten Schallwellen werden statistisch analysiert. Ein praktischer Vorteil dieses Verfahrens ist, dass außer den ohnehin zur Erzeugung von HIFU notwendigen Geräten keine zusätzlichen Messgeräte erforderlich sind. Ein zweiter wichtiger Vorteil besteht in der inhärenten geometrischen Übereinstimmung von Sende- und Empfangs-Ausrichtung, so dass systematische experimentelle Fehler aufgrund von Fehljustage ausgeschlossen werden können. Die Methode wurde angewandt, um die Kavitationsschwelle und die Kavitations-Wahrscheinlichkeit in einem Agar-basierten gewebeähnlichen Material bei verschiedenen Arten der Beschallung (Bursts, CW) zu bestimmen. Neben der Präsentation des Verfahrens und der erzielten Ergebnisse wird, aufbauend auf den bisherigen Erfahrungen, eine generelle Einschätzung über die Eignung der Methode als universelle Standard-Methode zur in situ Kavitationsmessung für medizintechnische Anwendungen gegeben.
17:00	Parameter Identification for a Nonlinear Point-to-Point Model in the Context of Parametric Transductions Karsten Wiedmann, Tobias Weber [Abstract] During the propagation of an intense ultrasonic sound field in fluid media, a new low frequency sound field is generated due to nonlinear effects. This low frequency sound field has a high relative bandwidth and is highly directive in comparison to a directly radiated low frequency sound field. For this so-called parametric transduction, a point-to-point model was derived by the authors in a former paper using a grey box approach. The obtained model consists of a concatenation of a static nonlinearity and a dynamic linearity, which is a special case of the Hammerstein model. The present paper addresses the parameter identification of the derived point-to-point model. Since the Hammerstein model is linear in its parameters, the identification can be done by using direct estimation techniques such as the method of least-squares. In this paper, a least-squares algorithm is implemented for the parameter identification of the derived point-to-point model. The algorithm is tested using simulations and measurements obtained from parametric transmissions in air. The results are discussed with emphasis on the properties of the parametric transduction process. Related aspects such as the estimation of the model order and the delay are discussed in the context of parametric transduction.
17:20	Characterization of acoustic streaming jets at very high frequencies and the interaction with surfaces Julian Eisener, Fabian Reuter, Carlos Cairós, Robert Mettin [Abstract] The dissipation length of acoustic waves in water shrinks considerably when very high frequencies are reached. Ultrasonic fields beyond 100 MHz generate a jet flow field which is much larger than the acoustic wave penetration into the liquid. This so called Lighthill streaming is generated by local and complete momentum transfer of a strongly damped and therefore rapidly decaying wave. In this work we employ particle image velocimetry and electrochemical measurement methods for the characterization of jet flows and the Interaction of acoustic streaming with flat and structured surfaces.
17:40	Erweiterung des Primärnormals für den Ultraschallwechseldruck und Verminderung der Kalibrierunsicherheiten Martin Weber, Volker Wilkens [Abstract] Die auf die SI-Basisgrößen rückführbare Messung des Ultraschallwechseldruckes in Wasser setzt kalibrierte Ultraschallhydrophone voraus. Da die Anforderungen im Hinblick auf den Frequenz- und Amplitudenbereich medizintechnischer Anwendungen sowie an die erreichbaren Kalibrier-unsicherheiten stetig steigen, wurde an der PTB ein neuer Messplatz für die Primärkalibrierung von Hydrophonen aufgebaut. Dieser Messplatz basiert auf einem Hochfrequenz-Laservibrometer (Heterodyn-Interferometer), mit dem auf optischem Wege und rückführbar auf die SI-Basisgrößen Masse, Länge und Zeit der Schalldruck eines Ultraschallfeldes bestimmt wird. Die Kalibrierung des Hydrophons erfolgt anschließend durch Messung seines elektrischen Ausgangssignals in dem zuvor bestimmten Schallfeld unter identischen Anregungsbedingungen. Die Verwendung des Laser-Vibrometers ermöglicht es, unterschiedliche Anregungssignale zur Kalibrierung einzusetzen. Diese können einerseits monofrequente sinusförmige Burstsignale sein oder andererseits auch breitbandige impulsförmige Signale mit Spitzenschalldrücken von mehreren MPa. Im Vergleich zum bisher als Referenz eingesetzten homodynen Interferometer kann dadurch der Frequenzbereich der Primärkalibrierung auf 100 MHz und darüber hinaus erweitert werden. Im Rahmen des Vortrags werden zunächst das Messverfahren selbst, die zu berücksichtigenden Korrekturfaktoren, sowie einige Kalibrierergebnisse für piezoelektrische Membranhydrophone unterschiedlicher Bauart vorgestellt. Darauf aufbauend wird das Unsicherheitsbudget des Kalibrierverfahrens präsentiert, welches auch mit dem Budget des derzeitigen Primärnormals verglichen wird.
18:00	Chemische Wirkung und Sonolumineszenz - Ist Dosimetrie von therapeutischem Ultraschall möglich? Regina Ulrich [Abstract] Die Anwendung von intensivem Ultraschall in der Medizin zur Therapie von Läsionen in Gefäßen oder Tumoren in Weichteilorganen (Fraunhofer Gesellschaft, Bremen) eröffnet erneut die Diskussion einer chemischen Wirkung durch Kavitation im intensiven Ultraschallfeld. Messungen am ehemaligen Hahn-Meitner-Institut-Berlin, Abt. Kolloid- und Radiochemie zeigten bereits 1988, dass in wässrigen Lösungen infolge der Kavitation hervorgerufene chemische Wirkungen und Sonolumineszenz gleichermaßen vom Gasgehalt der Lösung abhängen. Kavitationsblasen schwingen und/oder zerplatzen adiabatisch, wobei sehr hohe Temperaturen von einigen 1000∘C innerhalb der Blasen entstehen. Hierdurch werden hochreaktive Radikale in der Gasphase gebildet, die zu vielfältigen chemischen Reaktionen führen und u.a. auch Lumineszenz erzeugen. Die chemischen und lichtartigen Phänomene können zur Dosimetrie des Schallfeldes herangezogen werden, um die Effektivität des Schalls, bzw. des Schallfeldes (z.B. Intensität einige W/cm2 bei 0,825 MHz) abzuschätzen. Im Fokus vom Schallfeld eines Lithotripters (1000 W/cm2 bei 0,38 MHz) entsteht bei ausreichendem Gasgehalt etwa eine 1000 fach höhere chemische Wirkung. (R. Riedlinger, F. Ueberle et al., A. Henglein, R. Ulrich, M. Gutierrez Int.J.Radiat.Biol., 1988). Die lokal erzeugte chemische Effektivität liegt dann in der Größenordnung ionisierender α-Strahlung. In gepulsten Schallfeldern können Kavitationsblasen über mehrere Schallpulse gebildet werden. In derartigen Feldern ist die chemische Wirkung von den Pausenlängen zwischen effektiven Pulsen abhängig.

Plenarvortrag Mittwoch

Plenarvortrag Mittwoch

12:00

Microbubble pumps: Ultrasound theragnostic agents Christy K. Holland [Abstract] Cardiovascular disease is the number one cause of death worldwide and thrombo-occlusive disease is a leading cause of morbidity and mortality. Ultrasound has been developed as both a diagnostic tool and a potent promoter of beneficial bioeffects for the treatment of cardiovascular disease. Ultrasound exposure can induce the release, delivery and enhanced efficacy of a thrombolytic drug (rt-PA) and bioactive gases from echogenic liposomes. By encapsulating drugs into micron-sized and nano-sized liposomes, the therapeutic can be shielded from degradation within the vasculature until delivery is triggered by ultrasound exposure. Insonification accelerates clot breakdown in combination with rt-PA and ultrasound contrast agents, which nucleate sustained bubble activity, or stable cavitation. Mechanisms for ultrasound enhancement of thrombolysis, with a special emphasis on cavitation and radiation force, will be reviewed. A non-invasive strategy for ultrasound-triggered local therapeutic gas delivery to treat ischemic injury, a sequela of thrombo-occlusive disease, is also under development. The delivery of bioactive gases, such as xenon and nitric oxide, from echogenic liposomes to promote vasodilation and cytoprotection will be discussed. An overview of passive cavitation imaging, a real-time method to monitor drug delivery and differentiate stable and inertial cavitation in flow, will also be provided.

Aktive akustische Systeme

Aktive akustische Systeme

10:00	Active Structural Acoustic Control (ASAC) im Airbus A400M Christian Köhne, Delf Sachau, Klaus Renger, Martin Wandel [Abstract] An A400M fuselage from the pre-production series is used as research platform. Airbus places the 32 meter long, 6 meter wide and roughly 12 tons heavy part at Helmut- Schmidt-University’s disposal for research purposes. The A400M is a high-wing plane. During flight the fuselage hangs under the wing. In the test stand it is similarly situated under two steel portals. It is suspended statically determined by six rods. Therefore on the one hand side the dynamics of the structure is similar as during flight and on the other hand side all bearing forces are definite. The portals are erected in a first building stage and the fuselage is hanged in. In a second building stage, the hangar was built around the test stand to protect it against weather conditions. This worldwide unique test bed makes it possible to study the interaction between acoustics and structure on a whole fuselage. It also offers new possibilities to develop and test active noise reduction systems.
10:20	Akustische Charakterisierung tieffrequent modulierter NRP- Plasmaentladungen und Kontrolle thermoakustischer Instabilitäten Olaf Bölke, Deanna Lacoste, Jonas Moeck [Abstract] Thermoakustische Instabilitäten stellen noch immer eine hohe Herausforderung bei der Entwicklung moderner Verbrennungssysteme dar. Durch Kopplung von Wärme- und Druckschwankungen werden teilweise so hohe Druckamplituden erzeugt, dass es zu Beschädigungen umliegender Strukturen kommen kann. Mittels passiver Maßnahmen als auch aktiver Kontrolle wird versucht, diesen Effekt abzuschwächen. Jüngste Arbeiten haben gezeigt, dass gepulste Nanosekunden- (NRP-) Plasmaentladungen zur Beeinflussung thermoakustischer Instabilitäten eingesetzt werden können. Hierbei wird sowohl auf thermischer, chemischer als auch akustischer Ebene das System beeinflusst. Zur Untersuchung der jeweiligen Einflussfaktoren wurden im Rahmen dieser Arbeit die Schallerzeugungsmechanismen für niederfrequent modulierte NRP-Entladungen untersucht. Der Einfluss auf das akustische Feld beruht hierbei auf der kurzzeitigen Wärmefreisetzung der Entladungen. Zum Erzeugen einer maximalen tieffrequenten Schalldruckamplitude wurden mittels Burst-Modulation aus den einzelnen Entladungen periodische Signalformen erzeugt. Zur Bestimmung der akustischen Quellamplitude wurden Messungen auf Grundlage der Multi-Mikrofon-Methode (MMM) im Impedanzrohr durchgeführt. Untersucht wurde der Einfluss der Modulationsfrequenz, der Pulswiederholrate, der Burst- Dauer, des Elektrodenabstandes als auch der Umgebungstemperatur auf die erzeugte Schallleistung. Gemessen wurde zudem die elektrische Leistung der Entladungen. Durch Ausdruck der akustischen Quellamplitude in Abhängigkeit der instationären Wärmefreisetzungsrate ließ sich zudem auch der instantan in Wärme umgesetzte Energieanteil bestimmen. Des Weiteren wurden Untersuchungen zur Dämpfung thermoakustischer Instabilitäten am Rijke-Rohr durchgeführt.
10:40	Aktive Strukturen zur Reduktion von Grenzschichtlärm Stephan Algermissen, Thomas Haase, Oliver Unruh, Hans Peter Monner [Abstract] Passagiere sind während eines Fluges zahlreichen Störschall- Einflüssen ausgesetzt. Eine der dominanten Quellen ist der Schalleintrag der turbulenten Grenzschicht (TBL), die sich zwischen der freien Strömung und der Außenhaut des Flugzeugs ausbildet. Neue Werkstoffe für den Flugzeugrumpf wie kohle- oder glasfaserverstärkte Kunststoffe weisen im Vergleich zu Aluminium ein schlechteres Schalldämmmaß auf. Um den Passagierkomfort auch in zukünftigen Flugzeugen zu gewährleisten oder sogar zu verbessern, werden neben den üblichen passiven Dämmungen auch Systeme zur aktiven Reduktion der Schalltransmission untersucht. In diesem Artikel werden Ergebnisse aus experimentellen Untersuchungen eines aktiven Systems im Akustischen Windkanal Braunschweig (AWB) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) vorgestellt. Das aktive System ist auf einem mit Stringern versteiften Paneel (500 x 800 mm2) aus kohlefaserverstärktem Kunststoff angebracht. Durch die applizierten Beschleunigungssensoren und Inertial-Erreger ist das System im Windkanal in der Lage die durch die TBL induzierten Schwingungen zu messen und im Sinne einer reduzierten Schallabstrahlung zu beeinflussen. Das aktive System ist in seiner Funktion als Unterstützung der bestehenden Dämmsysteme zu verstehen, die insbesondere im unteren Frequenzbereich (< 500 Hz) Schwächen aufzeigen.
11:00	Umsetzung einer adaptiven Steuerung für den aktiven Schall-Blocker auf einem Echtzeitsystem mit mehreren Kernen Sergej Jukkert, Delf Sachau [Abstract] Ein aktiver Schall-Blocker wird im Versuchsaufbau an einem gekippten Fenster untersucht. Der Schall-Blocker soll mit ausreichender Anzahl von Gegenschalllautsprechern im Schalltransmissionspfad (Fensterspalt) genügend Schalldruckknoten erzeugen, um so den Schallenergietransport in den Innenraum zu unterbinden. Die Gegenschallquellen werden dabei durch eine adaptive Steuerung so angesteuert, dass der Schalldruck an den ebenfalls im Transmissionspfad (hinter den Lautsprechern) positionierten Mikrofonen minimiert wird. Die Steuerung basiert auf adaptiven FIR-Filtern (Finite Impulse Response) und wird auf einem Echtzeitsystem ausgeführt. Um eine hohe globale Schallpegelreduktion (ca. 20 Dezibel) im Innenraum für breitbandige Schallsignale zu erzielen, muss in der betrachteten Untersuchung eine mehrkanalige Steuerung mit 14 Eingangssignalen und acht Ausgangssignalen realisiert werden. Die Steuerung muss dabei in einem Abtastschritt insgesamt 120 Filteroperationen mit FIR-Filtern mit bis zu 1024 Koeffizienten ausführen. Dies stellt eine enorme Anforderung an die Rechenleistung eines Echtzeitsystems. Die Echtzeitfähigkeit der Steuerung kann in der betrachteten Untersuchung durch die Verteilung des Algorithmus auf mehrere Rechenkerne eines parallelen Echtzeitsystems gewährleistet werden.

Aktive akustische Systeme (Poster)

Aktive akustische Systeme (Poster)

11:20

Directivity as Monopole Decomposition for Active Noise Reduction Rob Opdam, Kira Latzke, Gottfried Behler, Michael Vorländer [Abstract] A theoretical study is performed on an active noise reduction design for large low frequency directive sources in a semi free field. The radiated sound field is simulated by decomposing the source into a set of multiple monopole sources in combination with an image source model. The radiated sound field is then probed at a defined volume to inversely calculate the source strengths and phases of an arrangement of secondary sources. The combination of the sound field of the secondary sources with the radiated sound field results in a reduction of the sound level in a pre- defined direction.

11:22

Entstehung von zwei Wolftönen im Cello und die Möglichkeit zu deren aktiver Minderung Philipp Neubauer, Joachim Bös, Tobias Melz [Abstract] Wolftöne sind unerwünschte, modulierte Töne, die bei Streichinstrumenten auftreten können, insbesondere bei Violoncelli. Da Wolftöne vorrangig bei hochwertigen und damit aufwändig handgefertigten Celli auftreten, weckt die Minderung der Wolftöne bei Musikern, wie auch Wissenschaftlern großes Interesse. Durch vorangegangene Untersuchungen an einem Versuchscello konnte bereits ein erster Wolfton identifiziert und charakterisiert werden. Ein System zur aktiven Minderung dieses ersten Wolftons konnte entwickelt und experimentell validiert werden (siehe DAGA 2015 in Nürnberg und CIM 14 in Berlin). Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass an Celli auch ein zweiter Wolfton entstehen kann, der durch den charakteristischen Aufbau des Musikinstruments bei einer höheren Frequenz als der des ersten Wolftons auftritt. Die Vorgänge bei der Entstehung des zweiten Wolftons werden strukturdynamisch dargelegt. Es wird eine Möglichkeit präsentiert, wie auch der zweite Wolfton, analog zum bereits entwickelten System zur aktiven Minderung des ersten Wolftons, aktiv gemindert werden kann. Weiterhin wird gezeigt, dass ein Wolfton bei einem Cello auch ohne die Streichanregung durch einen Bogen, lediglich durch ein Anzupfen der Saite, erzeugt werden kann. Dies zeigt, dass die Streichanregung durch den Bogen nicht die eigentliche Ursache des Wolftons ist, sondern den Wolfton lediglich anfacht.

Bauakustik II

Bauakustik II

9:00	Berücksichtigung von Vorsatzschalen bei der Berechnung der Luftschalldämmung nach EN 12354-1: Vergleich des detaillierten und vereinfachten Verfahrens Berndt Zeitler, Christoph Höller [Abstract] Im aktuellen kanadischen National Building Code (Ausgabe: Dez. 2015) wird erstmals das Prognoseverfahren nach EN 12354-1 zur Berechnung der Luftschalldämmung zwischen Räumen in Gebäuden verwendet. Da in Kanada die Kenngrößen der American Society for Testing and Materials (ASTM) und nicht die der International Organization for Standardization (ISO) maßgeblich sind, wurde die Anwendbarkeit mit ASTM-Kenngrößen überprüft. Dazu wurde die Luftschalldämmung nach dem detaillierten (frequenzabhängig) und dem vereinfachten (Rechnung mit Einzahlwerten) Verfahren in EN 12354-1 berechnet und miteinander verglichen. Dabei wurde entgegen den Erwartungen festgestellt, dass das vereinfachte Verfahren in vielen Fällen höhere Schalldämm-Maße ergab, als das detaillierte Verfahren. Dies gilt gleichermaßen, wenn ASTM- oder ISO-Kenngrößen als Eingangsdaten verwendet werden. Ursächlich hierfür ist, dass die Verbesserung durch Vorsatzschalen nach dem vereinfachten Verfahren zu hoch angesetzt wird. Als Konsequenz wurde für Kanada eine Modifizierung des vereinfachten Verfahrens vorgeschlagen.
9:20	Anwendung zur SEA basierten Berechnung nach EN 12354 für Massivholzelemente Camille Châteauvieux-Hellwig, Simon Mecking, Benjamin Brummer, Andreas Rabold [Abstract] Verglichen mit Gebäuden in Mauerwerks- und Betonbauweise ist die Planung eines Bauobjektes in Holzbauweise für den Architekten und die Fachplaner eine deutlich größere Herausforderung. Geeignete computergestützte Planungswerkzeuge, die eine Simulation der genannten bauphysikalischen und konstruktiven Eigenschaften bereits im frühen Planungsentwurf für das gesamte Bauwerk und nicht nur für einzelne Komponenten ermöglichen, könnten den Planungsaufwand drastisch reduzieren. Zur Prognose der Luft- und Trittschalldämmung nach EN 12354 wurde deshalb in einem aktuellen Gemeinschafts-Forschungsvorhabens zwischen der TU München, der Hochschule Rosenheim und dem ift Rosenheim eine SEA basierte Excel Anwendung erstellt, die die Besonderheiten des Holzmassivbaus berücksichtigt. Die geometrischen Daten des Bauvorhabens sowie die Bauteilbezeichnungen können für die Prognose aus einem Bauwerkinformationsmodell (BIM) eingelesen werden. Die Bauteilkennwerte und Stoßstellendämm-Maße werden aus einer separaten Bauteildatenbank ausgelesen, die innerhalb des Projekts durch Messungen aus verschiedenen Laboren gefüllt wird. Im Beitrag werden die Anwendung und der aktuelle Stand der Datenbank vorgestellt, sowie Vergleiche zwischen Messergebnissen am realen Objekt und der Prognoserechnung gezeigt.
9:40	Entwicklung eines SEA-Modells für eine Holzrahmenbauwand mit N+F Beplankungslagen Fabian Schöpfer, Carl Hopkins, Andreas R. Mayr, Ulrich Schanda [Abstract] Holzrahmenbaukonstruktionen stellen in Bezug auf ihre vibro-akustischen Eigenschaften komplexe Systeme dar. Speziell bei der Körperschallanregung durch haustechnische Anlagen werden Methoden zur Prognose des Schalldruckpegels in angrenzenden Räumen benötigt. In diesem Beitrag wird die Modellierung einer im Labor aufgebauten Holzrahmenbaukonstruktion unter Verwendung der Statistischen Energieanalyse (SEA) vorgestellt. Die Besonderheit der vorliegenden Konstruktion besteht in ihrem sehr einfachen Aufbau mit beidseitig einschaliger Beplankung durch Spanplatten mit Nut- und Federverbindung. Die Spanplatten wurden horizontal angeordnet, so dass zusätzlich zu den im Leichtbau üblichen vertikalen Plattenstößen auch horizontale vorliegen. In dieser Form weist die Konstruktion einen sehr inhomogenen Aufbau auf und repräsentiert somit einen Extremfall für den Leichtbau. Die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen zeigen, dass an den Nut- und Federverbindungen eine signifikante Abnahme der Schwingungsenergie vorliegt. Um diese Erkenntnisse im SEA-Modell zu berücksichtigen, wurden gemessene Kopplungsverluste für die Nut- und Federverbindung verwendet, wohingegen alle weiteren im System benötigten Verlustfaktoren prognostiziert wurden. Ein Vergleich der Ergebnisse aus der SEA-Modellierung mit Messdaten der Schwingschnelle auf den Beplankungslagen sowie der Schalldruckpegel in den Wandhohlräumen wird vorgestellt.
10:20	Prognose von Schalldruckpegeln in Leichtbauten nach DIN EN 12354-5 unter Verwendung der charakteristischen Quellgrößen einer Körperschallquelle Albert Vogel, Jörg Arnold, Oliver Kornadt, Conrad Völker, Volker Wittstock [Abstract] Haustechnische Anlagen in Wohn- und Bürogebäuden können Lärm verursachen. Ein störendes Verhalten von Körperschallquellen ist jedoch nach der Installation meistens nur mit großem Aufwand zu mindern. Es ist daher nicht nur von Vorteil, schon vor der Bau- oder Sanierungsmaßnahme mögliche Folgen der Körperschalleinleitung zu kennen, vielmehr ist die Prognose derart verursachter Geräusche aus bauaufsichtlicher Sicht gefordert. In DIN EN 12354 wird die Problematik der Körperschalleinleitung einer beliebigen Quelle in eine beliebige Empfängerstruktur nur allgemein beschrieben und eine praktische Empfehlung für hinreichend genaue Verfahren zur Quellencharakterisierung fehlt. Zudem lässt sich das Berechnungskonzept für die Schallausbreitung und -abstrahlung nicht ohne weiteres auf Gebäude in Skelett- und Leichtbauweise übertragen, so dass ein uneingeschränkt anwendbares Prognoseverfahren für diese Bauweisen fehlt. Für die Überprüfung einer möglichen Prognose körperschallinduzierter Schalldruckpegel werden die notwendigen charakteristischen Quellgrößen einer exemplarischen Körperschallquelle mit dem Verfahren ”Two-Stage-Methode” (TSM) bestimmt. Auf deren Basis wird der Schalldruckpegel im Empfangsraum eines Leichtbauprüfstandes berechnet und anschließend mit tatsächlich gemessenen Schalldruckpegeln verglichen. Dabei wird die Schalldämmung der ”aktivierten” Übertragungspfade auf unterschiedliche Weise berücksichtigt (In-Situ-Messung, Berechnung, Bauteilkatalog) und die daraus resultierenden Unterschiede aufgezeigt. Es werden Aussagen getroffen, inwieweit sich das Prognoseverfahren nach DIN EN 12354 in Kombination mit TSM als Schalldruckpegelprognose für Räume in Leichtbauten eignet.
10:40	Modellierung der Schallübertragung einer Gipsfaserständerkonstruktion innerhalb einer Finite Element Umgebung und Validierung durch Laservibrometrie Maximilian Neusser, Armin Wilfling, Franz Dolezal, Herbert Müllner [Abstract] Leichte Bauelemente sei es aus mineralisch Gebundenen Werkstoffen oder aus Holzwerkstoffen stellen einen immer prominenteren Anteil der verbauten Baukonstruktionen dar. Neben dieser Entwicklung ist die derzeit international geführte Diskussion der Erweiterung der Deskriptoren zur Beschreibung der bauakustischen Performance eine Herausforderung für die Planer und die Industrie. Derzeitig normativ regulierte Simulations- und Rechenmodelle sind nicht in der Lage die bauakustische Performance und somit das besondere physikalische Verhalten solcher Konstruktionen im tiefen Frequenzspektrum <250 Hz zu prognostizieren und stellen somit eine Unsicherheit innerhalb von Forschung und Entwicklung dar. Die Messung und Analyse der Schallübertragung eines frei gelagerten Gipsfaserständerkonstruktionselements mittels Laservibrometrie erlaubt eine Abbildung des Bauteils innerhalb der Finiten Elementumgebung in unterschiedlichen Detailierungsgraden. Durch die effiziente Abtastung des Schwingungsfeldes der raumbegrenzenden Ebene durch einen Laservibrometer können für die Validierung des Simulationsmodelles sowohl die ermittelten Eigenfrequenzen als auch die aufgezeichneten Schwingungsformen dienen. Der Vergleich zwischen Messung und Simulation erlaubt eine Parametrisierung und Modellierung der gewählten Verbindungselemente innerhalb der FEM-Simulationsumgebung und zeigt abschließend eine zufriedenstellende Übereinstimmung im betrachteten Frequenzspektrum von 5-250 Hz. Die Arbeit zeigt Stellschrauben innerhalb der Modellierung auf und bietet die Grundlage für weitere Untersuchungen zum Einfluss von unterschiedlichen Verbindungselementen und deren Ausführung innerhalb von leichten Baukonstruktionen.
11:00	Schalllängsdämmung von Metallständerwänden – Laborprüfverfahren und Prognose Jochen Seidel, Klaudius Hengst [Abstract] Der Beitrag befasst sich mit der Schalllängsdämmung von Metallständerwänden, ihrer Ermittlung im Labor und dem Brückenschlag zu Prognosen des Schallschutzes in Bauwerken. Sowohl die gültige Fassung, als auch der Entwurf der DIN 4109 geben einen Weg vor. Demnach werden die Normflankenpegeldifferenz Dn,f (ältere Bezeichnung Schalllängsdämm-Maß RL) eines flankierenden Bauteiles inklusive Stoßstelle und das Schalldämm-Maß ohne Nebenwege R des Trennbauteils rechnerisch zusammengeführt zur Gesamtschalldämmung inklusive Nebenwege. Das setzt voraus, dass die Normflankenpegeldifferenz Dn,f unabhängig von der Ausführung des Trennbauteiles ist. Weiter wird vorausgesetzt, dass die gemischten Übertragungswege Fd und Df gegenüber dem Übertragungsweg Ff vernachlässigbar sind. Im Beitrag zur Daga2015 wurden Messergebnisse von Stoßstellen aus Gipsplatten höherer Dichte (12,5 kg/m2 und 17,5 kg/m2) vorgestellt, die beide Voraussetzungen in Frage stellen. Beim Vergleich von Rechnung und Messung wurden Überschätzungen des Schallschutzes bis 3 dB durch die Rechnung festgestellt. Inzwischen wurden auch für standard Gipsplatten (8,5 kg/m2) Untersuchungen durchgeführt und an weiteren Fällen der Trennwandeinfluß getestet. Die Auswertung erfolgt analog zum Vorjahr. Die Ergebnisse werden vorgestellt.
11:20	Messung und Prognose der Luft- und Körperschallübertragung von gebäudetechnischen Anlagen im Massivbau Jochen Scheck, Steffi Reinhold, Philipp Eschbach, Heinz-Martin Fischer [Abstract] Im Rahmen eines Forschungsprojektes wird die von gebäudetechnischen Anlagen ausgehende Schallübertragung untersucht. Wesentliches Ziel ist die Bereitstellung von Möglichkeiten zur Vorherberechnung der Schallübertragung in Gebäuden, welche eine Labor-Charakterisierung hinsichtlich der Luft- und Körperschallübertragung erfordert. Hierzu wurden Untersuchungen u.a. mit Wärmepumpen, Lüftungsgeräten und Sanitärinstallationen am Empfangsplattenprüfstand und im reflexionsarmen Raum durchgeführt, welche Eingangsdaten für die Prognose nach EN 12354 liefern. Die Berechnungsmodelle für die Luft- und Körperschallübertragung wurden durch Messungen im gebäudeähnlichen Prüfstand validiert. Im Beitrag wird der aktuelle Projektstand vorgestellt.
11:40	Schallübertragung eines bodenebenen Duschelementes Andreas Ruff, Jochen Scheck, Heinz-Martin Fischer [Abstract] Bodenebene Duschelemente erfreuen sich einer zunehmenden Beliebtheit, weil damit ein barrierefreier Zugang zum Duschbereich ermöglicht wird. Weniger beliebt ist die Schallübertragung in fremde Wohnbereiche, die beim Auftreffen eines Wasserstrahls, durch Trittschall oder Nutzergeräusche erfolgt. In Zusammenarbeit mit einem Hersteller wurden Untersuchungen an einem Duschelement am Empfangsplattenprüfstand und in einem gebäudeähnlichen Prüfstand durchgeführt. Ziele waren die Bereitstellung von schalltechnischen Kenngrößen für die Produktkennzeichnung und von Möglichkeiten zur Prognose der Schallübertragung. Dazu erfolgte eine Körperschallquellen-Charakterisierung für die Anregung durch ein Körperschallgeräuschnormal (definierter Wasserstrahl), den Fallpendelhammer, sowie das Normhammerwerk. Im gebäudeähnlichen Prüfstand wurden Luft- und Körperschallmessungen für alle relevanten Übertragungsrichtungen durchgeführt und mit der Prognose auf Basis der EN 12354 verglichen. Durch die Untersuchungen konnten auch konstruktive Optimierungsmöglichkeiten aufgezeigt werden.

Bauakustik III

Bauakustik III

15:00	Untersuchung leichter Massivholzkonstruktionen im mittleren und höheren Frequenzbereich Christoph Winter, Martin Buchschmid, Gerhard Müller [Abstract] Für den Einsatz leichter Massivholzkonstruktionen im Geschosswohnungsbau sind die methodischen Grundlagen für die Planung des erforderlichen Luft- und Trittschallschutzes weiterzuentwickeln. Hierfür ist insbesondere die Vorhersage der Schallübertragung an Bauteilstößen notwendig. Im tiefen Frequenzbereich ist die Finite Elemente Methode (FEM) für Prognosen geeignet. Mit zunehmender Frequenz stößt die klassische FEM aufgrund der Sensitivität der Ergebnisse an Grenzen, da die modale Dichte zunimmt. Auch die Anwendung gängiger statistischer Methoden, wie die Statistische Energie Analyse (SEA), kann durch die starke Kopplung der Teilsysteme an Grenzen stoßen. Bei der Prognose werden im ”mid-frequency gap” zwischen FEM und SEA die Mittelungsmethoden der SEA in der Auswertung der FEM eingesetzt. Dadurch können einerseits robuste Ergebnisse erzielt werden und andererseits bauteilspezifische Subsystemdefinitionen gewählt werden. Mit dieser Hybridmethode können die Energieflüsse zwischen den einzelnen Bauteilen, auch für den mittleren Frequenzbereich, in Form von Energieeinflusskoeffizienten bestimmt werden. Ferner werden auf Basis der FEM-Berechnung Voraussetzungen der SEA frequenzabhängig für unterschiedliche Parameterkonfigurationen überprüft, um für den zulässigen Frequenzbereich die Dämpfungs- und Kopplungsverlustfaktoren zwischen Bauteilen zu berechnen. Hierbei erfolgt ein Abgleich mit der kommerziellen Software VAOne. Die Ergebnisse basieren auf dem aktuellen Stand des DFG-AIF-Forschungsvorhabens ”Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten”, das gemeinsam von TU München, Hochschule Rosenheim und ift Rosenheim durchgeführt wird.
15:20	Körperschallfelder in Brettsperrholzbauteilen des Holzmassivbaus Simon Mecking, Tobias Kruse, Camille Châteauvieux-Hellwig, Ulrich Schanda [Abstract] Ein Ziel des DFG-AiF-Clusterforschungsvorhabens Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten ist die Reduktion des schalltechnischen Planungsaufwandes bei der Holzmassivbauweise. Hierzu soll das Prognoseverfahren der DIN EN 12354 angepasst werden. Dort ist ein vereinfachter SEA-Ansatz zugrunde gelegt, welcher diffuse Körperschallfelder in den Bauteilen sowie deren schwache Kopplung voraussetzt. Tatsächlich trifft diese Annahme nur bei Bauteilen mit geringer Ausbreitungsdämpfung zu. In der DIN EN ISO 10848-1 werden Kriterien definiert, wann Körperschallfelder in Bauteilen als hinreichend diffus gelten. In diesem Beitrag werden Messergebnisse von Körperschallfeldern an Brettsperrholzelementen im Hinblick auf die genannten Annahmen der SEA diskutiert. Die tatsächlich zu erwartenden Gebiete des Nahfeldeinflusses durch die punktförmige Anregung und durch die Bauteilränder werden mit den pauschalen, geometrischen Vorgaben der Messvorschrift aus der DIN EN ISO 10848-1 gegenüber gestellt. Die Erkenntnisse werden zur Definition der Einteilung der Subsysteme in der SEA-Modellierung zum Einen und einer Bewertung von Messergebnissen zum Anderen herangezogen.
15:40	Vorstellung der DIN 7396: Prüfverfahren zur akustischen Kennzeichnung von Entkopplungselementen für Massivtreppen Christoph Fichtel, Jochen Scheck [Abstract] In der unlängst fertiggestellten DIN 7396 werden (erstmals) Labor Prüfverfahren zur Messung der akustischen Eigenschaften von Entkopplungselementen von massiven Treppenpodesten und - Treppenläufen festgelegt. Haupt-Motivation zur Erarbeitung der Norm war die einheitliche Produktkennzeichnung von Entkopplungselementen für Massivtreppen und damit die Vergleichbarkeit der akustischen Qualität unter Berücksichtigung der für die Schallübertragung maßgeblichen Eigenschaften. Dazu werden Referenz Prüfaufbauten zur entkoppelten Podestlagerung und zur entkoppelten Lauflagerung definiert, anhand derer die Einfügungsdämmung und die Trittschallminderung bestimmt werden. Im Beitrag wird das Prüfverfahren anhand von Messergebnissen vorgestellt und die Bedeutung der Kenngrößen hinsichtlich Produktkennzeichnung und Verwendung zur Vorherberechnung der Schallübertragung im Gebäude erläutert.
16:40	Umschaltgeräusche von Armaturen, Messmethoden und Vergleiche von Armaturen verschiedener Hersteller Christian Burkhart, Julia Scheck [Abstract] Seit der Ausgabe 1989 der DIN 4109 sind ”einzelne, kurzzeitige Spitzen, die beim Betätigen der Armaturen und Geräte” von Wasserinstallationen auftreten ”zur Zeit” nicht zu berücksichtigen. Diese Geräusche sorgen allerdings für ein sehr hohes Störpotential und werden von Bewohnern in Mehrfamilienhäusern häufig gerügt. Ein häufig benutztes Argument gegen die Beurteilung ist die fehlende reproduzierbare Messmethode derartiger Geräusche. Da diese Geräusche seit inzwischen 26 Jahren nach DIN 4109 unberücksichtigt bleiben, ist die Notwendigkeit eine reproduzierbare Messmethode und leisere Armaturen zu entwickeln bis heute nicht wirklich entstanden. Durch die Aufnahme von Anforderungen und Empfehlungen in modernere Regelwerke wie die VDI- Richtlinie 4100 oder die DEGA-Empfehlung 103 wurde zwar der Druck auf die Industrie etwas erhöht, bisher jedoch ohne ”zündende” oder überzeugende Ergebnisse. Im Vortrag werden Möglichkeiten der reproduzierbaren Messdurchführung und Vergleiche verschiedener Armaturen einiger Hersteller gezeigt und diskutiert.
17:00	Schallleistungsmessung von dezentralen Lüftungsgeräten Andreas Drechsler, Philipp Eschbach, Heinz-Martin Fischer [Abstract] Dezentrale Lüftungsgeräte werden vorwiegend bei energetischen Sanierungen in Bestandsgebäuden aber auch im Neubau eingesetzt. Der Einbau erfolgt üblicherweise in den Außenwänden der zu belüftenden Räume. Aus akustischer Sicht sind bei den Geräten die Lüftungsgeräusche und die Geräteabstrahlung innerhalb der Wohnung, sowie die Verringerung der Schalldämmung gegen Außenlärmbelastung von Bedeutung. Die Bestimmung des Geräteschalls erfolgt meist entweder in einem Hallraum oder in einem Halbfreifeldraum. Beide Methoden wurden im Labor der HFT Stuttgart an dezentralen Lüftungsgeräten erprobt und werden vorgestellt und diskutiert. Aktuelle Messergebnisse zeigen exemplarisch den Stand des Schallschutzes bei diesen Geräten.
17:20	Baulicher Schallschutz für Aufzugsanlagen Andreas Meier [Abstract] In der bauakustischen Beratung für Neubauten ist die geplante Anordnung und die Ausbildung des Aufzugsschachtes zu bewerten. Hinweise hierzu gibt die VDI-Richtlinie 2566. Deren Anforderungen an die Baukonstruktionen stehen jedoch bei Fachleuten in der Kritik, da sie in der baupraktischen Anwendung überdimensioniert erscheinen. Eine fundierte Vorgehensweise für eine belegbare, systematische Überprüfung und Bewertung der baulichen Ausführung des Aufzugsschachtes fehlt bislang. Baukonstruktionen für ein höheres Schallschutzniveau sind in den Regelwerken derzeit nicht angegeben. Im Rahmen dieses Beitrags werden die Anforderungen an die erforderlichen Baukonstruktionen von Aufzugsschächten systematisch hergeleitet. Hierbei wird aufgezeigt, dass die neuen bauakustischen Rechenverfahren in angepasster Version als probates Mittel geeignet sind, um Vergleichsrechnungen durchzuführen. Somit können Angaben zu den erforderlichen Baukonstruktionen abgeleitet und angegeben werden.
17:40	Reflexionsverlust vs. Absorptionsgrad bei Lärmschutzeinrichtungen Wolfram Bartolomaeus [Abstract] In Zukunft werden die akustischen Eigenschaften von Lärmschutzeinrichtungen in nicht diffuser Schallumgebung mit dem ADRIENNE-Verfahren ermittelt. Demnächst ist für Lärmschutzwände an Standorten mit überwiegend gerichtetem Schalleinfall nicht mehr der Schallabsorptionsgrad DLα im Hallraum nach DIN EN 1793-1 maßgebend, sondern der Reflexionsindex DLRI in-situ nach DIN EN 1793-5, der den Reflexionsverlust angibt. Die beiden Messkonzepte sind unterschiedlich. Ihre Werte können aber unter bestimmten Voraussetzungen ineinander umgerechnet werden. Das hat Konsequenzen für das Regelwerk des Lärmschutzes an Straßen, namentlich die ”Richtlinen für den Lärmschutz an Straßen” und die ”Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Ausführung von Lärmschutz- wänden an Straßen”. Beide Vorschriften werden derzeit neu erstellt.

Bauakustik III (Poster)

Bauakustik III (Poster)

16:00

A Contribution concerning Boundary Condition Effects that need to be considered using SEA for Calculation of Direct Sound Transmission Wolfgang Hauer, Blasius Buchegger, Heinz Ferk [Abstract] The use of the statistical energy analysis (SEA) for calculations in building acoustics is increasing, especially for predictions of the sound insulation of timber-based constructions. The accuracy of the calculation results depends amongst others on the quality of input parameters like material data, as well as on the considered boundary conditions and physical effects. In this paper, the deviation between measured and predicted sound insulation is analysed and the underlying physical effects are determined based on additional comprehensive investigations. One layer of gypsum fibreboard has been chosen as a test specimen, which shows a reproducible vibrational behaviour. In a first step, suitable values for the material properties are determined. Then, several investigations based on measurements are described, which have been carried out in a testing facility that complies with ISO 10140 standard series. The investigations show that some of the observed deviations may be wrongly considered to be an SEA-model-error. The differences are primary caused by a couple of physical effects influencing the measured reference data. As a consequence of the analysis, the boundary conditions of the measurement setup have been adapted with success - an obvious reduction of the deviation between measured and calculated data has been achieved.

16:02

Parameteridentifikation von Brettsperrholz-Elementen mittels Bayesscher Optimierung Alexander Paolini, Felix Frischmann, Stefan Kollmannsberger, Ernst Rank, Simon Mecking, Christoph Winter, Martin Buchschmid, Gerhard Müller [Abstract] Die Finite Elemente Methode ist im Bereich niedriger Frequenzen ein leistungsstarkes Werkzeug zur schwingungstechnischen Analyse von Konstruktionen aus Brettsperrholz-Elementen. Die Berechnungsergebnisse hängen allerdings stark von den Werten der Materialparameter ab. Im vorliegenden Beitrag werden diese deshalb mit Hilfe eines Optimierungsverfahrens festgelegt. Das untersuchte Bauteil ist ein im Holzmassivbau üblicher Decken-Wandanschluss. Dieser wurde messtechnisch untersucht und mit finiten Elementen hoher Ordnung simuliert. Die zu minimierende Zielfunktion wird durch den quadratischen Mittelwert (RMS-Wert) der prozentualen Abweichungen der berechneten Eigenfrequenzen beschrieben. Ihr Verlauf und ihre Ableitung sind jedoch nicht bekannt und ihre Werte können nur mit großem Aufwand an einzelnen Stellen ermittelt werden. Außerdem ist die Anzahl der Parameter wegen des orthotropen Materialverhaltens von Holz und der mit zusätzlichen Parametern zu berücksichtigenden Verbindungsstellen hoch. Da auch Aspekte des Aufbaus von Brettsperrholz-Elementen, wie z.B. die Verleimung, durch die Materialparameter abgebildet werden sollen, muss innerhalb großer Wertebereiche gesucht werden. Aufgrund dieser Umstände wird die Bayessche Optimierung verwendet. Dabei wird das globale Minimum durch schrittweise Auswertung der Zielfunktion bestimmt, wobei die jeweils folgende Stelle auf Grundlage der bereits bekannten Funktionswerte berechnet wird. Hierdurch konnte ein RMS-Wert von unter 5 % erzielt werden.

Bewährte und innovative Lehrmethoden in der Akustik

Bewährte und innovative Lehrmethoden in der Akustik

Sitzungsleitung:

M. Kob, Hochschule für Musik Detmold, Detmold

15:00	Konzeption eines MOOC der TU9 zum Thema Communication Acoustics Sebastian Möller, Jens Ahrens, M. Ercan Altinsoy, Janina Fels, Gerhard Müller, Gabriel Reimers, Bernhard Seeber, Michael Vorländer, Stefan Weinzierl [Abstract] Zwischen den neun großen Technischen Universitäten in Deutschland werden derzeit eine Anzahl von Massive Open Online Courses (MOOCs) diskutiert, mit deren Hilfe ein abgestimmtes und international sichtbares Lehrangebot geschaffen werden soll. Im Bereich der Akustik haben sich zunächst 4 Technische Universitäten zusammengetan, um einen solchen Online-Kurs mit dem Thema Kommunikationsakustik zu produzieren und mittelfristig an allen beteiligten Universitäten und womöglich darüber hinaus anzubieten. Der Kurs richtet sich an Studierende zum Ende des Bachelor- und zu Beginn des Masterstudiums und ist als grundlegender Übersichtskurs in englischer Sprache konzipiert, auf den Spezialisierungen aufbauen können. Er umfasst in einem ersten Teil die Grundlagen der Akustik, der Signalverarbeitung, des Hörens und der Psychoakustik, der Sprachakustik, sowie der Elektroakustik. Im zweiten Teil werden ausgewählte interessante Anwendungen vorgestellt. Im Vortrag werden die fachliche und didaktische Konzeption des Kurses und der aktuelle technische Umsetzungsstand vorgestellt.
15:20	Interaktiver Zugang zur Phänomenologie der Akustik in der Hochschullehre Michael Kohnen, Jonas Stienen, Janina Fels, Michael Vorländer [Abstract] Die zunehmende Medialisierung des Alltags und eine sich ändernde Erwartungshaltung an die Vermittlung von Lehrinhalten erfordert Materialien, die audio-visuelle und interaktive Aufarbeitungen der akustischen Sachverhalte bieten. Die Demonstration akustischer Phänomene durch Animation und Auralisierung, als passive Instrumente der Lehre, oder die Darbietung von multimedialen Applikationen, bei der jede/jeder Studierende aktiv interagieren kann, können akustische Zusammenhänge leichter zugänglich machen und zu einem tiefergreifendem Verständnis führen. Weitreichende technische Möglichkeiten zur Erzeugung solcher interaktiver Lerninhalte kann mit der internet- orientierten Entwicklungssprache HTML5 endgeräteunabhängig realisiert und öffentlich zugänglich gemacht werden. In diesem Beitrag werden Anwendungen vorgestellt, die zu diesem Zweck an der Hochschule entwickelt wurden.
15:40	Erfahrungen mit der interdisziplinären und standortübergreifenden Vorlesung 'Einführung in die Technische Akustik' Sabine Langer, Tobias Ring, Carolin Mandanna Hurfar, Jörg Seume [Abstract] Die Berücksichtigung akustischer Aspekte ist heutzutage wichtiger Bestandteil im Entwicklungs- und Designprozess neuer Produkte. Dabei ist die Akustik als Querschnittsdisziplin auch auf vielen Arbeitsgebieten heutiger Ingenieure sowie in der wissenschaftlichen Forschung vertreten. Neben etablierten Forschungsfeldern rücken dabei auch weniger bekannte Themen wie Thermo- oder Psychoakustik zunehmend in den Fokus. Die heutige Ingenieurausbildung erfordert somit die Abbildung eines möglichst breiten Spektrums der Akustik, um angehende Ingenieurinnen und Ingenieure optimal auf das Arbeitsleben vorzubereiten. Im Wintersemester 2015/16 wird erstmals eine neue Vorlesung mit dem Titel ”Einführung in die Technische Akustik” angeboten. Dabei handelt es sich um eine standortübergreifende Lehrveranstaltung, welche gemeinsam von der LU Hannover, der TU Braunschweig, dem DLR sowie der TU Berlin angeboten wird. Inhaltliche Schwerpunkte werden durch die teilnehmenden Dozenten gesetzt. Der Aufbau der Lehrveranstaltung als einwöchige Blockveranstaltung trägt maßgeblich zur Förderung des wissenschaftlichen Austausches zwischen Studierenden und Dozenten der verschiedenen Standorte bei. Der Vorlesungsort wechselt zwischen der TU Braunschweig und der LU Hannover. Das neue Lehrkonzept besitzt das Potential den Studierenden ein breites Spektrum der Technischen Akustik näher zu bringen. Durch die Dozenten unterschiedlicher Forschungsfelder erhalten die Studierenden Zugang zu wertvollem Fachwissen und Einblicke in aktuelle Forschung auf dem jeweiligen Gebiet.
16:40	Computerunterstützte Messdatenerfassung und –verarbeitung – Grundlagen der Akustik und Schwingungstechnik Frank Kameier, Bernd Virnich [Abstract] Aus dem Wahlpflichtfach Strömungsakustik der Diplomstudiengänge des Fachbereichs Maschinenbau und Verfahrenstechnik entstand im Rahmen der Umsetzung des Bologna-Prozesses die Master-Lehrveranstaltung ”Computerunterstützte Messdatenerfassung und -verarbeitung”. Nach gut 10 Jahren Erfahrung kann man die Inhalte der Lehrveranstaltung zu den wichtigen Grundlagen der Masterstudiengänge des Fachbereichs zählen. Neben einer umfänglichen Matlab-Einarbeitung anhand akustischer Fragestellungen erfolgt die Erläuterung der anschaulichen Physik über die Schulversion DASYlab (grafische Programmierung). Abgerundet und angewandt werden die Lehrinhalte anhand einer industriellen Software zur Bedienung akustischer Messtechnik an Prüfständen auch für schwingungstechnische Aufgabenstellungen. Intensiv werden Grundlagenthemen zur Signalanalyse behandelt, die insbesondere für die berufliche Praxis weit über die Tiefe, die bei gesetzlich vorgeschriebenen Messaufgaben notwendig ist, hinausgeht. Matlab-Befehle wie fft, spectrogram oder pwelch werden detailliert erläutert und hinsichtlich einer Validierung anhand des Theorems von Parseval motiviert. Behandelt werden Themenkomplexe zu negativen Frequenzen und wann man bei der Signal-Analyse von ”geschätzten” (estimated) Schmalbandanalysen spricht. Eine wichtige Rolle spielen Grundlagen wie Clipping, Aliasing, Leakage (Fensterung mit Formfaktor, Coherent Gain, Noise Gain), Terz- oder Oktavanalyse, A-Bewertung und die in der Praxis oft unterschätzte Mittelung von Frequenzspektren in Akustik und Schwingungstechnik. Gelehrt wird in einem Team aus der Praxis und der Hochschule.
17:00	Online-Tool for interactive sound analysis of orchestra instruments Malte Kob, Sebastià Vicenç Amengual Garí, Banu Sahin, Aristotelis Hadjakos, Maria Saulich [Abstract] Um sowohl Musikern als auch Studierenden der Bereiche Musik, Akustik und Architektur die Wirkung des Klangs von Musikinstrumenten an verschiedenen Hörorten erfahrbar zu machen, wurde ein interaktives Online-Tool konzipiert. In einer Kooperation mit dem vom BMBF geförderten Netzwerk Musikhochschulen wird mir mit Hilfe von Audio- und Videoaufnahmen von Musikern und ihrern Instrumenten ein repräsentatives Repertoire von Klangbeispielen geschaffen. Dessen Analysen (z.B. spektrale Lage im Orchesterklang, Spektrogramm, Formanten, Richtdiagramme) werden auf der hochschulübergreifenden Internetplattform ”Lehreportal des Netzwerks Musikhochschulen” bereitgestellt (siehe DAGA-Beitrag von B.Sahin et al.). Für die Vermittlung der Medien wird eine Struktur genutzt, die Server-seitig Klanganalysen und die Synthese von Streaming-Medien an den Browser der Nutzer überträgt. Zur Erweiterung des Lernhorizonts von Lehrenden und Studierenden werden Klangbeispiele von Kombinationen verschiedener Instrumente, Tonbeispiele, Spielweisen und Räume ausgewählt und die Ergebnisse simultan auditiv und visuell für den Unterricht aufbereitet. Zunächst soll das Projekt im Rahmen der Lehre an Musikhochschulen zur Vermittlung der Wirkung von Räumen und der Abstrahlungseigenschaften von Musikinstrumenten im Instrumental-, Kompositions- und Akustik-Unterricht genutzt werden. In einer späteren Version des Tools sollen Anwender in der Lage sein, eigene Klang- und Analysebeispiele zu erstellen und auf dem Server für alle Anwender zur Verfügung zu stellen.

Bewährte und innovative Lehrmethoden in der Akustik (Poster)

Bewährte und innovative Lehrmethoden in der Akustik (Poster)

Organisation:

M. Kob, Hochschule für Musik Detmold, Detmold

16:00

Video- and audio recordings for a new interactive method to teach instrument and room acoustics Banu Sahin, Maria Saulich, Malte Kob [Abstract] Musicians usually have no opportunity to listen to their own instrument’s sound in other conditions than at their usual place during rehearsal or performance. In a larger e-learning project (see contribution of M. Kob et al.) the sound of orchestra instruments is auralized and visualized. Our motivation is to create an online, interactive user interface that shall offer easy access to a comprehensive analysis of instrument sounds and enable users to identify visual and aural changes in timbre depending on the playing style or listening position of an instrument. We present a set of video and audio recordings of orchestra instruments that are used as source signals for the auralization and visualization. The target group of the interactive orchestra sound project are teachers, students, musicians or acousticians. Various pitch ranges, registers, playing styles and radiation patterns are recorded and - in a cooperation with the Network of Universities of Music - arranged for educational use. This method gives musicians, music teachers and students a better understanding of instrument’s acoustical properties such as sound spectrum, formant structure and directivity, and also serves teachers in acoustics as a reference of recordings and analysis methods of musical instruments and performance spaces.

Dimensionierung von Lautsprecheranlagen zur Sprachalarmierung in stark gestörten Umgebungen

Dimensionierung von Lautsprecheranlagen zur Sprachalarmierung in stark gestörten Umgebungen

Sitzungsleitung:

G. Behler, Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen, Aachen A. Goertz, Audio & Acoustics Consulting, Aachen

9:00	Zu erbringende fachliche Leistungen von Planern und Errichtern von Sprachalarmierungsanlage nach DIN VDE 0833-4 Andreas Simon [Abstract] Durch die aktuelle Anpassung der Norm DIN VDE 0833-4:10-2014 für SAA analog zur DIN 14675 sind die zu erbringenden fachlichen Leistungen von Planern und Errichtern in die entsprechenden Phasen aufgeteilt. In den Phasen 6.1 und 6.2 ”Planung” und ”Projektierung” sind Festlegungen getroffen worden, die sicherstellen, dass die Ziele der Sprachalarmierungsanlage ohne die üblichen Schnittstellenverluste gesichert sind und erreicht werden. Eines der hauptsächlichen Ziele von SAA ist es, die erforderliche Sprachverständlichkeit zu erreichen. In den vergangenen Jahren war zu beobachten, dass die Verantwortung zur Erreichung dieser Sprachverständlichkeit auf die Errichter von SAA verlagert wurde. Oftmals waren jedoch Ausschreibung und Planung derart lückenhaft, dass die Errichter Leistungen erbringen mussten, deren Ergebnisse zum Zeitpunkt ihrer Beauftragung längst hätten vorliegen müssen. Dem steuern die aktuellen Anforderungen der DIN VDE 0833-4 deutlich entgegen und definieren, mit welchen Kompetenzen, Planungsergebnissen und Dokumentationen die Beteiligten der Phase 6.1 aufwarten müssen, um eine gesicherte Vorarbeit für die nächste Phase zu liefern. Im Vortrag wird mit kurzen und prägnanten Beispielen aufgezeigt, um welche planerischen Leistungen es sich dabei handelt.
9:20	Pegelmessungen in Sportstadien und deren Auswertung Anselm Goertz, Alfred Schmitz [Abstract] In großen Sportstadien kommt der Beschallungstechnik zur Information und Warnung der Zuschauer vor Gefahrensituationen einen wichtige Rolle zu. Grundvoraussetzung dafür ist in jedem Fall eine hinreichende Sprachverständlichkeit. Diese hängt neben den ohnehin schon schwierigen raumakustischen Verhältnissen stark vom vorhandenen Geräuschpegel ab, der in ausgeprägte Form sowohl im absoluten Pegel wie auch in der spektralen Zusammensetzung schwankt. Der Vortrag zeigt anhand von Beispielen die Messungen sowie deren Aus- und Bewertung mit teilweise überraschenden Ergebnissen auf. Die Höhe der gemessenen Störpegel bedingt erhebliche Anforderungen an die Beschallungstechnik.
9:40	Beschallung in Sportstadien bei hohen Störpegeln Alfred Schmitz, Anselm Goertz [Abstract] Für eine funktionierende Sprachalarmierung in großen Sportstadien werden Beschallungsanlagen benötigt, die sowohl bei schwierigen raumakustischen Verhältnissen wie auch bei hohen Störpegeln noch eine mindest erforderliche Sprachverständlichkeit auf den Zuschauerrängen erreichen können. Die hohen Pegelwerte in Kombination mit der großen Distanz von den Lautsprechern zu den Publikumsflächen führen zu extremen Anforderungen an die hier eingesetzten Lautsprechersysteme. Der Beitrag zeigt Berechnungen und EASE Simulationen zum Thema und weißt auf potentielle Problemstellen und Fehlerquellen bei der Planung von Beschallungsanlagen hin.
10:20	Messung der Sprachverständlichkeit unter Berücksichtigung des realen Störgeräuschs im laufenden Betrieb – am Beispiel des Terminal C3, Dubai International Airport Peter Rahe [Abstract] Wir zeigen hier ein Messverfahren mit dem es möglich ist, den Sprachübertragungsindex (STI) gemäß DIN EN 60268-16 im laufenden Betrieb eines Gebäudes zu messen und zu bewerten. Im Beispielprojekt war es nicht möglich das Terminalgebäude für den Passagierverkehr zu schließen (Dubai Intl. Airport läuft das ganze Jahr im 24 Stunden Betrieb), es musste also ein robustes Messverfahren entwickelt werden, mit dem trotzdem valide Abnahmemessungen möglich sind. Auf Grundlage von jeweils drei (automatisierten) Messungen pro Messposition (Raum-Impulsantwort, Maximalpegel und Störgeräusch) lässt sich der STI und der STInoiseless berechnen und später wahlweise gemäß DIN VDE 0833-4, EN 60849 oder ISO7240-19 bewerten. Bisherige Messmethoden berücksichtigen i.d.R. nur ein pauschal angesetztes Störgeräusch pro Raum oder Bereich. Mit der neuen Methode kann auf einfache Weise der Einfluss lokaler Störquellen (z.B. Lüftungsauslässe, Rolltreppen, Gepäckbänder etc.) besser berücksichtigt und beurteilt werden.
10:40	Erneuerung der Elektroakustikanlagen im Schweizer Parlamentsgebäude in Bern Dirk Noy [Abstract] Der Beitrag beschreibt die Erneuerung der Elektroakustik Anlagen im Schweizer Parlamentsgebäude, Bern. Fokussiert wird auf die beiden ”Kammern”, der Nationalratssaal (”gross”) und der Ständeratssaal (”klein”). Die Beratungen der Delegierten sind in beiden Räumen auch während den laufenden Ansprachen derart laut, dass die Erreichung genügender STI Werte für die Ansprache eine besondere Herausforderung darstellt. Vorgestellt werden Messungen und teilweise auch Audio Aufnahmen der Bestands Situation, ein Beschrieb der nachfolgenden Planungsschritte einschliesslich entsprechender Prognoserechnungen und abschliessend ein Überblick über die Resultate der tatsächlich installierten Lösungen.

Evaluierung virtueller akustischer Umgebungen

Evaluierung virtueller akustischer Umgebungen

Sitzungsleitung:

F. Zotter, Kunstuniversität Graz, Inst. f. Elektronische Musik u. Akustik, Graz B. Seeber, TU München, Audio-Signalverarbeitung, München

9:00	Sound Localization in Partially Updated Room Auralizations Samuel Clapp, Bernhard Seeber [Abstract] Real-time auralization systems, where changes to the simulation can occur while it is running, offer the potential to study psychoacoustics in more realistic, interactive scenarios than those afforded by pre- computed simulations. However, such a system requires substantial computing power to reflect the new conditions with minimal latency. The image source method is typically used to determine the early reflections in a simulated room impulse response. If the source or receiver moves, these image sources must be updated, with the number of sources increasing exponentially per order. This study examines how sound localization in simulated rooms is affected when a source moves to a new location, and the image sources are only partially updated. The localization errors introduced by this partial room model update were studied as a function of the highest order updated, the distance traveled by the source, and the source-receiver distance. The results show larger errors per update order when the source-receiver distance is larger, and when the source is moving away from the receiver. Correlating these results with room acoustic parameters, it was found that the direct-to-reverberant energy ratios of the old and new positions best predicted the localization errors. Funded by BMBF 01 GQ 1004B.
9:20	Perzeptive Evaluation transauraler Binauralsynthese unter Berücksichtigung des Wiedergaberaums Gunar Schlenstedt, Fabian Brinkmann, Sönke Pelzer, Stefan Weinzierl [Abstract] Die Schalldruckverläufe an den Ohren einer Person enthalten sämtliche räumliche Cues eines auditiven Ereignisses und können mittels raumakustischer Modelle und Binauralsynthese simuliert und reproduziert werden. Wird eine solche Simulation nicht mit Kopfhörern, sondern unter Verwendung zwei oder mehrerer Lautsprecher (transaurale Binauralsynthese) realisiert, so hängt die Güte der Simulation maßgeblich von der durch digitale Filter realisierten Übersprechdämpfung der Lautsprecher zum jeweils abgewandten Ohr ab. Obwohl diese Filter in der Regel nur den Direktschall, nicht aber Reflexionen des Wiedergaberaums kompensieren, wird die transaurale Binauralsynthese häufig auch in nachhallbehafteten Umgebungen angewandt, beispielsweise um eine gleichzeitige Präsentation visueller und akustischer Reize zu ermöglichen. Demzufolge werden die binauralen Signale durch Reflexionen des Wiedergaberaums verändert und somit womöglich auch das zugrundeliegende auditive Ereignis beeinträchtigt. Diese Studie beschäftigt sich daher mit den perzeptiven Auswirkungen eines nicht idealen, nachhallbehafteten Wiedergaberaums auf die Qualität der transauralen Binauralsynthese. Mittels raumakustischer Modelle und gemessener kopfbezogener Übertragungsfunktionen (HRTFs) wurde hierfür eine transaurale Synthese in drei geometrisch identischen Wiedergaberäumen unterschiedlicher Nachhallzeit simuliert und kopfhörerbasiert auralisiert. Diese Simulation wurde im Hörversuch anhand ausgewählter Qualitäten des Spatial Audio Quality Inventory (SAQI) perzeptiv gegen eine binaurale Referenz evaluiert.
9:40	Zum Einfluss des Wiedergaberaums auf die Authentizität individueller, dynamischer binauraler Simulationen Fabian Brinkmann, Alexander Lindau, Stefan Weinzierl [Abstract] Die datenbasierte Binauraltechnik beruht auf der Rekonstruktion von Schalldrucksignalen an den Ohren einer Person. Werden individuelle Ohrsignale mittels einer geeignet kompensierten, elektroakustischen Übertragungsstrecke angeboten, entsteht im Idealfall ein Höreindruck, der von der realen Hörsituation perzeptiv nicht mehr unterscheidbar ist. In diesem Fall sprechen wir von einer authentischen Simulation. Der Erfolg dieses Vorgehens setzt jedoch eine hohe Präzision bei der Übertragung der binauralen Signale voraus. So treten selbst bei gründlichem Vorgehen Abweichungen des Betragsfrequenzgangs von üblicherweise etwa ±2 dB auf. An problematischen Stellen im Frequenzgang kann dieser Fehler durchaus auch ±10 dB oder mehr erreichen. Diese Beschränkungen führten in früheren Studien von Langendijk und Bronkhorst (2000), Moore et al. (2010) oder Masiero (2012) dazu, dass schon im Rahmen nur statischer - d.h. nicht auf Kopfbewegungen des Hörers reagierender - individueller Simulationen von nachhallfreien Umgebungen hörbare Abweichungen entstanden. In diesem Beitrag präsentieren wir erstmals Ergebnisse einer empirischen Studie zur Authentizität einer dynamischen individuellen binauralen Simulation in drei verschiedenen akustischen Umgebungen (nachhallfreier Raum, Aufnahmeraum, Hallraum). Der Test auf Authentizität wurde dabei durch geeignet parametrierte ABX-Detektionstests operationalisiert. Die Ergebnisse ermöglichen damit erstmals eine objektive Quantifizierung der mit zeitgemäßen individuellen dynamischen binauralen Simulationen erreichbaren Authentizität sowie die Analyse der Abhängigkeit derselben vom Wiedergaberaum.
10:20	Investigating the immersion of reproduction techniques for room auralizations Lukas Aspöck, Angela Colsman, Michael Kohnen, Michael Vorländer [Abstract] For the description of spatial audio quality of the reproduction of simulated sound fields several aspects are investigated. These aspects include objective measures such as the correctly reproduced sound pressure level, but also more subjective measures such as feeling of presence or immersion. Due to a lack of definitions and established measurement techniques the analysis of these aspects might lead to contradictory or less meaningful results (see Guastavino et al. or Kohnen et al.). This work introduces a test procedure focusing on the immersion of different reproduction methods for simulated acoustic scenes. To check the validity of the measurement method, monaural and binaural loudspeaker playback as well as higher-order Ambisonics reproduction was compared in an initial listening experiment. The test design is presented and the chosen reproduced scenarios are analyzed and related to the results of the experiment.
10:40	Untersuchungen zur Wahrnehmung projizierter Schallquellen Tom Wühle, Sebastian Merchel, M. Ercan Altinsoy [Abstract] In modernen KFZ-, Multimedia- und Smart-Home-Anwendungen ist es notwendig, Schall (z.B. Warn- oder Hinweissignale) gezielt aus bestimmten Richtungen wiedergeben zu können. In vielen Fällen ist jedoch eine Beschallung über verteilte Lautsprecher aufgrund der räumlichen Gegebenheiten nicht möglich. Ein Lösungsansatz ist die Projektion von Schall auf reflektierende Flächen durch stark richtende Schallquellen. Dabei gelangt nur ein geringer Schallanteil direkt von der Quelle zum Nutzer, welcher durch den später eintreffenden projizierten Schall verdeckt wird. Dadurch verschiebt sich die wahrgenommene Richtung des Hörereignisses vom Ort der realen Quelle auf den Ort der projizierten Schallquelle. Reale Quellen, wie etwa Lautsprecherarrays, weisen eine derartige Richtwirkung jedoch nur in einem bestimmten Frequenzbereich auf. Außerhalb dieses Bereiches verringert sich der erreichbare Pegelunterschied zwischen beiden Schallanteilen und es verringert sich die Qualität der wahrgenommenen Projektion bzw. sie bleibt völlig aus. Die Kenntnis des erforderlichen Pegelunterschiedes ist daher beim Design entsprechender Wiedergabesysteme von entscheidender Bedeutung. Diese Studie stellt ein Wahrnehmungsexperiment zur Schallquellenprojektion vor. Es wird untersucht, welcher Pegelunterschied zwischen beiden Schallanteilen erforderlich ist, um eine plausible Verschiebung der Richtung des Hörereignisses auf den Ort der projizierten Schallquelle zu erreichen. Dabei wird der Einfluss der spektralen Zusammensetzung des direkten Schallanteils, sowie dessen Zeitversatz zum später eintreffenden projizierten Schall diskutiert.
11:00	Perzeptive Evaluation eines räumlichkeitsbewahrenden Beamformers Mareike Buhl, Steven van de Par, Stephan M.A. Ernst [Abstract] In der sogenannten Cocktail-Party-Situation sprechen meistens mehrere Personen durcheinander, aber als Zuhörer verfolgt man in der Regel zu jedem Zeitpunkt nur einen dieser Sprecher. Für die Wahrung einer angenehmen natürlichen Hörsituation unter solchen Umständen ist neben guter Sprachverständlichkeit des Zielsprechers auch der korrekte räumliche Eindruck der gesamten akustischen Szene wichtig. Ein den Hörer unterstützender Hörgerätealgorithmus sollte daher sowohl den Signal-Rausch-Abstand (SNR) zwischen Zielsprecher und Störgeräusch verbessern als auch möglichst die binaurale Information vollständig erhalten. Der von Hadad et al. (2012) vorgeschlagene Binaural Linearly Constrained Minimum Variance (BLCMV) Beamformer verspricht, beide Ziele zu einem hohen Maße zu erreichen. In dieser Studie wurde das Verhalten des BLCMV- Beamformers für verschiedene Optimierungen des Algorithmus instrumentell untersucht. Basierend auf den gefundenen Veränderungen der binauralen Signaleigenschaften wurden künstliche Signale generiert und zusammen mit den vom Beamformer direkt verarbeiteten Signalen von 10 Probanden evaluiert. Hierbei wurden Sprachverständlichkeit, Lokalisation und Höranstrengung bewertet. Es zeigt sich, dass der SNR der dominierende Faktor für Sprachverständlichkeit und Höranstrengung ist. In den Experimenten zur Lokalisation zeigte sich allerdings, dass die Optimierung mit der stärksten SNR-Verbesserung zu einer deutlichen Verfälschung des räumlichen Eindrucks führte. Diese Ergebnisse zusammenfassend wird eine Kompromisseinstellung vorgeschlagen, die bei geringfügig kleinerer SNR- Verbesserung eine möglichst große Räumlichkeit bewahrt.
11:20	Reviving the Past - a Physics-Based 3D Audio Processor for Immersive Playback of the Montreux Jazz Archive Dirk Schröder, Sönke Pelzer [Abstract] At the intersection of science, art and technology, the Montreux Jazz Digital Project aims at preserving, enhancing, valorizing and sustaining the Montreux Jazz Archive. This archive of almost 50 years of live recordings comprises over 5,000 hours of audiovisual footage from more than 4,000 concerts of the finest artists from all around the world. Our part in this project is the design and implementation of interactive acoustic spaces that offer a unique, personalized and immersive content experience of the archive. The main idea is to feed the archive’s multi-track recordings to a real-time 3D audio processor that features both physics-based room acoustics simulations of user-created room models and full 3D audio reproduction either via headphones (binaural) or loudspeaker arrays (HOA, VBAP). This way a new creative dimension is added to the overall user experience of the archive. This contribution provides some scientific, technical and practical background that takes a faithful auralization of virtual spaces. We will demonstrate that state-of-the-art tools already enable a fast and easy design of acoustic spaces by the example of the virtual reconstruction of the old Montreux Casino that burnt down in 1971 during a concert by Frank Zappa.

Evaluierung virtueller akustischer Umgebungen (Poster)

Evaluierung virtueller akustischer Umgebungen (Poster)

Organisation:

F. Zotter, Kunstuniversität Graz, Inst. f. Elektronische Musik u. Akustik, Graz B. Seeber, TU München, Audio-Signalverarbeitung, München

11:40	Objective and Perceptual Evaluation of a Virtual Sound Environment System Jens Cubick, Torsten Dau [Abstract] With loudspeaker-based sound field reproduction techniques, such as higher-order Ambisonics, complex acoustic scenes, including reverberation, multiple interfering talkers, and background noise, can be simulated in the laboratory. However, if such systems are to be used e.g., for hearing aid development, it is not sufficient that the simulation sounds plausible but it needs to be tested, how well experimental results obtained within the system translate to the corresponding real acoustic scenes. In this study, speech reception thresholds (SRTs) were measured for normal-hearing listeners both in a real classroom and its virtual counterpart, which was auralized via a spherical loudspeaker array with 29 loudspeakers using higher-order Ambisonics or a nearest loudspeaker method. The measured SRTs were generally higher in the virtual than in the real room. The SRT-benefit from a static beamforming algorithm observed in the real room was also found in the auralized room, albeit slightly lower. Measured directivity patterns of the hearing aid microphones and interaural cross-correlation coefficients indicated that this lower benefit might be due to a more diffuse sound field in the auralized room.
11:42	Räumliche Schallfeldsynthese für eine musikethnologische Ausstellung: Erfahrungen aus Produktion und Rezeption Alexander Lindau, Ricarda Kopal, Albrecht Wiedmann, Stefan Weinzierl [Abstract] In unserem Beitrag beschreiben wir unsere Erfahrungen im Umgang mit einem 22.2-kanaligen halbsphärischen Ambisonics-Lautsprecherarray als Gestaltungselement musikethnologischer Ausstellungsinhalte. Die beschriebene Installation bestand im Jahr 2015 für eine Dauer von mehr als einem halben Jahr am Ethnologischen Museum Berlin und diente zur experimentellen Planung einer im neuen Berliner Humboldt-Forum (i.e. im Neubau des Berliner Stadtschlosses) einzurichtenden Dauerausstellung. Innerhalb dieses Zeitraums wurden größtenteils auf Grundlage vorhandenen Archivmaterials der musikethnologischen Abteilung fünf ausgewählte Themen unter teils eher künstlerischem und teils eher dokumentarischem Schwerpunkt zu auditiven und audiovisuellen Programmen aufbereitet. Wir berichten über die technische Konzeption der Anlage, über unsere Erfahrungen aus dem künstlerischen Produktionsprozess sowie über unsere Schlüsse aus Abschlussinterviews mit den Künstlern/Produzenten und aus einer im kleinen Rahmen durchgeführten Befragung von Besuchern der Ausstellung. Als Problempunkte wurden vor allem die vergleichsweise langen Zeitdauern der einzelnen Installationen/Programme und die ”Konkurrenz” von reichen Ton- und Bildinhalten identifiziert. Abschließend fassen wir eine Reihe von Erkenntnissen für eine optimierte Präsentation immersiver optoakustischer Inhalte in musealen Kontexten zusammen, die unmittelbar in zukünftige Planungsprozesse einbezogen werden sollen.
11:44	Development of a questionnaire to investigate immersion of virtual acoustic environments Angela Colsman, Lukas Aspöck, Michael Kohnen, Michael Vorländer [Abstract] In virtual reality research the definitions of the terms immersion and presence have been extensively discussed in several publications. Some methods for the evaluation of these concepts were presented but have never been established within the research community. For the evaluation of spatial audio reproduction and virtual acoustic environments, the situation is similar, although definitions and possible measurement methods have been published (e.g., by Lindau et al.). In this work, a questionnaire was developed with the aim of measuring the degree immersion of virtual acoustic environments. For the item selection of the questionnaire, all items were assigned to different perceptual attribute groups such as envelopment, source localization or room impression. After the initial definition of the items (in German language), an initial listening experiment was designed and conducted to identify the relevant items of the questionnaire. In order to cover the full range of answers, different spatial audio reproductions were chosen to auralize a virtual acoustic scene. The results of this experiment are presented and a suggestion of meaningful items for the analysis or immersion is made.

Fahrzeugakustik (Poster)

Fahrzeugakustik (Poster)

16:00	Psychoacoustic uncertainty analysis of an acoustical transfer path Samira Mohamady, Michael Vorländer [Abstract] An uncertainty analysis of acoustical systems is usually performed for identification of physical quantities such as sound pressure or sound energy. It is rarely used, however, for evaluation of psychoacoustic factors. In this study, it was implemented an uncertainty model with an acoustical transfer function and with a signal from an electric engine noise as tonal input excitation. Then it is introduced a variation in sensor positioning as input uncertainty. In order to study the influence of sensor positioning on psychoacoustic measures, a simulation and objective uncertainty models are used, and then the subjective cues represented in the psychoacoustic measures are investigated.
16:02	Akustische Funktionsintegration für Leichtbaustrukturen Michael Gieß [Abstract] In diesem Promotionsvorhaben werden schallabsorbierende Materialien und Strukturen für den Fahrzeuginnenraum entwickelt und dabei neue Methoden, Handlungshilfen und Richtlinien für die Konstruktion und Simulation von Leichtbaustrukturen mit funktionsintegrierten akustischen Eigenschaften abgeleitet. Im Fokus stehen dabei Kunststoffe wie thermoplastische Faserverbundwerkstoffe mit Glas-, Carbon- und Naturfasern, Sandwich- und Organobleche, textilhinterspritzte Kunststoffe sowie geschäumte Thermoplaste. Der Werkstoff Kunststoff besitzt mit seinem viskoelastischen Verhalten eine schalldämpfende Wirkung und kann somit gezielt bei der Lärmverminderung eingesetzt werden. Durch spezielle Additive in der Kunststoffmatrix oder mittels gezielter Faserorientierung können Kunststoffe so ausgelegt werden, dass sie die schallabsorbierende Funktion verstärken. Beispielsweise besitzen Pflanzenfasern wie Hanf oder Sonnenblumenkernschalen gute thermische und auch akustische Isoliereigenschaften.
16:04	Simulation des Rollgeräusches von LKW-Reifen für verschiedene Fahrbahn-/Reifenprofilkombination Carsten Hoever, Wolfgang Kropp [Abstract] Durch Straßenverkehr verursachte Geräuschbelastungen stellen ein maßgebliches Problem für große Teile der Bevölkerung dar. Eine wichtige Lärmquelle im Straßenverkehr ist das Rollgeräusch von LKWs und Bussen. Leistungsfähige Simulationswerkzeuge werden nicht nur für ein besseres physikalisches Verständnis der Rollgeräuschentstehung, sondern auch für den Entwurf leiserer Straßenbeläge und Reifen benötigt. Traditionell liegt der Hauptaugenmerk bei der Entwicklung von Simulationsverfahren für das Reifen-/Fahrbahngeräusch auf PKW-Reifen. Inwieweit Ergebnisse direkt auf LKW-Reifen übertragbar sind, ist ungewiss. Im Rahmen dieser Studie wird ein leistungsfähiges Simulationsverfahren, welches bereits erfolgreich zur Vorhersage des Rollgeräusches von PKW-Reifen benutzt wurde, erweitert und auf einen 315/80 R22.5 LKW-Reifen angewandt. Das Reifen- /Fahrbahngeräusch für Rollen bei konstanter Geschwindigkeit wird für verschiedene Reifenprofile und Fahrbahnoberflächen mit CPX-Messungen verglichen. Für den A-bewerteten Gesamtschalldruckpegel ergibt sich eine sehr gute Übereinstimmung zwischen den Simulationen und den Messergebnissen. Die Übereinstimmung zwischen simulierten und gemessenen Terzspektren ist im Allgemeinen gut.

Fahrzeugakustik I

Fahrzeugakustik I

9:00	Getriebegeräusche im Zusammenhang einer Labor- und Fahrzeugbewertung Björn Knöfel, Jan Troge, Welf-Guntram Drossel [Abstract] Die subjektive Beurteilung von Pkw-Getriebegeräuschen erfolgt zumeist durch akustisch erfahrene Prüfer im realen Fahrbetrieb, wobei Bewertungsnoten auf einer zehnstufigen Skala vergeben werden. Sind unterschiedliche Fahrzeuge innerhalb eines Tages zu vergleichen, so kann der Prüfer sein akustisches Urteil häufig noch präzisieren, indem er bereits beurteilte Fahrzeuge erneut fahren kann und so eine Rangfolge der getesteten Getriebegeräusche aufstellt. Schwieriger ist die Beurteilung, wenn zwischen den Prüffahrten unterschiedlicher Fahrzeuge längere Zeiträume liegen und bereits beurteilte Getriebe bzw. Fahrzeuge später nicht mehr zur Verfügung stehen. In diesen Fällen ist eine nachträgliche Korrektur der ursprünglichen Getriebegeräuscheinschätzung nicht mehr möglich. Vor allem bei akustisch ähnlichen Fahrzeuggetrieben ist dabei ein sehr gutes akustisches Gedächtnis notwendig. In Erweiterung der Prüferbenotung von Fahrzeuggetrieben werden Hörversuche mit 24 Probanden durchgeführt, denen Geräuschbeispiele aus fünf verschiedenen Fahrzeug-Getriebe-Kombinationen dargeboten werden. Der erste Teil des Hörversuches besteht aus einem A/B-Vergleich, bei dem jeweils zwei Hörbeispiele hinsichtlich unterschiedlicher Parameter beurteilt werden sollen. Der zweite Teil verlangt von den Probanden die Benotung der dargebotenen Getriebegeräusche auf einer zehnstufigen Skala. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick zur Messmethodik und den verschiedenen Korrelationsansätzen zwischen Prüferbenotung und Probandenurteilen.
9:20	Rollinnengeräusch: Experimentelle Untersuchungen zu den Schallpfadverhältnissen Frank Uhl, C. Riewe [Abstract] Dem Rollinnengeräusch kommt aufgrund des hohen Potentials an Lästigkeit und der unerwünschten Beeinträchtigung der Sprachverständlichkeit in der Fahrzeugakustik eine besondere Rolle zu. Dies gilt insbesondere für akustische Lastfälle, bei denen maskierende Effekte seitens Motor- oder Umströmungsgeräuschen nur gering ausfallen, oder gar nahezu völlig fehlen wie bei Elektrofahrzeugen. Neben der in der Regel auf das Rollaussengeräusch fokussierten Optimierung der Vorgänge im Reifen/Fahrbahn- Kontakt und des Abstrahlverhaltens des Reifens selbst, kommt hierbei der Kenntnis der Pfade über die das Rollgeräusch den Innenraum erreicht eine entscheidende Bedeutung zu. Im Rahmen des Vortrags werden an mehreren Fahrzeugen durchgeführte experimentelle Untersuchungen vorgestellt und diskutiert, bei denen unter anderem ein neuartiges Struktur-Leichtbaumaterial im Bereich Unterboden eingesetzt wurde.
9:40	Aktive Dämpfung der Schallabstrahlung einer Reserveradmulde Lothar Gaul [Abstract] Der vorliegende Bericht fasst die Ergebnisse des vom Institut für Angewandte und Experimentelle Mechanik der Universität Stuttgart und der Daimler AG gemeinsam durchgeführten Forschungsprojektes zur aktiven Bedämpfung einer Reserveradmulde zusammen. Ziel des Projektes war die Untersuchung von aktiven Maßnahmen zur Reduktion des abgestrahlten Luftschalls einer leeren Reserveradmulde. Dabei wird mit Hilfe piezoelektrischer Flächenwandler eine vergleichbare Reduktion erzielt, wie sie im Serienfahrzeug durch eine passive Schwerematte erreicht wird. Das Projekt war in die drei Phasen gegliedert: Voruntersuchung, Testimplementierung im Labor und Implementierung am Fahrzeug Die Ergebnisse der Voruntersuchung, bei welcher die erste Resonator-Schwingungsmode als Hauptursache für den abgestrahlten Luftschall bestätigt wurde, sind in einem gesonderten Bericht zusammengefasst.
10:00	Investigation of Sound Transmission Loss of an Automotive Door Sealing System by Using FEA Serkan Atamer, M. Hakan Kandemir, Burak N. Barutcu, Mehmet Caliskan, Gokhan O. Ozgen, M. Ercan Altinsoy [Abstract] Door seal systems in automotive industry is mostly used for preventing water and air flow through gaps around door. However, sound transmission through door seals may also play crucial role in determining the interior noise levels of the automobiles. For the cases where aspiration noise is prevented by perfect sealing around door structure, sound transmission through elastomeric sealing systems becomes important. The aim of this research is to predict sound transmission loss of an representative automobile door seal structure by using finite element method. FE analysis method is firstly evaluated by comparing the sound transmission loss values obtained from analytical expressions for simplified door seal models. Door seal structure is then analysed with the similar input parameters. Some of the simulations in this field uses material characteristics independent on frequency or temperature. However in this study, frequency and temperature dependent material characterization is considered in acoustic analyses. Material tests are performed to obtain modulus and loss factor values with respect to excitation frequency and temperature of the seal structure. Transmission loss values are then given for both constant and non-constant viscoelastic material characteristics to understand the effect on sound transmission loss of the seal structure.
10:40	Numerische Parameterstudie zur Optimierung der Geräuschdämpfung einer Vollkapselung bei Sicherheitsgurten Kai-Ulrich Machens, Olgierd Zaleski, Jens Neumann, Marian Markiewicz [Abstract] Gurtaufroller nutzen die Trägheit der eingebauten mechanischen Sensorik, um gesetzlich festgelegte Sperreigenschaften einzuhalten. Daher weisen die betroffenen Bauteile wie Kugelsensor, Kupplungsscheibe und Klinke ein funktions- und fertigungsbedingt definiertes Spiel auf. Dies führt zu einer latenten Klapperneigung, die als vermeintlicher Qualitätsmängel wahrgenommen werden kann. Auftretende Schallemissionen werden durch Kapselung der Gurtaufrollergeräuschen geschwächt, wobei verstärkt Polyurethanvollkappen verwendet werden. Bei minimalen Anforderungen an Bauraum und Materialeinsatz (Gewicht, Kosten) soll eine effiziente Schalldämmung unter Berücksichtigung notwendiger Durchbrüche in der Kapselung dargestellt werden. Entsprechende Konstruktionsempfehlungen werden hier numerisch entwickelt. Ein Simulationsmodell stellt den Gurtaufroller als Mehrkörpersystem mit flexiblen Körpern dar und ermöglicht eine Berechnung der durch Vibrationsanregung des Gurtaufrollers bei Stößen zwischen den Bauteilen entstehenden Kräfte. Diese Kräfte dienen als Anregung für ein lineares vibroakustisches Finte-Elemente-Modell, das die elastischen Bauteile und das umgebende Fluid abbildet, sodass das Schallfeld berechnet werden kann. Die Schalldämmung der Kapsel berechnet sich durch Vergleich der abgestrahlten Schallleistung für ein kompressibles Fluid (Luft) mit einem aus zwei Dichten und komplexen Schallausbreitungsgeschwindigkeiten zusammengesetzten Medium (Schaum, Luft). Durch Berechnungen für unterschiedliche Kappengeometrien, Materialdichten und -steifigkeiten werden Konstruktionsrichtlinien für eine effiziente Geräuschkapselung bestimmt. Ergebnisse und Methodik sind auf andere Anwendungen übertragbar, bei denen schallabstrahlende Bauteile zusätzlich zur klassischen Luftschalldämmung durch Kapselung bedämpft werden.
11:00	Eine neue Metrik für PKW-Windgeräusche aus Messungen auf öffentlichen Straßen auf Basis statistischer Korrelationen Jörg Bienert, Karola Krehl [Abstract] Windgeräusche sind in der Fahrzeugentwicklung wesentlich. Diese treten jedoch erst bei hohen Geschwindigkeiten auf und lassen sich nicht von Antriebs- und Rollgeräuschen separieren. Deshalb werden für die Windgeräuschentwicklung Windkanalversuche durchgeführt. Diese Messungen im akustischen Windkanal sind sehr aufwändig und stehen nur begrenzt zur Verfügung. Der Wunsch wäre ein Verfahren zur Messung auf der Straße. Ein solches Verfahren ist Inhalt des Beitrags. Es beruht auf der Korrelation von Fahrzeuginnengeräusch und Umströmung des Fahrzeugs. Dazu wurde zusätzlich zu den üblichen Innenmikrofonen eine Hitzdraht-Strömungssonde auf dem Fahrzeugdach montiert. Aus der Erfahrung weiß man, dass das Innengeräusch nie absolut konstant ist, sondern durch wechselnde Luftströmungen immer leicht moduliert wird. Aus der parallelen hochfrequenten Messung können jetzt die Schwankung der Strömungsgeschwindigkeit mit der des Innegräusches korreliert werden. Dieses ist nur im statistischen Sinn möglich. Das Ergebnis ist eine Regressionsgerade zwischen Strömung und Geräusch. Mathematisch ist dies die Ableitung des Schalldruckpegels nach der Strömungsgeschwindigkeit. Diese Metrik eignet sich für die Beschreibung der Windgeräusch-Performance bei Fahrzeugen. Versuche wurden mit unterschiedlichen Fahrzeugen bei verschiedenen Geschwindigkeiten auf öffenlichen Autobahnen durchgeführt. Die Auswertungen zeigen die Leistungsfähigkeit der Metrik zunächst bei konstanten Fahrgeschwindigkeiten. Durch den statistischen Ansatz werden Störungen durch Motor-, Rollgeräusch oder Außenquellen, wie überholte LKWs, eliminiert.
11:20	Dynamische “Blocked-Force”-Kraftmessung für Bremsregelsysteme Martin Haas [Abstract] In modernen Kraftfahrzeugen kommt dem Geräuschverhalten von Komponenten und Nebenaggregaten (NVH) in all seinen Auswirkungen zunehmende Bedeutung zu. Damit einhergehend steigt auch der Bedarf an messtechnischen Methoden zur Erfassung und Bewertung von Geräuschursachen im Verlauf des kompletten Produktentwicklungszyklus (Requirements-Engineering => Designfindung => Validierung auf Komponenten- und Systemebene). Im Bereich Chassis-Systems Control der Robert Bosch GmbH wurde deshalb u.a. die Methode ”Dynamische Kraftmessung mit Blocked-Force Randbedingung” sowie ein zur Durchführung der Kraftmessung erforderlicher Prüfstand entwickelt. Die beim Betrieb des Bremssystems (Ventile, DC-Motor, Pumpen) in die Fahrzeugkarosserie eingeleiteten Kräfte sind die Ursache für einen nennenswerten Anteil des im Fahrzeuginnern auftretenden Luftschalls. Die Methode erlaubt, die an den Montage-Punkten eines Bremsregelsystems (ABS/ESP) auftretenden dynamischen Schnittstellenkräfte unter Blocked-Force- Bedingungen zu messen. Das Herzstück des Prüfstandes bildet der sog. ”Kraftmess-Adapter”, der zum einen der Aufnahme des Messobjektes dient und der zum anderen die piezoelektrischen Kraftsensoren enthält. Im Vortrag wird die durch strukturdynamische Simulationen unterstützte Auslegung des Kraftmess- Adapters erläutert und das als Ergebnis erzielte dynamische Verhalten gezeigt. Abschließend werden beispielhafte Kraftanalysen realer Bremssysteme präsentiert.
11:40	Fundamental Mechanisms of the Noise Reduction of Sound Absorbing LWRT Underbody Panels Klaus Pfaffelhuber [Abstract] Due to the CO2 reduction requirements at cars, vans and trucks, the aerodynamically optimised covering of the area below these vehicles becomes more and more important. Stiff sandwich underbody panels made from glasfibre reinforced thermoplastic layers (LWRT: Low Weight Reinforced Thermoplastics) are meanwhile established in passenger cars. By using porous layers, these LWRT-Panels have additional sound absorptive properties. So aerodynamical and acoustical improvement can be combined. At DAGA 2013 near and far field measurements of the pass by noise reduction achieved by absorptive LWRT underbody panels at a small truck and a van were presented. At these vehicles an improvement of about 2-3dB(A) was obtained. To get a better understanding of the fundamental mechanisms of absorbing underbody panels a simple cubic model was constructed and excited with a loudspeaker below the cube. The sound pressure around the cube was measured with and without LWRT-Panels. In parallel the same situation was simulated in a computer model. The results will be presented.

Fahrzeugakustik II

Fahrzeugakustik II

15:00	Ein Framework zur Transferpfadanalyse in der Fahrzeugakustik Dejan Arsic, Dennis De Klerk [Abstract] Die Transferpfadanalyse ist heute ein fester Bestandteil der versuchsgestützten Untersuchung von Übertragungspfaden sowohl von Luft- als auch Körperschall in Fahrzeugen. Seit der Einführung der Netzwerkanalogie in Maschinenwesen, wurden mannigfaltige Ansätze zur TPA entwickelt und haben den Sprung von die Forschung in industrielle Anwendungen gefunden. Es existieren somit viele Möglichkeiten, die er ermöglichen Übertragungspfade in komplexen Strukturen besser zu verstehen. Inwiefern sich diese tatsächlich unterscheiden, welche genauen Ansätze dahinter stecken und welche genauen Eigenschaften diese tatsächlich haben, ist meist bei den meisten Systemen auf den ersten Blick nicht zu erkennen. Daher soll an dieser Stelle ein Überblick über unterschiedliche TPA Methoden gegeben werden, wobei eine Unterteilung in drei Felder erfolgt: die klassische TPA, die komponentenbasierte TPA und die operationelle TPA. Hierbei sollen aktuelle Herausforderungen und praktische Aspekte herausgearbeitet werden.
15:20	Integrierte Simulationswerkzeuge zur akustischen Bewertung Matthias Kurch, Jonas Fischer, Christian Schäfer [Abstract] Im Rahmen dieses Beitrages wird gezeigt wie integrierte Simulationswerkzeuge den Produktentwicklungsprozess akustisch kritischer Komponenten unterstützen können. So werden akustisch auffällige Bauteile bereits bei der Auslegung identifiziert und Abhilfemaßnahmen können vor der Verfügbarkeit erster Prototypen eingeleitet werden. Die harmonische Analyse ist eine effiziente Methode zur akustischen Simulation von Systemen, welche periodisch durch Elektromotoren oder Getriebe angeregt werden. Dieser Analysetyp steht in der Schaeffler-Simulations- Plattform SIMPLA zur Verfügung. Es wird gezeigt wie ein Gesamtmodell für die Körperschallanalyse effizient aufgebaut wird. Elastische Körper werden hierbei durch Finite-Elemente-Modelle beschrieben und als Substruktur in das Gesamtmodell eingefügt. Die für die Körperschallanalyse wichtigen last- und spielabhängigen Steifigkeiten der Wälzlager werden mit der Software BEARINX berechnet und mittels SIMPLA in das Gesamtmodell integriert. Abschließend wird die Körperschallanalyse des Gesamtsystems an einem repräsentativen Anwendungsbeispiel durchgeführt und die Ergebnisse interpretiert und so die Leitungsfähigkeit der Werkzeugkette zur akustischen Bewertung demonstriert.
15:40	Werkzeuge für interaktives Sound Design Bernd Philippen, Roland Sottek [Abstract] Sound Design bedeutet, die Geräusche von Produkten und Maschinen aktiv zu gestalten, um positive Eigenschaften hervorzuheben und Produktqualität zu vermitteln. In erster Linie geht es nicht darum, die Geräusche leiser sondern angenehmer und wertiger zu gestalten. Bei dieser Aufgabe ist die Zielgeräuschbestimmung wesentlich: Wie soll das Produktgeräusch klingen? Hier ist ein Werkzeug hilfreich, das durch Manipulation und gleichzeitiges Hören einer Geräuschaufnahme ermöglicht, störende Geräuschanteile zu identifizieren. Im zweiten Schritt kann die Aufnahme gezielt manipuliert werden, sodass sich der gewünschte akustische Charakter einstellt. Es wird eine Methode vorgestellt, in der interaktiv durch Manipulation im Spektrogramm die Geräusche beeinflusst werden (z.B. durch zeitabhängige FIR-Filter). Es können dabei frequenz- und zeitselektiv Geräuschanteile hervorgehoben, abgesenkt oder vollständig eliminiert werden. In einem kreativen Prozess können damit beispielsweise verschiedene Geräuschvarianten für einen Hörversuch erstellt werden, um das Geräusch zu finden, das die gewünschten Attribute enthält. Eine andere Anwendung besteht darin, Störgeräusche gezielt aus einer Aufnahme zu entfernen, um ausschließlich das interessierende Geräusch ohne Ablenkung bewerten zu können. Eine vollständige Löschung der störendenden Anteile des Spektrogramms führt i. Allg. zu hörbaren Artefakten. Diese Artefakte lassen sich durch Addition geeigneter gefärbter Rauschsignale in Teilbereichen des Spektrogramms weitestgehend vermeiden. Die Methodik wird vorgestellt und anhand von praktischen Beispielen erläutert.
16:40	Einsatz granularer Medien zur Schall- und Schwingungsreduktion automotiver Anwendungen Fabian Duvigneau, Sebastian Koch, Elmar Woschke, Ulrich Gabbert [Abstract] Das akustische Verhalten von Verbrennungsmotoren rückt bei der Entwicklung moderner Automobile immer mehr in den Fokus. In diesem Beitrag wird ein alternatives Konzept eines passiven Schwingungsdämpfers vorgestellt, das im Wesentlichen die hohe innere Reibung granularer Medien als Dissipationsquelle ausnutzt. Ziel ist es, direkt den Strukturschwingungen als Ursache der akustischen Emissionen entgegenzuwirken, anstatt mittels Dämmungen oder Ähnlichem die Wirkung zu bekämpfen. Die Ölwanne ist eine der dominantesten Schallquellen eines Verbrennungsmotors. Aus diesem Grund dient in diesem Beitrag eine zweiteilige Ölwanne eines Dieselmotors als Anwendungsbeispiel. Die Effizienz des vorgestellten Konzeptes wird anhand eines Ölwannendeckels demonstriert, der eine Kavität ausweist, die mit Granulat befüllt und anschließend verschlossen werden kann. Die Schwingungen des Ölwannenbodens werden mit Hilfe eines 3D-Laservibrometers gemessen und anschließend mit den Schwingungen des originalen Ölwannendeckels verglichen. Neben der Schwingungsreduktion steht auch der Leichtbau im Fokus. Aus diesem Grund wurde bei dem präsentierten Demonstrator darauf geachtet, dass das vorgestellte Konzept zu keiner signifikanten Masseerhöhung führt. Es wird gezeigt, dass es möglich ist, sowohl eine deutliche Schwingungsreduktion als auch eine Massereduktion zu erreichen. Die Ergebnisse des hier vorgestellten Ansatzes werden zusätzlich auch mit den Ergebnissen anderer Projekte verglichen, die an derselben Ölwanne verschiedene Maßnahmen zur Schwingungsreduktion untersucht haben.
17:00	Differenz-Beamforming als Methode zur Variantenanalyse in der Fahrzeugakustik Steffen Schmidt, Dirk Döbler [Abstract] Akustische Messverfahren werden zunehmend in Entwicklungsabteilungen eingesetzt, um die akustischen Eigenschaften von Produkten zu optimieren. Um verschiedene Varianten oder Modifikationen von Bauteilen bewerten zu können, ist es notwendig, die Messergebnisse zu vergleichen. Bei bildgebenden Verfahren wie dem Beamforming kann sich der Vergleich von Messergebnissen schwierig gestalten, insbesondere wenn die Unterschiede zwischen den Messungen sehr klein sind. Da die Ergebnisse in diesem Fall sehr ähnlich aussehen, sind die Abweichungen mit dem Auge kaum wahrnehmbar und somit schwer zu bewerten. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Unterschiede gar nicht sichtbar sind, da sie von weiteren lauteren Quellen verdeckt werden, die in beiden Messungen vorhanden sind. Der Beitrag stellt ein Verfahren vor, mit dem kleinste Unterschiede in Beamforming-Ergebnissen visualisiert werden können (Vorher/Nachher Analyse). Dabei wird die Differenz zwischen zwei Beamforming-Karten berechnet und in einer neuen Karte dargestellt. Die frequenzselektive Ergebniskarte enthält nur die akustischen Informationen, in denen sich die Ausgangskarten unterscheiden. Somit werden die Unterschiede zwischen beiden Messungen dargestellt und identische Quellen ausgeblendet. Dadurch wird es möglich, die Auswirkung kleiner Veränderungen am Messobjekt zu visualisieren, weil die unveränderten Teile nicht angezeigt werden.
17:20	Efficient Transient Run-up Simulations for the Investigation of Acoustically Relevant Vibrations of Turbocharger Structures With Floating-Ring Bearings Lukas Bernhauser, Lorenz Steinwender, Roland Neumayer, Markus Schörgenhumer, Manfred Nader, Hans Irschik [Abstract] Fast-rotating rotor-systems with floating-ring bearings show subsynchronous shaft motions, which have a significant effect on the acoustics of turbochargers. Transient run-up simulations of turbocharger rotors can be used to analyze the hydrodynamic vibrations in view of the system’s rotordynamic characteristics. The predictions regarding the duration, frequency, amplitude and onset speed of the subsynchronous oscillations by Schweizer1 form the basis of the present investigations. The run-ups in the present work were performed with HOTINT2, which enables efficient modeling and simulation of general rotor systems consisting of rotordynamic and hydrodynamic elements. A parameter study of relevant variables such as bearing lengths, clearances, oil viscosities or imbalance configurations and their respective effects on synchronous and subsynchronous vibrations was conducted. The results provide valuable insights, which can be used in the rotordynamic and acoustical development of turbocharger rotors. 1 Schweizer, B. (2009). Oil whirl, oil whip and whirl/whip synchronization occurring in rotor systems with full-floating ring bearings. Nonlinear Dynamics, 57(4), 509-532. 2 Gerstmayr, J., et al.: HOTINT - A Script Language Based Framework for the Simulation of Multibody Dynamics Systems. In: Proceedings of the ASME 2013 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference IDETC/CIE 2013, Portland, Oregon, USA, 2013.
17:40	Untersuchung des Einflusses systematischer Fehler bei der Anwendung des SPB-Verfahrens Sebastian Kluth, Mirko Ruhnau, Manuel Männel, Wolfram Bartolomaeus, Alexander Attenberger [Abstract] Das Verfahren der Statistischen Vorbeifahrt (Statistical Pass-By, SPB) ist eine der beiden Standard-Messmethoden zur Ermittlung des Einflusses von Straßenoberflächen auf das Verkehrsgeräusch. Trotz ausführlicher Anleitung zur Durchführung des Verfahrens nach Norm (DIN EN ISO 11819-1) ergeben sich in dessen Anwendung einige mögliche systematische Fehlerquellen. Zum einen kann die Norm hinsichtlich der Positionierung des Mikrofons unterschiedlich ausgelegt werden. Zum anderen ist die Klassifizierung einer gültigen Vorbeifahrt bezüglich des Hintergrundgeräuschs sowie die Auswahl zu messender Fahrzeuge im vorbeifahrenden Fahrzeugkollektiv unter Umständen problematisch. Insbesondere die Zuordnung der gemessenen Fahrzeuge zu einer bestimmten Fahrzeugkategorie ist nicht immer eindeutig. Um den Einfluss der genannten Fehlerquellen zu identifizieren, wurden zeitgleich Messungen vier verschiedener, voneinander unabhängiger Prüfinstitute am selben Messort durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Messungen sollen in diesem Beitrag präsentiert werden.

Geschichte der Akustik

Geschichte der Akustik

11:00

Albert Einstein und die Akustik Peter Költzsch [Abstract] Es ist wenig bekannt, dass sich Einstein auch auf dem Gebiet der Akustik betätigt hat. Im Jahre 1920 erscheint in den Sitzungsberichten der Preußischen Akademie eine Abhandlung von Einstein mit dem Titel ”Schallausbreitung in teilweise dissoziierten Gasen”. Ausgangspunkt ist seine Vermutung, dass man die Geschwindigkeit von chemischen Gasreaktionen indirekt aus Untersuchungen zur Schallausbreitung in solchen Gasen ermitteln kann. Ein zweiter Aspekt ist die Zusammenarbeit von Einstein mit dem deutschen Ingenieur Rudolf Goldschmidt (1876 - 1950) bei akustischen Patenten. Einstein berät Goldschmidt in Patentangelegenheiten; es gibt gemeinsame Patente, u. a. zu einem elektromagnetischen Lautsprecher und zu einer Hörhilfe für die Sängerin Olga Eisner. Drittens darf die unterschiedliche Bewertung des Einsteinschen Geigenspiels durch Musikvirtuosen hier nicht fehlen. Sie reicht von ”Einstein hatte einen Strich wie ein Holzfäller” [W. Friedrich] bis zu: ”Wie Einstein Mozart spielte, war einzig. Ohne ein Virtuose zu sein (...), hat er die Tiefe und Tragik des Mozartschen Genies so selbstverständlich auf seiner Geige wiedergegeben” [A. Barjansky]. Und schließlich wird die von Lighthill aufgeworfene Frage behandelt, ob es zur berühmten Einsteinschen Gleichung E = mc2 eine formale Entsprechung in der Akustik gibt, also die Verbindung von Energie und Masse mit dem Quadrat der Schallgeschwindigkeit.

11:20

Zu den Wurzeln der Experimentalphonetik im 19. Jahrhundert Rüdiger Hoffmann, Magnús Pétursson, Dieter Mehnert [Abstract] Die heutige Sprachtechnologie hat ihre Wurzeln nicht nur in den Ingenieurwissenschaften, sondern auch in der Phonetik. Die historische akustisch-phonetische Sammlung (HAPS) der TU Dresden stellt eine sehr gute Möglichkeit dar, diese Zusammenhänge zu studieren. Um sie in der Lehre besser verdeutlichen zu können, wurde als Ergänzung des vorliegenden ersten Katalogbandes (siehe AIA-DAGA 2013) ein kleines Nachschlagewerk konzipiert, das Biografien der 33 wichtigsten europäischen Experimentalphonetiker vom Ende des 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts sowie zahlreiche Kurzbiografien von Namensgebern historischer Geräte enthält. Bei aller Unterschiedlichkeit der verschiedenen Strömungen in der Experimentalphonetik werden drei Wurzeln im 19. Jahrhundert erkennbar: (1) die Forderung der klassischen Phonetik nach einer zusätzlichen, naturwissenschaftlich begründeten Komponente; (2) die Entwicklung der experimentellen Medizin und insbesondere der Physiologie des Sprechens und Hörens und (3) die Entwicklung des Kolonialsystems mit der damit verbundenen Notwendigkeit des Studiums der sog. Kolonialsprachen. Der vorliegende Beitrag stellt das Projekt vor und beleuchtet besonders die drei Wurzeln anhand von Beispielen.

Hydroakustik

Hydroakustik

16:40	Wasserschallmessungen in der Delphinlagune des Nürnberger Tiergartens - Teil 2 Rudi Volz, André Jakob, Lorenzo von Fersen [Abstract] Auf der DAGA 2015 wurden erste Ergebnisse von Wasserschallmessungen in der Delphinlagune des Tiergartens Nürnberg, die die eventuell vorhandene Lärmbelastung durch Pumpen und andere Aggregate auf die Tiere erfassen sollten, vorgestellt. Die Interpretation der Messergebnisse gestaltete sich dabei als schwierig. Durch eine gründliche Betrachtung der Ergebnisse und zusätzliche Messungen mit anderem Equipment konnten aufgetretene Störungen detektiert und somit ausgeschlossen werden. Die neuen Ergebnisse werden im Vortrag dargestellt.
17:00	Validierung eines numerischen Modells zur Vorhersage von Offshore-Rammschall mit Hilfe von Hydrophon Line-Array Messungen Kristof Heitmann, Marcel Ruhnau, Stephan Lippert, Otto von Estorff [Abstract] Die Vorhersage von Offshore-Rammschall nimmt in vielen europäischen Ländern während der Planung von Bauprojekten eine bedeutende Rolle ein. In Deutschland zum Beispiel dürfen die Grenzwerte von 160 dB (SEL) und 190 dB (Lpeak) in 750 m zur Baustelle nicht überschritten werden. Eine akkurate Vorhersage des Rammschalls ist daher nötig, um schon vor dem Baubeginn entsprechende Maßnahmen treffen zu können, um diese Grenzwerte einzuhalten. Ziel dieses Beitrages ist es ein numerisches Modell vorzustellen und zu validieren. Die Messdaten eines Hydrophon Line-Array werden mit Hilfe des MUSIC-Beamformers analysiert und anschließend mit den Simulationsdaten verglichen. Das Hauptaugenmerk wird hierbei auf die Validierung der Ausbreitungswinkel der entstehenden Wellenfronten gelegt.
17:20	Vorhersage der Ausbreitung von Rammschall anhand von Modenzerlegung der Helmholtz-Gleichung mit dem KRAKEN Algorithmus Uwe Stöber, Fritz Wilts, Tom Neumann [Abstract] Rammarbeiten beim Bau von Offshore-Windparks sind mit sehr hohen Schallemissionen verbunden. Zur Einhaltung behördlicher Auflagen ist ein Bedarf für qualitativ hochwertige Ausbreitungsprognosen in der Planungsphase entstanden. Bei küstennahe Windparks, die im flachen Wasser gebaut werden, kann eine komplexe Bathymetrie die Schallausbreitung stark beeinflussen, was die Vorhersage der Lärmpegel unter Umständen deutlich erschwert. Im Rahmen einer Fallstudie wurde die Eignung des KRAKEN Algorithmus als Vorhersageinstrument für die Schallausbreitung im flachen Wasser mit ausgeprägter Bathymetrie getestet, indem der modellierte Ausbreitungsverlust mit beobachteten Rammschalimmissionen im Bereich des Jade Weser Ports verglichen wurde. Der KRAKEN Algorithmus löst die Helmholtz-Gleichung für einzelne feste Frequenzen durch Modenzerlegung und berücksichtigt sowohl die Variabilität der Wassertiefe als auch die Schallausbreitung im Sediment. Die Berechnung des 3D-Feldes ermöglicht detaillierte Analysen aller relevanten akustischen Parameter. Der KRAKEN Algorithmus sagt Ausbreitungsverluste voraus, die innerhalb typischer Unsicherheiten mit den Messungen übereinstimmen. Die Vorhersage ist jedoch sehr sensitiv gegenüber den Meeresbodenparametern, so dass es leicht zu einer Aufhebung dieser Übereinstimmung kommen kann. Ein Vergleich verschiedener Frequenz-Abtastungsintervalle zeigt, dass die ideale Abtastung linear und so hoch wie möglich über das betrachtete Spektrum erfolgen sollte, um die Variabilität innerhalb einzelner Terzen zu erfassen. Es ist nicht ausreichend, die Ausbreitungsverluste nur für die Mittenfrequenzen zu berechnen.
17:40	Untersuchung des Wirkungsprinzips eines Blasenschleiers mit Hilfe numerischer Methoden Henning Lohmann, Kristof Heitmann, Marcel Ruhnau, Stephan Lippert, Otto von Estorff [Abstract] Die Offshore-Windenergie bietet ein großes Potenzial im Hinblick auf die Bereitstellung regenerativer Energie. Der bei der Errichtung entstehende Schalldruckpegel stellt jedoch für die im Meer lebenden Säugetiere eine Gefahr dar. Daher wurden von der deutschen Bundesregierung Grenzwerte für Einzelereignispegel und Spitzenschalldruckpegel erlassen, die bei der Rammung der Fundamente einzuhalten sind. Um diese Auflagen zu erfüllen wird häufig ein sogenannter Blasenschleier als Schallschutzsystem verwendet. Hierbei werden Luftblasen in das pfahlumgebende Wasser geleitet. In vorangegangenen Arbeiten wurde bereits aufgezeigt, dass die Finite-Elemente-Methode die Möglichkeit bietet, die Schallentstehung und -ausbreitung aufgrund von Offshore- Pfahlrammungen realitätsnah abzubilden. In diesem Beitrag soll nun eine Möglichkeit der Implementierung von Blasenschleiern in ein solches Berechnungsmodell vorgestellt werden. Hierbei wird auf den ”Effective Medium Approach” zurückgegriffen. Dieses analytische Modell ermöglicht es, unter Variation der konstitutiven Eigenschaften des Blasenschleiers wie Volumenkonzentration, Luftblasenradius oder Umgebungsdruck äquivalente Stoffeigenschaften für das Luft-Wasser-Gemisch in Form von Wellenzahl, Schallgeschwindigkeit und Kompressionsmodul zu berechnen. Diese Größen werden in das Finite-Elemente-Modell implementiert und es werden repräsentative Ergebnisse bezüglich der Schallminderung und des Wirkungsprinzips des Blasenschleiers diskutiert.
18:00	Unterwasserschallmessungen bei der Forschungsplattform FINO3 Max Görler, Frank Gerdes [Abstract] Seit Ende 2012 bearbeitet der FWG das Vorhaben ”Untersuchung der räumlichen und zeitlichen Variabilität des Schallfeldes bei der Forschungsplattform FINO3 in der Nordsee mit gleichzeitiger Erfassung der Anwesenheit von Schweinswalen”. Dazu werden bei FINO3 eine vertikale Hydrofonkette, C-POD Klickdetektoren sowie ein Kamerasystem betrieben. Die Realisierung des Messsystems wurde 2014 auf der DAGA vorgestellt, Schallausbreitungsversuche mittels Airgun sowie elektrischem Sendewandler auf der DAGA 2015. In diesem Beitrag liegt der Schwerpunkt auf der Auswertung der Daten der vertikalen Hydrofonkette hinsichtlich tiefenabhängiger Schallpegel. Die erste Auslage der Hydrofonkette erfolgte 2013. In unterschiedlichen Ausführungen und Aufzeichnungsparametern wird die Kette seit dem mit bis zu 8 Hydrofonen betrieben. Damit wurde ein Teil der Rammarbeiten von DanTysk erfasst. Weiterhin sind eigene Sendeversuche mit einer Airgun und verschiedenen Sendewandlern sowie Messungen des Hintergrundschalls in großem Umfang aufgezeichnet worden. Auch bei Rammungen des ca. 20 km entfernten Windparks Sandbank war die Hydrofonkette in Betrieb. Umweltparameter wie Wind, Temperatur oder Strömung wurden von der Forschungsplattform FINO3 aufgezeichnet. Das Vorhaben ist beauftragt durch die Forschungs- und Entwicklungszentrum Fachhochschule Kiel GmbH und wird gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.

Individualisierte Hörakustik in virtuellen Umgebungen

Individualisierte Hörakustik in virtuellen Umgebungen

Sitzungsleitung:

J. Fels, Institut für Technische Akustik, Med. Akustik, RWTH Aachen, Aachen B. Seeber, TU München, Audio-Signalverarbeitung, München

15:00	Evaluation von Hörsystemanpassungen in virtuellen Hörumgebungen Tobias Weißgerber, Uwe Baumann [Abstract] Die Verbesserung des Sprachverstehens im Alltag ist eines der Hauptziele bei der Versorgung von Menschen mit Schwerhörigkeit. In der klinischen Routine wird der Versorgungserfolg mit Hörgeräten oder Cochlea-Implantaten üblicherweise in ruhiger Umgebung überprüft, die Defizite der Hörgeschädigten zeigen sich jedoch meist in Umgebungen mit Störgeräuschen. Weiterhin passt sich die Signalvorverarbeitung von Hörsystemen adaptiv der aktuellen Hörumgebung an, sodass eine Evaluation der Hörsystemanpassung idealerweise in dynamischen Testszenarien erfolgen sollte. Der Einsatz virtueller Akustik bietet die Möglichkeit, das Sprachverstehen im Labor unter möglichst realitätsnahen Bedingungen zu bestimmen. Es wird zwischen den Ansätzen der Binauraltechnik und der Schallfeldsynthese unterschieden. Bei der Binauraltechnik, beispielsweise Binaural Room Synthesis oder Cross-Talk Cancellation, werden virtuelle Hörumgebungen durch Einsatz entsprechender Außenohrübertragungsfunktionen erzeugt. Ziel der Schallfeldsynthese (z.B. Wellenfeldsynthese oder Higher Order Ambisonics) hingegen ist, das Schallfeld möglichst physikalisch exakt zu reproduzieren. In diesem Beitrag wird der Einsatz von Wellenfeldsynthese in der Sprachaudiometrie zur Reproduktion von alltagsnahen Schallfeldern im Labor präsentiert. Im reflexionsarmen Raum wurde ein Mehrkanal-Wiedergabesystem mit 128 unabhängigen Lautsprecherkanälen installiert. Es werden Ergebnisse zur Sprachaudiometrie in verschiedenen virtuellen Hörumgebungen gezeigt. Neben statischen Szenarien im Freifeld und in reflexionsbehafteten Umgebungen werden auch verschiedene dynamische Störgeräuschkonditionen zur Evaluation adaptiver Signalverarbeitungsalgorithmen vorgestellt.
15:20	Virtuelle Umgebungen zur Erfassung des Real-World Benefits eines akustisch transparenten Hörsystems Stephan M.A. Ernst, Volker Hohmann, Birger Kollmeier, Giso Grimm [Abstract] Die zunehmend komplexere Signalverarbeitung moderner digitaler Hörgeräte bietet zwar große Chancen für eine optimierte Versorgung, aber auch eine größer werdende Herausforderung für die effiziente individuelle Anpassung. Da bereits Patienten mit nur geringfügiger Schwerhörigkeit oder sogar Normalhörende von aktueller Hörgerätetechnologie profitieren können, spielt die effektive Wiedergabequalität eine immer größere Rolle. Sie kann nur über eine umfassende Evaluation neuer Hörsysteme mit einer Bewertung des erreichbaren Nutzens insbesondere in möglichst realitätsnahen Hörsituationen abgeschätzt werden. In dieser Studie werden dazu Methoden der virtuellen Akustik und ihr Einsatz in der Entwicklung und Bewertung eines akustisch transparenten Hörsystemprototyps vorgestellt. Dazu wurde eine Methode zum direkten virtuellen Vergleich von verschiedenen Kombinationen von Hardware-Bauformen und Signaloptimierung entwickelt. Für die virtuellen Testkonditionen wurden verschiedene alltagsrelevante Konversationsszenen konzipiert und umgesetzt, die ein breites Spektrum verschiedener Signalqualitäten abdecken. Es konnte gezeigt werden, dass das neue transparente Hörsystem einen hohen Grad der Signalsteuerung ermöglicht und somit deutliche Vorteile gegenüber der klassischen Hörgerätesystemtechnik bietet. Das vorgestellte Hörsystem schafft so die Voraussetzungen für einen transparenten Klang, d.h. eine hohe individuelle Wiedergabequalität als Basis für neue Signalverarbeitungsstrategien.
15:40	Differences in distance perception for sounds from the front and back without hearing aid satellites Gabriel Gomez, Bernhard Seeber [Abstract] Die spektrale Filterung der Ohrmuschel ist wichtig für die räumliche Wahrnehmung von Schallen. Ein Fehlen dieser Information wird als Ursache für eine verschlechterte räumliche Wahrnehmung und vermehrte vorne-hinten Vertauschungen mit Hörgeräten hinter dem Ohr angesehen. In dieser Studie wurden Unterschiede in der Distanzwahrnehmung untersucht, die sich durch die Position von Hörgeräte-Mikrofonen im Ohr und hinter dem Ohr ergeben, und mit der Referenzbedingung ohne Hörgeräte verglichen. Dafür wurden Schallreflexionen eines großen Raumes für Quellpositionen in neun Entfernungen vor und hinter dem Hörer (0.75 - 9 m) simuliert. Als Stimulus wurden kurze Sätze, gesprochen von männlichen Sprechern, an den entsprechenden Entfernungen über 48 Lautsprecher der Simulated Open Field Environment (SOFE; Seeber et al., 2010) auralisiert. Probanden saßen im dunklen Raum im Zentrum des Lautsprecherrings. Kopfbewegungen wurden durch eine Kopfstütze verhindert. Vorläufige Ergebnisse zeigen statistisch signifikante Unterschiede in der Distanzwahrnehmung zwischen den Bedingungen (Referenz, BTE-ITE-Hörgeräte p<0.001) sowie Unterschiede zwischen vorne und hinten (p<0.001). Distanzen in der Nähe des Hörers wurden bis ca. 5m überschätzt, ferne Distanzen ab ca. 5m wurden unterschätzt. Die Ergebnisse zeigen weiterhin eine Abnahme der Vertauschungen von vorne und eine Zunahme der Vertauschungen von hinten mit der Distanz für die BTE Bedingung, aber nur wenige Vertauschungen mit ITEs.
16:40	Einfluss von visueller Stimulation auf Distanzwahrnehmung und Externalisierung Felix Dollack, Christina Imbery, Steven van de Par, Joerg Bitzer [Abstract] Bei der Darbietung von Kopfhörersignalen kann es wünschenswert sein, eine möglichst realistische Hörsituation eines Schallereignisses zu simulieren. Neben einer bestimmten Einfallsrichtung und Distanz sollte das Schallereignis außerhalb des Kopfes wahrgenommen werden. Jedoch ist es nicht immer möglich bei der Generierung der Kopfhörersignale die dafür notwendigen individuellen Außenohrübertragungsfunktionen zu berücksichtigen und das Kopfhörersignal individuell zu entzerren. Für diesen Beitrag wurden in psychoakustischen Experimenten untersucht, welchen Einfluss ein zusätzlicher visueller Stimulus auf die Wahrnehmung eines Schallereignisses hat. Dafür wurde die wahrgenommene Distanz von sechs Entfernungen zwischen 0.9 m bis 4.9 m variiert und der Grad der Externalisierung für 24 Einfallsrichtungen in 15 Grad Schritten bei einer Entfernung von 1.4 m ermittelt. Die visuelle Darbietung erfolgte auf einem 3D-Monitor mit aktivierter und deaktivierter 3D-Funktion und mit der Virtual Reality Brille Oculus Rift. Eine weitere Kondition, ohne visuelle Darbietung, diente als Referenz. Die akustischen Stimuli wurden durch Binauralsynthese mit binauralen Raumimpulsantworten eines Kunstkopfes generiert. Die zusätzliche visuelle Darbietung zeigt keinen signifikanten Einfluss auf den Grad der Externalisierung. Allerdings scheinen die Ergebnisse des Distanzexperiments durch die visuelle Darbietung beeinflusst zu werden. Im Vergleich zur Referenzkondition ohne visueller Darbietung zeigt sich eine systematische Überschätzung der Distanz.
17:00	Effect of Incongruent Auditory and Visual Cues on Sound Externalization Jens Cubick, Juan Camilo Gil Carvajal, Sébastien Santurette, Torsten Dau [Abstract] In natural listening environments, sounds are generally perceived outside the listener’s head, i.e., externalized. In contrast, sounds presented via headphones are often perceived inside the head (internalized). With the virtual auditory space (VAS) technique, a convincing simulation of the natural listening situation with externalized auditory images can be achieved. This study investigated whether the playback room affects the perceived externalization of sounds presented via headphones using VAS, as has been proposed in several studies, and whether this is due to incongruent visual or auditory information. Individual binaural room impulse responses were recorded for 18 naïve listeners in an IEC listening room. The listeners rated the perceived externalization in terms of perceived distance, azimuth angle, and compactness of the auditory image in a) the IEC room, b) a small reverberant room, and c) a large anechoic room. The most stable externalization percept was found in room a), whereas especially the perceived distance was reduced in rooms b) and c). The ratings of localization and compactness were largely independent of the room. Overall, incongruent stimuli reduced the amount of externalization, and this reduction was most pronounced when the mismatch between the playback room and the recording room occurred in the auditory modality.
17:20	Effect of a moving distractor on speech intelligibility in babble noise using a digit-triplet test Rhoddy Viveros, Z. Ellen Peng, Florian Pausch, Janina Fels [Abstract] The speech reception threshold (SRT) is measured to assess speech recognition under the presence of distracting noises. However, most laboratory test conditions do not reflect the complexities of real-world listening, such as listening with moving noise sources. In this study, a standard digit-triplet test for measuring SRT at 50% intelligibility is adopted to investigate the effect of moving babble noise source. A listening experiment with normal-hearing adults is performed, using binaural technologies to create a headphone-based acoustic virtual environment (VAE). The listeners are asked to identify digit-triplets spoken by the target talker, always positioned in front (0∘ azimuth), under the presence of static and moving babble noise also produced by the target talker. The SRTs are measured within-subject in both static and dynamic scenes under VAE. In the dynamic scene, four conditions consisting of varying directions of the dynamic trajectory are tested, by moving the babble source away from (from 0∘ to +/-80∘ azimuth) versus toward (from +/-80∘ to 0∘ azimuth) the target talker at a constant angular velocity. The SRTs measured in the dynamic scenes are compared to those measured in the static scenes, in which the babble source is positioned statically at 0∘, +80∘, and -80∘ azimuth.

Individualisierte Hörakustik in virtuellen Umgebungen (Poster)

Individualisierte Hörakustik in virtuellen Umgebungen (Poster)

Organisation:

J. Fels, Institut für Technische Akustik, Med. Akustik, RWTH Aachen, Aachen B. Seeber, TU München, Audio-Signalverarbeitung, München

16:00

Investigations on binaural reproduction in virtual acoustic environments using hearing aids Jonas Tumbrägel, Florian Pausch, Lukas Aspöck, Janina Fels [Abstract] To evaluate the performance of hearing aids in difficult everyday situations, more realistic listening test conditions need to be developed in cooperation with hearing aid users. To simulate such realistic test conditions, virtual acoustic environments (VAE) provide the flexibility of reproducing real-world scenarios and enable stable listening test conditions. In order to include hearing aid users into VAE, simulated signals, based on previous acoustic measurements, can be processed by hearing aid algorithms in real-time, to be played back by a pair of research hearing aids. However, hearing aid users with mild to moderate hearing loss do not only perceive the surrounding sound field amplified through the hearing aids, but also use their remaining hearing abilities. To account for these residual hearing abilities, the reproduction system is extended by a loudspeaker-based binaural reproduction using crosstalk cancellation filters. An evaluation of this combined reproduction setup for the hearing auralization is presented in this work.

16:02

The Effect of Head Movement History on the Performance of Hearing Aid Algorithms in a Virtual Acoustic Environment Maartje Hendrikse, Giso Grimm, Volker Hohmann [Abstract] In everyday situations, people naturally move their head. These head movements can affect the performance of hearing aid algorithms, especially if these algorithms are adaptive and sensitive to spatial cues. Head movements by a hearing aid user will induce changes in a static situation to which a hearing aid algorithm is well adapted. The hearing aid algorithm needs time to adapt to these changes, during which the performance of the algorithm might not be optimal. The current study evaluates the effect of head motion on the performance of a set of common hearing aid algorithms in a static situation after different head movements. Tests are done in a virtual acoustic environment and performance is evaluated in terms of noise suppression, modelled binaural speech intelligibility and preservation of spatial cues. Results will give insight in the size of the effect of head movements on hearing aid algorithm performance, which algorithms are the most susceptible to head movements and which head movements have the biggest effect.

Lärmschutz (Poster)

Lärmschutz (Poster)

10:40

Analyse akustischer Emissionen und Profile ziviler Drohnen Jonas Klug, Danilo Hollosi, Andreas Volgenandt, Christian Rollwage, Joerg Bitzer [Abstract] Die Einsatzmöglichkeiten ziviler Drohnen (Quad- bis Octocoptern) ist sehr vielfältig. Bisher wurde mit dem Ziel der akustischen Detektion wenig über die speziellen akustischen Charakteristika publiziert. Ziel dieses Beitrags ist, Ergebnisse aus unterschiedlichen Messungen an verschiedenen Drohnen zu präsentieren. Neben den rein spektralen Merkmalen werden auch das zeitliche Verhalten und die Abstrahlcharakteristik untersucht. Wesentlich für das klangliche Verhalten ist die Last mit der die Drohnen fliegen. Verschiedene Modelle mit verschiedenen Spezifkationen und Flugproflen werden gemessen. Um die Detektion zu gewährleisten werden Zusätzlich Ergebnisse präsentiert, die den Signal-Rausch Abstand in unterschiedlichen Szenarien beschreiben.

Lärmschutz II

Lärmschutz II

9:00	Technische und betriebliche Möglichkeiten zur Minderung des Schienengüterverkehrslärms René Weinandy, Percy Appel [Abstract] Der Schienengüterverkehr ist in den letzten Jahren vor allem wegen seiner Lärmemissionen in den Fokus von Öffentlichkeit und Politik getreten. Im Koalitionsvertrag der die Bundesregierung tragenden Parteien wird eine Halbierung des Schienengüterverkehrslärms bis zum Jahre 2020 angestrebt. Um dies zu erreichen, ist insbesondere vorgesehen, dass besonders laute mit Grauguss-Klotzbremsen ausgestattete Güterwagen auf neue lärmärmere Kunststoffbremsen (LL- oder K-Sohlen) umgerüstet werden. Dies ist wichtig, um den ansonsten ökologischen Verkehrsträger Schiene fit für die Zukunft zu machen. Darüber hinaus sind jedoch weitere Maßnahmen unbedingt erforderlich, um eine substantielle Verbesserung der Lärmsituation zu erzielen. In einem aktuellen Forschungsvorhaben im Auftrag des Umweltbundesamtes wurden technische und betriebliche Instrumente und Möglichkeiten zur Minderung des Lärms aufgezeigt, die vorgestellt und diskutiert werden.
9:20	Tieffrequente Geräusche inkl. Infraschall von Windkraftanlagen und anderen Quellen Ulrich Ratzel, Lorenz Herrmann, Christoph Westerhausen, Otto Bayer, Klaus-Georg Krapf, Martin Hoffmann, Janosch Blaul, Clemens Mehnert [Abstract] Das Thema tieffrequente Geräusche - und hiervon insbesondere der Infraschall - hat in der jüngeren Vergangenheit weit über die Fachkreise hinaus größeres öffentliches Interesse hervorgerufen. Grund hierfür sind wohl insbesondere die Diskussionen um den Ausbau der Windkraft. Die LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg und die Fa. Wölfel Beratende Ingenieure führten in den Jahren 2013-15 umfangreiche Messungen tieffrequenter Geräusche (inkl. Infraschall ab 1 Hz) in der näheren Umgebung von sechs Windkraftanlagen, in urbaner und ländlicher sowie explizit von Straßenverkehr dominierter Umgebung durch. Ziel des Projektes war es, aktuelle Daten über das Auftreten von Infraschall und tieffrequenten Geräuschen in der Umgebung von Windkraftanlagen und weiteren Quellen vergleichbar zu erheben. Die Messungen an Windkraftanlagen mit einem Leistungsbereich von 1,8 bis 3,2 MW erfolgten dabei zeitgleich in unterschiedlichen Abständen zur jeweiligen Anlage. Der von Windenergieanlagen ausgehende Infraschall konnte in der näheren Umgebung der Anlagen messtechnisch gut erfasst werden. Seine Intensität liegt hierbei unterhalb der menschlichen Wahrnehmungsschwelle. Die Vielzahl der ermittelten Daten wurde in unterschiedlichen Auswertungen dokumentiert (u.a. lineare Terzpegel, Schmalbandspektren, G-bewertete Summenpegel in Abhängigkeit von Windgeschwindigkeit oder Tageszeit). Im Beitrag werden Messtechnik, Messverfahren und die wichtigsten Ergebnisse präsentiert.
9:40	Bestimmung der Schallminderung durch Rasterdecken auf Schießständen Karl-Wilhelm Hirsch [Abstract] Die Schießgeräusche von zivilen und militärischen Schießanlagen für Handfeuerwaffen unterscheiden sich in vielen Aspekten von anderen Geräuschquellenarten, die im Regelfall von gewerblichen Anlagen als Industriegeräusche ausgehen. Eine Besonderheit ist, dass die TA Lärm für diese genehmigungsbedürftigen Anlagen ein Beurteilungsverfahren vorschreibt, das ausschließlich auf Messungen im Einzelfall beruht. Die Länderarbeitsgemeinschaft für Immissionsschutz (LAI) hat mit dem ”Leitfadens für die Genehmigung von Standortschießanlagen der Bundeswehr - LeitGeStand” ein Verfahren empfohlen, mit dem sich Schießgeräusche mit Hilfe eines technischen Modells auch durch Prognose bestimmen lassen. Der NALS lässt zurzeit das Blatt 2 der VDI 3745 erarbeiten, das den LeitGeStand auch für zivile Schießanlagen übernimmt. Neben der besonderen Aspekte der Schießgeräusche werden auch besondere bauliche Schallminderungsmaßnahmen auf Schießständen eingesetzt, die als so genannte Rasterdecken bereits Gegenstand der DAGA 1990 waren. Eine Rasterdecke besteht aus Längs- und Querblenden, die eine für den Gasaustausch und den Lichteinfall günstige Abdeckung über einem Schießstand bilden und dennoch noch eine signifikante Schallminderung bieten. Der Beitrag stellt ein technisches Modell vor, mit dem Reflexions- und Transmissionsdämpfung einer Rasterdecke in Abhängigkeit von ihren Abmessungen, von den Abmessungen des Schießstandes und von der Lage des Immissionsortes bestimmt werden kann. Dieses Modell wird als Anlage zur neuen VDI 3745 Blatt 2 vorgeschlagen.
10:00	Schallimmissionsschutz bei der Bundeswehr Bernd Wiedemann, Thomas Daniel [Abstract] Für die Ausbildung der Streitkräfte sowie für die Erprobung von Waffen und Gerät ist die Bereitstellung geeigneter Erprobungs- und Schießplätze in Deutschland erforderlich. Dort werden wesentliche Fähigkeiten für die Auftragserfüllung durch Ausbildung unter anderem mit Schießen und Üben für den Einsatz und die Erprobung erworben. Der militärische Betrieb der Schießplätze kann Lärm, Erschütterungen, Staub und Abgase verursachen. Das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG), das grundsätzlich uneingeschränkt auch für die Anlagen der Landesverteidigung anzuwenden ist, beschränkt diese Immissionen so, dass schädlichen Umwelteinwirkungen vermieden werden und dem Entstehen schädlicher Umwelteinwirkungen vorgebeugt wird. Die Erprobungs- und Schießplätze sind nach der Vierten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (4. BImSchV) genehmigungsbedürftige Anlagen im Sinne des BImSchG. Es gelten deshalb die entsprechenden Regelungen des BImSchG für solche Anlagen. Der Beitrag beschreibt die Strukturen und die Vorgehensweise der Bundeswehr zur Sicherstellung der Vermeidung erheblicher Beeinträchtigungen durch Schießlärm in der Nachbarschaft durch den Betrieb ihrer Schießplätze. (Die Konzepte, die einschlägigen Regelwerke und die Programme des Lärmmanagements stellt die Bundeswehr auf im Rahmen der Ausstellung zur DAGA 2016 vor.)
10:20	Aufgaben der Öffentlich-rechtlichen Aufsicht der Bundeswehr (ÖrABw) Jürgen Döring, Joachim Vogel [Abstract] Die Öffentlich-rechtliche Aufsicht der Bundewehr (ÖrABw) nimmt in Eigenverantwortung die nach § 1 Absatz 2 der Verordnung über Anlagen der Landesverteidigung (14. BImSchV) ihr im Rahmen der Übertragung obliegenden behördlichen Überwachungsaufgaben wahr. Zu diesen Anlagen gehören auch solche, die aufgrund völkerrechtlicher Verträge von den in Deutschland stationierten Truppen genutzt werden. Die ÖrABw besteht aus den sieben regional zuständigen Aufsichten bei den Kompetenzzentren Baumanagement des BAUIDBw mit Sitz in Kiel, Hannover, Düsseldorf, Wiesbaden, Stuttgart, München und Strausberg sowie dem Leiter der ÖrABw mit Sitz Bonn. Die ÖrABw ist in ein kooperatives Lärmmanagement als Bestandteil der Betriebsführung eines Schießplatzes eingebunden. Der Zweck des Lärmmanagements ist es, die normierten Schutzziele des Bundes- Immissionsschutzgesetzes (BImSchG) im Hinblick auf den Schall-Immissionsschutz beim Betrieb von Schießplätzen sicherzustellen. Gleichzeitig gilt es, daraus folgende Einschränkungen des Schießbetriebs zu vermeiden bzw. so gering wie möglich zu halten, um den militärischen Ausbildungs- und Übungsbetrieb sowie den Erprobungsbetrieb auf Schießplätzen der Bundeswehr zu gewährleisten. Dabei ist der Schießbetrieb so zu steuern, dass die Anforderungen des BImSchG, die Nachbarschaft vor erheblichen Geräuschbelästigungen zu schützen und dem Entstehen erheblicher Geräuschbelästigungen vorzubeugen, erfüllt werden. Der Beitrag erläutert Bedeutung und Vorgehensweise der ÖrABw bei der Umsetzung und Durchführung des Lärmmanagements auf den Schießplätzen der Bundeswehr.
11:00	Absorptionslärmschutzwand (ALSW) Franz Rössler [Abstract] Die Wirkungsweise der Absorptionslärmschutzwand ist mit der eines Kulissenschalldämpfers vergleichbar, wie er seit Jahrzehnten in Lüftungsanlagen verwendet wird. Zu Beginn war der Einsatz ausschließlich als zusätzliche Maßnahme vorgesehen, um in Aktionsplänen, basierend auf den strategischen Umgebungslärmkarten, eine weitere technische Maßnahme neben Lärmschutzwänden und -wällen, Lärmschutzfenstern und offenporigem Asphalt, zur Verringerung der Schallimmissionen zur Verfügung zu haben. Gegenüber traditionellen Lärmschutzwänden haben Absorptionslärmschutzwände im dicht verbauten Gebiet den Vorteil der Passierbarkeit für Fußgänger und, bedingt durch den geringeren Winddruck, den Vorteil der geringeren notwendigen Fundamenttiefe. Dadurch können sie rasch und einfach errichtet und auch wieder entfernt werden, wodurch eine Entscheidung, sie auch über Straßeneinbauten zu verwenden, leichter möglich wird. Dadurch, dass die Wandelemente nicht parallel zur Straßenachse aufgestellt werden, sondern in einem für die jeweilige Wand frei wählbaren Winkel zur Straßenachse, beansprucht die Konstruktion eine größere Bautiefe als eine herkömmliche Lärmschutzwand. Durch die Gliederung in kurze, nicht aneinander gereihte Wandabschnitte bietet die ALSW noch den Vorteil, dass keine Überhöhung der Wandelemente zum Erreichen des geplanten Schallschutzes notwendig ist. Da die ALSW über keine wirksame obere Kante verfügt, werden die Schallwellen nicht in den Schallschatten gebeugt. Im Zuge der Arbeit ergaben sich noch weitere Anwendungsmöglichkeiten für dieses Prinzip der Schallreduktion.
11:20	[Abstract] Die Dämmung tieffrequenten Lärms mit Hilfe eines Doppelwandaufbaus erfordert entsprechend hohe Flächenmassen der beiden Wände und/oder einen großen Wandabstand, um die Doppelwandresonanzfrequenz unter die niedrigste interessierende Frequenz zu platzieren und somit eine höhere Schalldämmung als vom Massegesetz hervorgerufen zu erzielen. In vielen Anwendungsfällen jedoch sind Masse- und Bauraumerhöhungen oftmals unerwünscht, so dass alternative Maßnahmen gefunden werden müssen, um das Schalldämmmaß einer Doppelwand im tieffrequenten Bereich zu verbessern. Vorangegangene Konzeptstudien haben gezeigt, dass sogenannte akustische Membran-Metamaterialien - bestehend aus einer dünnen, vorgespannten Membran mit kleinen aufgeklebten Massen - in einer Anordnung zwischen den beiden Platten einer Doppelwand ein großes Potential zur Erhöhung der tieffrequenten Schalldämmung dieser Doppelwand haben können. Dies ist jedoch stark abhängig von der genauen Anordnung der Metamaterialien und der Absorption innerhalb der Doppelwand. Im vorliegenden Beitrag werden die theoretischen und experimentellen Ergebnisse einer Studie zur Optimierung eines solchen Aufbaus hinsichtlich der tieffrequenten Schalldämmung im Vergleich zu einer gleich schweren klassischen Doppelwand präsentiert. Aufgrund dieser Ergebnisse werden Empfehlungen hinsichtlich der optimalen Anordnung der Metamaterialien und der Schallabsorption in der Doppelwand gegeben, um das Potential der Membran-Metamaterialien voll ausschöpfen zu können.
11:40	Akustische Simulation einer gleismontierten Mini-Lärmschutzwand Christine Huth, Alfred Beronius, Manfred Liepert, Ulrich Möhler [Abstract] Als innovative Schallschutzmaßnahme an Schienenverkehrswegen wurde eine niedrige gleismontierte Lärmschutzwand (Mini-LSW) untersucht. Diese wird im Gegensatz zur niedrigen Lärmschutzwand direkt an der Schwelle montiert und befindet sich gerade außerhalb des Lichtraumprofils und somit noch näher an der Quelle. Die Wirksamkeit einer solchen Lärmschutzwand kann dabei nicht ohne Korrekturen mit den Rechenverfahren der Schall 03 prognostiziert werden, da das Rollgeräusch in dem Rechenverfahren idealisiert auf Höhe der Schienenoberkante modelliert wird und die tatsächliche Ausdehnung der Quellen vernachlässigt wird. Daher wurde die Wirksamkeit der Mini-LSW anhand theoretischer Überlegungen und anhand von Rechenmodellen abgeschätzt. Darauf aufbauend werden Empfehlungen für den Einsatz der Mini-LSW vorgestellt. Vor- und Nachteile unterschiedlicher Lärmschutzwand-Systeme (klassische Lärmschutzwand, niedrige Lärmschutzwand, Mini-Lärmschutzwand) werden einander gegenüber gestellt.

Lärmschutz III

Lärmschutz III

15:00	Perzentil-Spektren: Merkmalbezogene Kenngrößen bei Geräuschmessungen Sergio Martinez, Florian Fennel [Abstract] Die methodische Verwendung von merkmalbezogenen Perzentil-Spektren als Kenngrößen bei der Auswertung von Geräuschmessungen wird in diesem Beitrag erörtert. Die Anwendung steht im Zusammenhang mit erfassten Zeit- Messreihen von Gesamtlärm wobei simultan Gesamtpegel und Spektren frequenzabhängig (in Terzbandbreite) erfasst und ausgewertet werden. Zwei Anwendungs-Beispiele werden hier näher untersucht: A)Geräuschimmissionsmessungen im Freien (Gesamtlärm) zur messtechnischen Bestimmung des Lärmimpakts durch anthropogene Geräusche. B)Geräuschmessungen an Windenergieanlagen (WEA) unter Beachtung der Normbedingungen (z.B. DIN EN 61400-11). Die entwickelte Methode lässt mit einfachen Mitteln Auffälligkeiten der Geräuschkomponenten erkennen und ist hilfreich bei der Trennung von Geräuschanteilen beim Vorliegen von Geräuschüberlagerungen aus mindestens zwei unkorrelierten Quellen und verschiedenartigen Spektren. Hierbei ist die statistische Sicht der Analyse entscheidend, weil die Bildung der Spektren keineswegs trivial ist. Die Perzentil-Spektren bei Messaufgaben mit umfangreicher Pegelstatistik sind somit ein interessantes Analyse- Werkzeug, um das gemeinsame Einwirken von unterschiedlichen Schallquellen zu untersuchen und zu bewerten. Mit geeigneten weiteren Annahmen erleichtert diese Methode die Aufgabe der Geräuschtrennung und kann Hinweise dazu geben, die Beiträge und die Rangfolge von Komponenten innerhalb einer Lärmbelastungsanalyse zu bestimmen.
15:20	Entschärfte Beugung - Kann der Beugungseffekt durch Streukörper an der Beugungskante verringert werden? Michael Chudalla [Abstract] Eine Erhöhung der Dämmung reduziert den Schalldurchgang. Aber wodurch kann die Beugung des Schalls in den Schattenbereich reduziert werden? Eine Verschiebung der Beugungskante (Erhöhung einer Lärmschutzwand) ist aus statischen, optischen oder sonstigen Gründen oft nicht möglich. Und sie verschiebt nur die ”Problemzone”. Ziel der Untersuchung ist die Ausdehnung des Schall-Schattenbereichs durch Verminderung der Schallbeugung, was einer Steigerung der Effektivität einer konventionellen Lärmminderungsmaßnahme, hier Lärmschutzwand, entspricht. In der Fortsetzung des letztjährigen Beitrages ”Streukörper auf Lärmschutzwand” wird weiter untersucht, in wie weit die Schallbeugung durch eine Anordnung von Streukörpern beeinflusst werden kann. Mit Hilfe von BEM Simulationen wurden verschiedene Varianten untersucht
15:40	Aspekte der Ausbreitung tieffrequenten Schalls durch die bewegte Atmosphäre Till Kühner [Abstract] Geht man von der Frequenzen des normalen Hörens zu tieferen Frequenzen, wird das Gehör immer unempfindlicher, bis es seine Fähigkeit verliert, Töne zu unterscheiden, und nur noch sehr hohe Pegel wahrgenommen werden können. Man spricht von Infraschall, und hat streng genommen den Bereich der Akustik verlassen, weil ein Hören im klassischen Sinn nicht mehr möglich ist. Die Unterscheidung von Schall und Infraschall macht sich also zunächst nicht an physikalischen Effekten, sondern der Physiologie des Hörens fest, während die Physik der Schallwellen zunächst unverändert aussieht. Dennoch haben die großen Wellenlängen erheblichen Einfluss auf die Schallausbreitung im Freien. Gegenstand des Vortrags sind die besonderen Aspekte der Schallausbreitung durch die bewegte Atmosphäre bei sehr tiefen Frequenzen. An den Frequenz und Längenmaßen, die man bei Windkraftanlagen findet, wird gezeigt, wie zweidimensionale Effekte die geometrische Dämpfung beeinflussen, und wie sich die Abschattung im Gegenwindbereich oder hinter Abschirmungen ändert. Es wird diskutiert, ob der scheinbar harmlose Begriff der Wellenlänge, wie er in der ISO 80000 definiert wird, in solchen Fällen überhaupt anwendbar ist.

Lärmschutzpolitik

Lärmschutzpolitik

9:00	Die neue Schall 03 – Auswirkungen auf die Bauleitplanung Ivo Haltenorth, Annika Moll [Abstract] In der Sechzehnten Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verkehrslärmschutzverordnung - 16. BImSchV) ist seit ihrer Überarbeitung vom 18.12.2014 eine geänderte Berechnungsvorschrift für die Ermittlung des Beurteilungspegels an Schienenwegen (Schall 03) implementiert, die gemäß Behördenvorgaben seit 2015 anzuwenden ist. Allerdings wurden bei der schallimmissionsschutztechnischen Begleitung von an Berliner S-Bahnstrecken gelegenen Bauvorhaben auffällig hohe Immissionspegel ermittelt, die nicht aus dem entfallenen Schienenbonus folgen. Die Rechenwerte der alten und neuen Schall 03 wurden daraufhin mit eigenen Messungen verglichen. Die Unklarheit hinsichtlich der Rechtslage und der Vertrauenswürdigkeit der Rechenergebnisse erwies sich dann als problematisch, wenn Bauvorhaben an Berliner S-Bahnstrecken die Orientierungswerte der DIN 18005 maßgeblich überschritten und die Bauträger daher mit kostenintensiven Restriktionen bis hin zur Unausführbarkeit rechnen mussten.
9:20	Gutachten zur Evaluation der 2. Fluglärmschutzverordnung zum Fluglärmschutzgesetz Jörn Lindmaier [Abstract] Das im Jahr 2007 novellierte Gesetz zum Schutz gegen Fluglärm (FluLärmG) soll gemäß § 2 dieses Gesetzes sowie des aktuellen Koalitionsvertrages im Jahr 2017 evaluiert werden. Dies soll auf Basis eines umfassenden Fluglärmschutzbericht der Bundesregierung erfolgen. Maßgeblichen Einfluss auf die Fluglärmschutzsituation hat neben der 1. Fluglärmschutzverordnung (FlugLSV), welche die Berechnung der Lärmschutzbereiche gemäß FluLärmG regelt, die 2. FlugLSV, in der die baulichen Schallschutzanforderungen und Erstattungsbedingungen konkretisiert werden. Zur Vorbereitung der Erarbeitung dieses Fluglärmschutzberichtes hat das Umweltbundesamt (UBA) ein Gutachten zur Evaluation der 2. FlugLSV an ein Konsortium unter Leitung des Öko-Institut e.V. vergeben. Ziel dieses Gutachtens war eine grundlegende Analyse der 2. FlugLSV, bei der sowohl rechtliche Aspekte als auch praktische Anwendungsfragen betrachtet werden. Zudem wurden Experteninterviews mit verschiedenen relevanten, d.h. mit der Anwendung befassten Akteuren durchgeführt. Aufbauend auf den dabei gewonnenen Erkenntnissen wurden Vorschläge zur Weiterentwicklung der 2. FlugLSV unterbreitet. In diesem Vortrag werden die wichtigsten Analyseergebnisse und Verbesserungsvorschläge vorgestellt.
10:00	Aktuelle Entwicklungen bei der EU-Umgebungslärmrichtlinie Matthias Hintzsche [Abstract] Bei der EU-Umgebungslärmrichtlinie werden aktuell mit der Novellierung der Anhänge II ”Bewertungsmethoden für Lärmindizes” und III ”Methoden zur Bewertung der gesundheitlichen Auswirkungen” Änderungen eingeführt, die Auswirkungen auf den unmittelbaren Vollzug der Lärmkartierung und der Lärmaktionsplanung in den einzelnen Mitgliedstaaten haben werden. Gleichzeitig steht die Richtlinie im Rahmen des Programms der Kommission zur Gewährleistung der Effizienz und Leistungsfähigkeit der Rechtsetzung (REFIT) auf dem Prüfstand. Aus diesem Prozess können sich weitere Punkte zur Anpassung der EU- Umgebungslärmrichtlinie ergeben. Oft angesprochene Aspekte sind bspw. die Einführung von Grenzwerten für die Lärmaktionsplanung, die Stärkung des Schutzes ruhiger Gebiete und die Verlängerung des Zeitraums für die Aufstellung von Lärmaktionsplänen. Diese aktuellen Entwicklungen werden im Detail vorgestellt und bewertet.
10:20	Weiterentwicklung der „Anleitung zur Berechnung von Lärmschutzbereichen, AzB“ Thomas Myck, Berthold Vogelsang [Abstract] Im Jahr 2008 wurde die ”Anleitung zur Berechnung von Lärmschutzbereichen, AzB” novelliert. Die seitdem in der Praxis gewonnenen Erfahrungen zeigen, dass sich diese Fluglärm-Berechnungsvorschrift grundsätzlich bewährt hat. Aufgrund aktueller Entwicklungen im Luftverkehr, wie die Einführung neuer Luftfahrzeugmuster, sowie der Fortschritte im Luftfahrzeugbau und in der Flugbetriebstechnik sollte die AzB weiterentwickelt werden. So sollten sowohl die darin enthaltenen Luftfahrzeugklassen fortgeschrieben als auch zukünftige Flugverfahren, wie z. B. gekurvte Anflüge nach Instrumentenflugregeln, berücksichtigt werden. Darüber hinaus bietet es sich an, für die Fluglärmberechnung auch Radardaten zu benutzen. Hierdurch kann der aktuelle oder in der Vergangenheit erfolgte Flugbetrieb in der Flughafenumgebung realitätsgetreu modelliert und damit die Aussagekraft der Berechnungsergebnisse erhöht werden. Für diese und weitere Anwendungsfälle werden Vorschläge zur Weiterentwicklung der AzB vorgestellt und die Auswirkungen anhand von Beispielfällen demonstriert.
11:00	LeitGeStand in der Praxis: Erste Erfahrungen mit dem Leitfaden der LAI Karl-Wilhelm Hirsch, Frank Hammelmann [Abstract] Die Länderarbeitsgemeinschaft für Immissionsschutz (LAI) hat mit dem ”Leitfadens für die Genehmigung von Standortschießanlagen der Bundeswehr - LeitGeStand” ein Verfahren empfohlen, mit dem sich Schießgeräusche mit Hilfe eines technischen Modells auch durch Prognose bestimmen lassen. Der LeitGeStand beschreibt in seinem Schallausbreitungsmodell, das eng an die DIN ISO 6313-2 angelehnt ist, insbesondere ein Konzept zur Prognose des Maxmalpegels LAFmax, der nach TA Lärm bzw. VDI 3745 Blatt 1 Grundlage für die Beurteilung von Schießgeräuschen ist. Auf der DAGA 2015 wurde dieses Verfahren bereits vorgestellt. Zur Umsetzung des LeitGeStand für ihren Bereich entwickelt die Bundeswehr zurzeit ein Programm, das dieses Ausbreitungsmodell und das Konzept zur Prognose des LAFmax numerisch umsetzt. Der Beitrag berichtet über erste Erfahrungen und Ergebnisse, die nach dem LeitGeStand mit diesem Programm für den LAFmax von Gewehr und Pistolenschüsse ermittelt wurden. Der Beitrag diskutiert die Empfindlichkeiten des LAFmax auf Änderungen einiger Eingangsparameter der Ersatzquellen. Dazu gehört insbesondere die Empfindlichkeit gegenüber den Laufzeiten der Teilersatzquellen. Direkte Auswirkungen haben die Laufzeiten bei Feuerstößen bei militärischem Schießen und bei Doppelschüssen, wie sie beispielsweise auch bei Trap/Skeet vorkommen.
11:20	Zur neuen DIN SPEC 8987 Koronageräusche von Hochspannungsfreileitungen I – theoretischer Teil Benjamin Schröder, Saskia Möllenbeck [Abstract] Der Beitrag behandelt die theoretischen Grundlagen der Berechnung von Koronageräuschen von Hochspannungsfreileitungen, wie sie in der künftigen DIN SPEC 8987 dargestellt werden. Koronageräusche entstehen durch Unregelmäßigkeiten an Leiterseiloberflächen, wie sie insbesondere durch Regentropfen hervorgerufen werden. Diese führen zu einer lokalen Verstärkung des elektrischen Feldes und damit zu Durchschlägen in der Umgebungsluft. Diese Entladungen treten in rascher Abfolge auf und werden als breitbandiges Knistern oder Prasseln und Brummen wahrgenommen. Gegenstand der DIN SPEC 8987 ist die Berechnung des längenbezogenen Schallleistungspegels dieser Geräuschemission der Phasenleiter von Freileitungen. Dazu wird zunächst auf die Berechnung der Randfeldstärken der Phasenleiter eingegangen. Als Verfahren zur Berechnung des elektrischen Feldes wird dabei eine Kombination aus Ersatz- und Spiegelladungsverfahren angewandt. Die Randfeldstärke ergibt sich daraus durch Überlagerung der Feldbeiträge der einzelnen Phasen- bzw. Teilleiter. Basierend auf den Randfeldstärken werden die längenbezogenen Schallleistungspegel mit Hilfe der Gleichungen nach EPRI (Electric Power Research Institute) ermittelt werden. Zusätzliche Parameter der Schallleistungsberechnung stammen dabei aus den geometrischen Daten der Freileitung und der Leiterseile sowie aus der Niederschlagsstatistik. Für ausgewählte Beispiele werden die so gewonnenen Ergebnisse mit den Ergebnissen von Messungen an Freileitungen verglichen.
11:40	Zur neuen DIN SPEC 8987 Koronageräusche von Hochspannungsfreileitungen II - Praktischer Teil Markus Gooßens, Wolfgang Tausend [Abstract] Der Beitrag ist ein Erfahrungsbericht zu Emissions- und Immissionsmessungen einer § 29b BImSchG Messstelle im Kontext der Entwicklung zur DIN SPEC 8987 Korona- Geräusche von Höchstspannungsleitungen. Behandelt werden: Was sind Koronageräusche? Wann und wie häufig traten sie bei Langzeitmessungen auf? Was ist das Besondere im Unterschied zu herkömmlichen TA Lärm- Anlagengeräuschen? Gezeigt wird wie Emissions- und Schallleistungsbestimmungen im Freifeld und Labor erfolgten. Besonderheiten der Messungen werden erläutert, Hinweise für normkonforme Ergebnisse angegeben, damit zukünftige Messwerte vergleichbar bleiben. Die Problematik der Geräuschkopplung gleichzeitiger, mit verursachender Regen-Fremdgeräusche wird erläutert. Thematisiert werden die Grenzen der Hörbarkeit von Koronageräuschen bei Fremdgeräuschüberdeckung, wie ebenso die Betroffenheiten, welche aus der tonalen Geräuschstruktur entstehen können. Diskutiert wird die Konvention der DIN SPEC 8987 für einen normkonformen Betriebszustand im Einklang mit der TA Lärm. Der aus Langzeit-Emissionsmessungen 5 verschiedener Messinstitute abgeleitete, charakteristische Spektralverlauf des Korona-Nullsummenspektrums in DIN SPEC 8987 wird vorgestellt. Anhand eines realen Fallbeispiels wird gezeigt, wie Emissions- und Schallleistungsbestimmung mit zugehörigen Immissionsmessungen überprüft wurden. Hinweise zu Berechnungseinflussgrößen für eine TA Lärm konforme Immissionsprognose mit Emissionsansatz nach DIN SPEC 8987 werden ebenso wie mögliche Planungsempfehlungen genannt. Beispiele theoretischer Emissionsansätze, berechnet nach DIN SPEC 8987, werden mit Messergebnissen verglichen.

Lärmwirkung (Poster)

Lärmwirkung (Poster)

16:00	Noise annoyance through railway traffic - A Case Study Paulo Zannin, Fernando Bunn [Abstract] This paper describes an assessment of noise caused by railway traffic in a large Latin American city. Measurements were taken of noise levels generated by trains passing through residential neighborhoods with and without blowing their horns. Noise maps were also calculated showing noise pollution generated by the train traffic. In addition, annoyance of the residents, affected by railway noise, was evaluated based on interviews. The measurements indicated that the noise levels generated by the passage of the train with its horn blowing are extremely high, clearly exceeding the daytime limits of equivalent sound pressure level - Leq = 55 dB(A) - established by the municipal laws No 10.625 of the city of Curitiba. The Leq = 45 dB (A) which is the limit for the night period also are exceeded during the passage of trains. The residents reported feeling affected by the noise generated by passing trains, which causes irritability, headaches, poor concentration and insomnia, and 88% of them claimed that nocturnal noise pollution is the most distressing. This study showed that the vast majority of residents surveyed (69%) believe that the noise of the train can devalue their property.
16:02	Bewertung der Lärmwirkung an industriellen Arbeitsplätzen Judith Schultz, M. Ercan Altinsoy, Welf-Guntram Drossel, Moritz Linke, Jan Troge, Björn Knöfel [Abstract] Lärm am Arbeitsplatz stellt ein bedeutendes sozialpolitisches Problem dar. Er verursacht nicht nur Gehörschäden und erhöht die Unfallgefahr, sondern kann auch zu Unwohlsein bei den betroffenen Personen oder zu weiteren körperlichen Beeinträchtigungen führen. Die bisherigen Maßnahmen, den Menschen vor Lärm am Arbeitsplatz zu schützen, orientieren sich lediglich an biologischen und physikalischen Größen. Die psychischen Prozesse, welche das physikalische Phänomen der Schallemission erst zu Lärm werden lassen, werden nicht angemessen berücksichtigt. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick zu einem Bewertungsansatz, der den Schutz der Beschäftigten vor Lärm im industriellen Umfeld verbessern soll. Für die Untersuchung wurden unterschiedliche Geräusche an industriellen Arbeitsplätzen aufgenommen und in einem Hörversuch die dadurch verursachte wahrgenommene Lästigkeit abgefragt. Die daraus resultierenden Probandenurteile wurden mittels statistischer Berechnungen, unter Berücksichtigung psychoakustischer Kenngrößen, ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass der Ansatz, psychoakustische Kenngrößen zur Bewertung der Lästigkeit von Lärm heranzuziehen, besser geeignet ist, um das subjektive Empfinden des Menschen zu berücksichtigen, als der bisher verwendete A-bewertete Schalldruckpegel. Somit stellt dieser Ansatz eine Möglichkeit dar, den Schutz der Beschäftigten vor Lärm an Industriearbeitsplätzen zu optimieren.
16:04	Lärmemission von Schienenverkehrsbaustellen Bernhard Weiss, Verena Dreitler, Andreas Oberhauser, Werner Wehr [Abstract] In Österreich soll vom Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie BMVIT eine neue Richtlinie für Baustellenlärm im Bereich von Schienenverkehrswegen ausgearbeitet werden. In dieser Richtlinie soll Baulärm in Anlehnung an die für den Betrieb von Schienenverkehrsmittel derzeit gültige Schienenverkehrs- Immissionsschutzverordnung SchIV beurteilt werden. Als Vorbereitung für die Ausarbeitung dieser Richtlinie werden in dieser Arbeit Schallemissionen und Immissionen von charakteristischen Emittenten im Rahmen von Bauarbeiten bei Schienenverkehrsstrecken im öffentlichen Nahverkehr untersucht. Es soll festgestellt werden wie hoch die derzeitigen Lärmimmissionen für die unmittelbaren AnrainerInnen sind. Zu diesem Zweck wird die Emission typischer Lärmquellen durch die Messung der Schallleistung quantifiziert. Danach werden die im innerstädtischen Bereich zu erwarteten Immissionen für die AnrainerInnen bestimmt. Dies geschieht durch Rückrechnen von der ermittelten Schallleistung auf den Pegel am Ort der AnrainerInnen.
16:06	SANSIC - System for Automatic Noise Source Identification and Classification Jurij Prezelj, Primoz Lipar, Mirko Cudina [Abstract] State of the art monitoring systems for environmental noise are based on a digital signal processing. In general, they perform computation and storage of noise levels, spectral filtering, narrowband spectral analysis, evaluation of statistical indices, wave recordings, detection of noise events based on thresholds, and other similar tasks. Increase in processing power enabled the development of applications for noise measurements on smartphones. Some of them can provide surprisingly accurate results. Increase in processing power can be exploited to develop more sophisticated apparatus capable of complex processing of multichannel sound signals and other data. Consequently, a research has been undertaken to develop three new measurement options for environmental noise monitoring systems; 1) automatic exclusion of uncorrelated noise events from measurements, 2) automatic identification of the dominant noise source location and 3) automatic classification of observed noise event. Implementation of these three features can reduce need for human resources, resulting in reduced costs and more accurate results. Presented technical solution provides a synergy between these three options, implemented in an apparatus, which provides reliable results.
16:08	Neue Methode zur zuverlässigen Bestimmung der akustischen Wirkung von Tempo 30 im Strassenverkehr Sebastian Egger, Tina Saurer, Emanuel Hammer, Erik Bühlmann [Abstract] Immer häufiger wird die Einführung von Tempo 30 als Lärmschutzmassnahme in Erwägung gezogen. Erfahrungen aus Fallstudien zeigen stark streuende akustische Wirkungen solcher Temporeduktionen, die oft nicht ausreichend erklärt werden können. Dafür verantwortlich sind hauptsächlich der hochkomplexe Übergangsbereich zwischen Roll- und Antriebsgeräuschen, sowie der wesentliche Einfluss des Fahrverhaltens. Da heute existierende Emissionsmodelle nicht auf den niedrigen Geschwindigkeitsbereich zugeschnitten sind, ist momentan keine zuverlässige Berechnung der Emissionen möglich. Deshalb wurde im Rahmen eines nationalen Forschungsprojektes der Schweiz ein spezifisches Modell entwickelt, welches die Schallemissionen des Strassenverkehrs im niedrigen Geschwindigkeitsbereich spezifisch abbildet. Anhand einer umfangreichen Messkampagne auf einem Testgelände wurden die Schallemissionen für eine aktuelle und repräsentative Fahrzeugflotte bestimmt. Um das reelle Fahrverhalten (Gangwahl, unstetige Fahrweise, Fahrstil, etc.) abbilden zu können, wurden in verschiedenen, häufig vorkommenden Zonentypen statistische Erhebungen durchgeführt. Das Modell erlaubt die genaue Berechnung der Schallemissionen für verschiedene vordefinierte Zonenkategorien oder, basierend auf erhobenen Verkehrsdaten, für spezifische Ausgangs- oder Zielsituationen. Der Schwerverkehrsanteil, Strassenbelag und die effektiv gefahrene Geschwindigkeit beeinflussen die akustische Wirkung von Temporeduktionen wesentlich und führen zu grossen Wirkungsunterschieden während der Tag- und der Nachtperiode. Die Studie zeigt, dass die Verwendung eines spezifischen Modells zur zuverlässigen Bestimmung der Wirkung von Temporeduktionen als Lärmschutzmassnahme unabdingbar ist.

Lärmwirkung I

Lärmwirkung I

15:00	Untersuchung der Wahrnehmung von Schall an beiden Grenzen des Hörbereichs durch Detektion der Hirnaktivität Christian Koch [Abstract] Die Wahrnehmung von Schall ist im Hörfrequenzbereich heute so gut verstanden, dass die Messung, die Beurteilung und die Festlegung von Obergrenzen für eine Exposition weitgehend auf rationalen und nachvollziehbaren Methoden beruhen. Sowohl im Infraschall- als auch im Ultraschallbereich bestehen jedoch immer noch große Lücken im Verständnis, die sich in einem nicht befriedigenden Zustand der Technik und Methoden für eine quantitative Beschreibung und Einschätzung entsprechender Lärmsituationen niederschlägt. Insbesondere objektive Beschreibungen der Wirkung von Infraschall und Luftultraschall auf den Menschen fehlen bisher. In einem durch die Europäische Union im Rahmen des European Metrology Research Programme (EMRP) geförderten Projekts wurde deshalb untersucht, welche Reaktionen im Gehirn durch Infraschall und Luftultraschall ausgelöst werden. Um die Langzeitwirkung von Infraschall untersuchen zu können, wurden dazu mit Hilfe der funktionalen Magnetresonanztomographie (fMRT) Ruhezustände mit und ohne Schallexposition verglichen. Dabei zeigte sich, dass neben dem auditiven Cortex auch Gebiete im Gehirn angesprochen werden, die emotionale Prozesse verarbeiten. Für die Untersuchungen im Ultraschallbereich wurden kurze mono-frequente Wellenpakete verwendet. Sowohl mit Hilfe der fMRT als auch der Methode der Magnetoencephalografie konnte jedoch kein Hirnsignal oberhalb von 14 kHz nachgewiesen werden. Die Ergebnisse liefern Beiträge zur Beurteilung der Wahrnehmung von Infraschall und Ultraschall, die in die Beurteilung der Schallexposition einfließen können.
15:20	Wirkt (Verkehrs-)Lärm auf Schlaf belebend? Dirk Windelberg [Abstract] (Natürlich) gibt es ein Verfahren, um die Summe von zwei Zahlen sinnvoll zu bestimmen. Wenn zwei Schallpegel zu gleicher Zeit, bei gleicher Frequenzzusammensetzung und gleicher zeitlicher Dauer auftreten, dann lässt sich eine Summe der beiden Pegel berechnen und das Ergebnis mit einem Messgerät überprüfen. Aber gibt es auch ein mathematisches Verfahren, um sinnvoll eine Summe zweier Schall-Pegel zu bestimmen, wenn diese nicht gleichzeitig auftreten? Und lässt sich die Wirkung dieser beiden Pegel auf einen schlafenden Menschen beurteilen? Eine Beschreibung der Wirkung von nächtlichem Verkehrslärm erfordert einerseits eine Beschreibung des Lärms und andererseits eine Beschreibung des Schlafes. - Lärm infolge der Vorbeifahrt eines Zuges oder Flugzeugs wird durch die 5 Parameter (Nacht- )Zeitpunkt, mittlerer und maximaler Vorbeifahrpegel, Fahrzeugart und zeitliche Dauer des Pegels oberhalb eines gewählten Grenzpegels beschrieben; seine Wirkung auf einen schlafenden Menschen durch die 3 Parameter Zeitpunkt nach dem Einschlafen, Schlaftiefe unter Berücksichtigung von mindestens drei Schlafgewohnheiten und Aufwachwahrscheinlichkeit unter Berücksichtigung vorangehender Schlafstörungen. Zur Beurteilung der Wirkung unterschiedlicher zeitlicher Verteilungen der Lärmereignisse auf die Nacht wird hier insbesondere die Notwendigkeit einer anwendbaren Modellierung verschiedener Schlafgewohnheiten aufgezeigt. Die vom TÜV betreute Messstelle und von Mathematikern ausgewerteten Daten zeigen die belebende Wirkung von nächtlichem Verkehrslärm bei verschiedenen Schlafgewohnheiten.
15:40	Geräuschklassifikation mit tiefen neuronalen Netzen Konrad Schenk [Abstract] Bei Messungen der Nachbarschaftsbelastungen durch Lärm ist der Messort meist fremdgeräuschbehaftet. Um deren Einfluss zu korrigieren ist bisher eine manuelle Selektion der Fremdgeräusche vonnöten. Bei längeren Messzeiten ist dieses Vorgehen jedoch nicht mehr praktikabel und ein System zur automatischen Geräuschklassifikation wird notwendig. Viele aus der Spracherkennung bekannten Verfahren lassen sich aufgrund sprachspezifischer Annahmen nicht auf generelle Geräusche übertragen, weshalb alternative Ansätze entwickelt werden müssen. Im Bereich der automatisierten Bilderkennung wurden die bisher besten Ergebnisse mit tiefen neuronalen Netzwerken (Deep Neural Networks) erzielt, welche Strukturen des menschlichen visuellen Kortex nachbilden. Es soll untersucht werden, ob sich diese Ansätze erfolgreich auf die Klassifikation von Audiosignalen anwenden lassen. Dazu werden in einer Trainingsphase gelabelte Audiodaten einem mehrschichtigen neuronalen Netz präsentiert um abstrakte klassenspezifische Filter für eine definierte Menge an unterschiedlichen Geräuschen zu berechnen. In der Anwendungsphase werden dem System unbekannte Geräusche präsentiert und anhand der Filterantworten klassifiziert. Mit Hilfe eines gelabelten Testdatensatzes wird die Klassifikationsleistung des Systems evaluiert. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden in diesem Beitrag präsentiert und diskutiert.
16:40	Prävention lärmbedingter Hörschäden bei Kindern und Jugendlichen Gerhard Krump, Melanie Spranger [Abstract] Jeder vierte Jugendliche ist schwerhörig. Hochrechnungen lassen vermuten, dass ein Drittel der Heranwachsenden mit 50 Jahren ein Hörgerät benötigt. Diese besorgniserregende Entwicklung ist besonders auf Lärmbelastungen in der Freizeit von Kindern und Jugendlichen zurückzuführen. Beispielsweise durch Musikhören über tragbare Abspielgeräte sowie durch häufige Besuche in Diskotheken oder auf Konzerten mit zu hoher Schallexposition können Gehörschäden entstehen, die irreversibel sind. Kinder und Jugendliche sind sich der Gefahren selten bewusst, unter anderem deswegen, weil sich die Folgen schleichend einstellen und meist erst Jahre später zu Einschränkungen im Alltag führen. Aus diesem Grund besteht bei dieser Zielgruppe ein besonderer Handlungsbedarf in Hinblick auf die Prävention cochleärer Hörschäden. Mit dem Ziel, Kinder und Jugendliche für die Bedeutung des Hörens sowie für die Gefahren und Folgen von Freizeitlärm zu sensibilisieren, wurde ein schulischer Präventionsprojekttag zum Thema ”Hören” konzipiert. Um die Akzeptanz des pädagogisch-didaktischen und lebensweltorientierten Konzeptes in der Praxis zu ermitteln, wurde das Pilot-Projekt mit insgesamt 4 Modellklassen (6. und 7. Jahrgangsstufe) durchgeführt und evaluiert.
17:00	Betrachtung tieffrequenter Geräusche in ausgewählten Wohnbaugebieten mit geometrischen Ausbreitungsmodellen Paul Zobel, Christian Eulitz [Abstract] Infolge der seit einigen Jahren stark angestiegenen Anzahl an tieffrequenten Schallquellen in und um Wohngebiete insbesondere im Zusammenhang mit der Energiewende, wie etwa der zunehmend dichten Gebäudeaußenhüllen, dem Betrieb von stationären Energie- und Klimageräten, gewinnen die Auswirkungen von niederfrequenten Geräuschen im Lärmschutz zunehmend an Relevanz. Zudem führen die steigenden Siedlungsdichten in den Ballungsgebieten in Deutschland zu einer Verschiebung der Lärmbelastung in Wohngegenden. Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurde die Entwicklung von niederfrequenten Geräuschen in verschiedenen, eigens modellierten Wohnbaugebieten mittels einer kommerziellen Software zur geometrischen Schallausbreitung prognostiziert, visualisiert und beurteilt. Die Modellgebiete orientieren sich dabei an Baugebietsarten der Baunutzungsverordnung mit deren spezifischen Nutzungsarten. Die Schallausbreitungen wurden entsprechend der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm) anhand der Berechnungsgrundlage DIN ISO 9613-2 und vergleichend mit einem alternative Berechnungsverfahren (Nord2000) durchgeführt. Es werden Ergebnisse der Bachelorarbeit vorgestellt und auf dieser Basis Vorschläge zur zukünftigen Konfliktvermeidung dargestellt.
17:20	Schätzung des statistischen Vertrauensbereichs von Mittelungspegel bei Immissionsmessungen Dietrich Kühner [Abstract] Die VDI 3723-1 beschreibt die Berechnung des Vertrauensbereichs von Mittelungspegeln bei wiederholten Immissionsmessungen beispielsweise nach TA-Lärm. Dabei ist unterstellt, dass die n Messungen unabhängig sind und die gemessenen Schallintensitäten einer Normalverteilung folgen. In etwas modifizierter Form wird der Vertrauensbereich nach der ISO/DIS 1996-2 geschätzt, in dem die möglichen Abweichungen im Pegel nach oben mit denen nach unten gleichgesetzt werden. Der Vertrauensbereich lässt sich auch unter der Annahme schätzen, dass die Pegel normalverteilt sind. Anhand verschiedener Verteilungsannahmen wird durch numerische Simulation gezeigt, dass mit diesem Ansatz der Vertrauensbereich erheblich sicherer geschätzt werden kann, als nach den genannten Normen, auch wenn die Pegel nicht normalverteilt sind. Es zeigt sich insbesondere bei kleinen Stichprobenzahlen n, dass die nach den genannten Normen geschätzten Vertrauensbereiche eine statistische Sicherheit von unter 50% aufweisen, obwohl eine Sicherheit von 80% und mehr unterstellt ist.

Maschinenakustik

Maschinenakustik

15:00	Inäquidistante Verzahnung zur Verringerung der Lästigkeit von Zahneingriffsgeräuschen Philipp Neubauer, Joachim Bös, Tobias Melz [Abstract] Geräusche mit tonalem Charakter werden vom Menschen als besonders lästig empfunden. Anders als Geräusche mit rauschartigem Charakter können sie vom Gehirn nur schlecht ausgeblendet werden. Konventionelle Verzahnungen von Stirnradgetrieben erzeugen durch die streng gleichmäßige Anordnung der Zähne entlang des Umfangs überwiegend die lästigen tonalen Geräuschanteile, welche als besonders störend empfunden. Bei dem hier vorgestellten Ansatz der inäquidistanten Verzahnung wird der Grundsatz einer gleichmäßigen (äquidistanten) Anordnung der Zähne entlang des Umgangs aufgehoben. Durch eine flexible Anordnung der Zähne kann das durch den Zahneingriff entstehende Geräusch gezielt so verändert werden, dass der tonale Geräuschcharakter verringert wird und so die Lästigkeit des Zahneingriffsgeräuschs abnimmt. Es wird dargestellt, wie eine inäquidistante Verzahnung konstruktiv umgesetzt werden kann und welche Herausforderungen sich dabei ergeben. Weiterhin wird ein Ansatz zur Optimierung der inäquidistanten Verzahnung präsentiert. Erste experimentelle akustische Untersuchungen an einem Verspannungsprüfstand zeigen, dass bei einer Stirnradpaarung mit inäquidistanter Verzahnung neben der Lästigkeit auch die Lautheit und sogar der Summenschalldruckpegel des Zahneingriffsgeräuschs verringert werden können.
15:20	Maschinenakustik und Psychoakustik: Analyse von Getriebegeräuschen Joachim Bös, Karsten Moritz, Josef Schlittenlacher, Wolfgang Ellermeier, Tobias Melz [Abstract] Der Beitrag fasst die wesentlichen Ergebnisse des von der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) geförderten Projektes ”Erweiterte Signalanalyse - Entwicklung der psychoakustischen Analysen von Luftschall und Übertragung auf Körperschallsignale in der Antriebstechnik” mit einer Laufzeit von 2,5 Jahren zusammen. In diesem Projekt wurden die psychoakustische Wahrnehmung von Getriebegeräuschen und die Übertragbarkeit psychoakustischer Metriken auf Körperschallsignale untersucht. Dabei arbeiteten die Arbeitsgruppe Angewandte Kognitionspsychologie (Prof. Wolfgang Ellermeier, Ph.D.) am Institut für Psychologie und das Fachgebiet Systemzuverlässigkeit und Maschinenakustik SzM (Prof. Dr.-Ing. Tobias Melz) im Fachbereich Maschinenbau, beide TU Darmstadt, interdisziplinär zusammen. Durch die steigende Lärm-Sensibilisierung und gestiegene Kundenansprüche gewinnt in der Antriebstechnik die Akustik von Getrieben an Bedeutung. Dabei interessiert nicht nur der gemessene Schalldruckpegel, sondern in vielen Fällen auch die subjektiv empfundene Lästigkeit des Geräusches. Zunächst wurden in Laien-Hörversuchen etablierte psychoakustische Metriken auf ihre Anwendbarkeit bei Getriebegeräuschen untersucht. Getriebespezialisten beurteilten, welche Geräuschanteile die Wahrnehmung von Getriebegeräuschen beeinflussen und wie sehr sie zur empfundenen Lästigkeit des Geräusches beitragen. Ferner wurde der Einfluss von Serienstreuung, Fehlschliff oder Schädigungen der Zahnräder auf die psychoakustische Wahrnehmung beleuchtet. Wichtiger Projektinhalt war die erstmalige Untersuchung der Anwendbarkeit der zuvor gewonnenen Ergebnisse auf Körperschalldaten, was die Möglichkeit von psychoakustischen Auswertungen ohne den für aussagekräftige Luftschallaufnahmen erforderlichen messtechnischen Aufwand bietet.
15:40	Berechnung von Schalldämpfern mit Platten- oder Membran- Auskleidung Ennes Sarradj, Falko T. Meiselbach [Abstract] Beim Einsatz von Schalldämpfern wird an die Auskleidung oft die Anforderung gestellt, resistent gegen Verschmutzung und Feuchte zu sein. Da herkömmliche Auskleidungen auf der Basis poröser Absorbermaterialien diese Anforderungen nur eingeschränkt erfüllen können, existieren eine Reihe von praktischen Lösungen, die sich die Impedanzeigenschaften von Resonatoren zunutze machen. Neben rein akustischen Resonatoren wie Helmholtz- oder λ/4-Resonatoren gibt es auch den Ansatz, Platten oder Membranen vor einem Rückvolumen anzubringen. Dabei entsteht ein akustisch-mechanischer Resonator. In Abhängigkeit von den Abmessungen der Platte oder Membran zeigt dieser ein überraschend komplexes Verhalten mit zahlreichen einzelnen Resonanzen. Der Beitrag diskutiert anhand eines einfachen Beispiels zunächst die Einflussgrößen anhand einer Dimensionsanalyse. Anschließend werden Berechnungsergebnisse analytischer Berechungsmethoden und solche, die mit Finite-Element-Modellen gewonnen wurden, gegenüber gestellt und Möglichkeiten zur Realisierung breitbandig wirkender Schalldämpfer diskutiert.
16:40	Validierung einer Berechnungsmethodik der Schalleistung von Industriegetrieben Vadim Kirsch, Matthias Wegerhoff, Georg Jacobs [Abstract] Bei Leistungsgetrieben spielt die Abstrahlung von Luftschall eine entscheidende Rolle für die Beurteilung des Geräuschverhaltens. Die Anforderungen an das akustische Verhalten resultieren sowohl aus den kundenspezifischen Komfortansprüchen sowie aus den gesetzlichen Vorschriften bzgl. Geräuschemission und Arbeitsschutz. Dabei werden auch im industriellen Umfeld die Anforderungen an leise Getriebe immer höher, da eine geringe Geräuschemission bei Getrieben als Qualitäts- und Differenzierungsmerkmal empfunden wird. Ziel dieser Arbeit ist es, eine Berechnungsmethodik der Luftschallleistung von Industriegetrieben zu erstellen und zu validieren. Als Grundlage für diese Arbeit sind experimentelle Untersuchungen an drei Industriegetrieben in der Leistungsklasse 100kW bis 1MW durchgeführt worden. Hierbei erfolgte die Ermittlung der akustischen Größen Schallleistung, Schallintensität, Schalldruckpegel und Körperschall für verschiedene Betriebspunkte. Weiterhin sind die Drehzahlen, Drehmomente und Getriebetemperatur aufgezeichnet worden, sowie auch experimentelle Modalanalysen an allen drei Getrieben durchgeführt worden. Für die Simulation der Schallabstrahlung der Getriebe setzt sich die Simulationskette aus einem Part der Mehrkörpersimulation und einem weiteren Part der finiten Elemente Simulation zusammen. Um möglichst genaue Simulationsergebnisse für die Getriebe zu erhalten, sind alle Getriebekomponenten in der MKS Umgebung elastisch ab zu bilden. Mit der Finiten-Elementen-Methode wurde im Anschluss die Abstrahlung des Luftschalls berechnet. Die Validierung der Simulationskette erfolgte anhand der Ergebnisse der durchgeführten Versuche.
17:00	Simulationsdatenbasierte Akustische Optimierung eines Bahngetriebes Eric Hensel, Sebastian Zumach, Welf-Guntram Drossel [Abstract] Die akustischen Eigenschaften von Getrieben gewinnen als Qualitätsmerkmal zunehmend an Bedeutung. In unterschiedlichsten Bereichen der Industrie steigen die Anforderungen an das akustische Verhalten und den damit verbundenen Komfort bzw. die damit verbundene Verringerung der Lärmbelästigung stetig an. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der simulativen Abbildung und Optimierung des akustischen Verhaltens eines einstufigen Bahn-Stirnradgetriebes. Auf Basis eines dynamischen Simulationsmodells werden zunächst die Anregungen im Zahnkontakt durch gezieltes Aufbringen von Verzahnungsmikrogeometrien unter Berücksichtigung der Tragfähigkeit reduziert, wobei relevante Steifigkeiten der unterschiedlichen Komponenten (bspw. Getriebegehäuse) durch die Einbindung flexibler Strukturen berücksichtigt werden. Anhand der durchgeführten Analyse des dynamischen Systemverhaltens sowie der Berechnung von mittleren Oberflächenschwingschnellen erfolgt die Identifizierung kritischer Drehzahlen für ein definiertes Drehmoment. Für die ermittelten Drehzahlen werden im Anschluss dynamische Schnittstellenparameter bereitgestellt, welche als Eingabegrößen für die folgende numerische Schallabstrahlungsberechnung dienen. Auf Basis der berechneten Eigen- und Betriebsschwingformen sowie der durchgeführten Schallabstrahlungssimulation erfolgt die Strukturoptimierung des Getriebegehäuses unter Berücksichtigung vorgegebener Bauraum- und Massegrenzen. Die akustische Bewertung der unterschiedlichen Optimierungsvarianten wird über die emittierte Schallleistung für die angegebenen kritischen Drehzahlen realisiert.
17:20	Anwendung der Interface-Mobilitäten auf einen Kühlschrankkompressor Agnes Sayer, Dietmar Greussing [Abstract] Das Konzept der Interface-Mobilitäten zur Analyse der Körperschallleistung zwischen Quell- und Empfangsstrukturen wurde bereits in früheren Arbeiten vorgestellt: es verspricht eine Methode zur Charakterisierung von Körperschallquellen bei mehreren Kontaktpunkten, einen zusätzlichen Einblick in den physikalischen Übertragungsprozess und eine Möglichkeit zur Einführung primärer Lärmminderungsmaßnahmen. Das Konzept beruht darauf, die Feldgrößen und Mobilitäten an den Kontaktpunkten zwischen Körperschallquelle und Empfangsstruktur in Fourierreihen zu überführen, deren Koeffizienten einzelnen Ordnungen entsprechen und separat betrachtet werden können. In diesem Vortrag werden die Möglichkeiten der Interface-Mobilitäten anhand eines Kühlschrankkompressors und der damit verbundenen Kühlschrankstruktur untersucht und hinsichtlich ihrer praktischen Anwendbarkeit diskutiert. Der physikalische Einblick, den der Ordnungsbereich liefern kann, wird aufgezeigt, ebenso wie die Ordnungen der quellcharakterisierenden Größe und deren Beeinflussbarkeit. Zum Schluss werden Möglichkeiten offengelegt, Lärmminderungsmaßnahmen abzuleiten.
17:40	Eine robuste Methode zur automatisierten Ordnungsanalyse bei rotierenden Maschinen Michael Ertl [Abstract] In der Entwicklung und Fertigung von rotierenden Maschinen werden robuste Methoden zur Ordnungsanalyse gefordert, um in einer automatisierten Datenauswertung Qualitätsmerkmale wie Unwucht, Exzentrizität und Motor- Kommutierungsfehler fehlerfrei zu erkennen. Dies setzt eine sichere Bestimmung der Maschinendrehzahl voraus, um die Amplituden der tonalen Frequenzanteile im Messsignal eindeutig den Harmonischen der Drehfrequenz zuordnen zu können. Zur Detektion der periodischen Komponenten in Schall- und Schwingungsmessungen existiert eine Vielzahl von Algorithmen zur Ordnungsanalyse im Zeit- und Frequenzbereich, z.B. Ereignisraten-, Autokorrelations- und Cepstrumanalysen. Ein fundamentales Problem bei allen Methoden ist der Oktavfehler. Hierbei wird die Drehzahl fälschlicherweise einer Sub-, Zwischen- oder Höherharmonischen zugewiesen. Dieser Fehler tritt verstärkt bei schwach ausgeprägten periodischen Komponenten, bei stark verrauschten Signalen sowie überlagerten Fremdsignalen auf. Mit der modifizierten Spektralkammfunktion wird eine recheneffiziente Methode der Ordnungsanalyse im Frequenzbereich vorgestellt, die unter den oben genannten Voraussetzungen robust die Ordnungsbestimmung ohne einer Vorkenntnis des Drehzahlbereiches ermöglicht.
18:00	Methode zur akustischen Gestaltung einer Permanentmagnet-Synchronmaschine mit Hilfe der Strukturintensität Christian Adams, Clarissa Schaal, Joachim Bös, Tobias Melz [Abstract] Elektrische Maschinen werden in vielen unterschiedlichen Bereichen eingesetzt, z.B. in Haushaltsgeräten, in der Automobilindustrie oder in industriellen Anwendungen. Bei der Entwicklung elektrischer Maschinen spielt die Akustik eine immer wichtigere Rolle, wobei vor allem Methoden zur Gestaltung des Maschinengeräuschs (”design to acoustics”) an Bedeutung gewinnen. Die Geräusche elektrischer Maschinen entstehen vor allem durch Magnetkräfte, die die Struktur der Maschine zu Schwingungen anregen, wodurch es zur Abstrahlung von Luftschall kommt. In diesem Beitrag wird zunächst gezeigt, wie die Schallabstrahlung einer Permanentmagnet-Synchronmaschine (PMSM) berechnet werden kann. Anschließend wird die Strukturintensität (STI) des Gehäuses ermittelt, die den Fluss der Körperschallenergie durch die Gehäusestruktur beschreibt. Anhand von Betrag und Richtung der STI werden Änderungen an der Gehäusegeometrie vorgenommen, um den Körperschallfluss und damit die Schallabstrahlung zu beeinflussen. Es zeigt sich, dass eine Reduzierung der Schallabstrahlung bei einer vorgegebenen Frequenz möglich ist, wobei sich die Änderung der Gehäusegeometrie auch auf die Schallabstrahlung an anderen Frequenzen auswirkt. Zukünftig soll die vorgestellte Vorgehensweise für ein ”design to acoustics” elektrischer Maschinen eingesetzt werden.

Medizinische Anwendungen in der Elektroakustik

Medizinische Anwendungen in der Elektroakustik

15:00	Auditory fMRI of Binaural Loudness Summation Oliver Behler, Stefan Uppenkamp, Dirk Oetting [Abstract] Binaural loudness summation refers to the phenomenon that a diotic sound is perceived to be louder than the same sound presented monaurally at the same level. Results from a psychoacoustic study with hearing impaired listeners indicate a subgroup of listeners that exhibit an atypically large binaural loudness summation for broad-band signals. The physiological background for this effect has not been identified so far. To date, binaural loudness summation has been hardly addressed by means of functional neuroimaging techniques. We report a functional magnetic resonance imaging (fMRI) study exploring neural correlates of the phenomenon of increased binaural loudness summation in the ascending auditory pathway and cortex. Normal-hearing and hearing-impaired listeners completed a loudness scaling procedure with monaural and diotic broad-band signals prior to listening to similar stimuli while auditory fMRI was performed. Brain activation, as inferred from blood oxygenation level dependent (BOLD) contrasts, was analyzed in relation to the ear of entry, sound pressure level and individual loudness estimates. In addition, functional connectivity patterns between distinct auditory regions of interest and across hemispheres have been analyzed in order to identify possible causes of an increased loudness summation.
15:20	Level-correct Speech Recordings for the Analysis of Parkinson Speech Lena Jaschke, Christin Baasch, Gerhard Schmidt, Adelheid Nebel, Günther Deuschl [Abstract] Parkinson’s Disease is one of the most frequent neurodegenerative diseases in the world. Nearly 90 % of the patients suffer from a speech disorder, called dysarthria. Thereby the main problem is that the patients speak too quietly. Furthermore as a result of the tremor, one of the main symptoms of this disease, the patients move constantly and change their head position. A variety of different voice therapies are the subject of current research. In order to be able to make reliable statements about the success of a treatment, the main aim is to make the voice recordings comparable. In this article, the focus is on the implementation of a recording environment that enables voice recordings of patients with Parkinson’s syndrome, measures the distance between the speaker and the microphones, and realizes an adaptation of the signal, based on the previous measurements and a reference distance value. A subsequent analysis of these recordings should give a possibility for evaluation of the effectiveness of different voice therapies with respect to speech power. The main focus is on two localization algorithms and their performance in a real-time application to measure the distance between the sound source and a microphone array containing four sensors.
15:40	Audiofeedback in der telemedizinischen neurologischen Rehabilitation Martin Knauer, Petra Friedrich [Abstract] Der demographische Wandel bedingt zunehmend höhere Fallzahlen bei Herz-Kreislauf-, Stoffwechsel-, Atemwegserkrankungen wie auch bei Hirnleistungsstörungen und Mobilitätseinschränkungen aufgrund von Defekten des Bewegungsapparates. Dies hat enorme Auswirkungen auf die medizinischen Nachsorge und Rehabilitation. Telemedizinische Assistenzsysteme und telematisch gestützte innovative Therapiekonzepte gewinnen zunehmend an Bedeutung, insbesondere bei der Entwicklung neuer Trainingsprogramme in der neurologischen Rehabilitation. Eine Variante ist die Nutzung von akustischem Biofeedback in der Arbeit mit dem Patienten. Es wird ein neu entwickeltes Trainingsprogramm vorgestellt, welches gezielt akustisches Feedback in Form von Musik verwendet. Dieses ist zunächst für die Behandlung von Parkinson-Patienten ausgelegt, kann jedoch problemlos auf andere Bereiche erweitert werden, z.B. einem Bewegungstraining im Alter oder bei der Apoplex-Nachsorge. Das Training besteht dabei aus einem Fahrrad-Trainer kombiniert mit einer Software, welche auf einem Einplatinencomputer implementiert wurde und die Wiedergabe der Musik steuert. Dem Patienten wird so geholfen ein gleichmäßiges Trainingstempo zu etablieren, als auch Trainingsparameter wie Dauer und Geschwindigkeit können auf diese Weise spielerisch kontrolliert und moduliert werden. Die Verwendung von Musik führt zudem zu einem erhöhten Spaßfaktor und steigert somit die Motivation zur Bewegung. Um Musikstücke für alle individuellen Präferenzen bereitstellen zu können, werden zudem einige Algorithmen zur automatisierten Tempoanalyse von Musik und dessen Geschwindigkeitsänderung in Echtzeit vorgestellt.

Medizinische Anwendungen in der Elektroakustik (Poster)

Medizinische Anwendungen in der Elektroakustik (Poster)

16:00

Untersuchung elektrokortikaler Reaktionen auf die Exposition mit Ultraschall Alexander Lindau, Stephan Weisskircher, Stefan Weinzierl, Klaus Gramann [Abstract] Der mit dem menschlichen Hörsinn wahrnehmbare Frequenzbereich akustischer Signale wird im Allgemeinen mit etwa 20 Hz - 20 kHz angegeben. Es gibt jedoch - teils auch kontrovers diskutierte - wissenschaftliche Studien, die Hinweise darauf liefern, dass die Darbietung von Ultraschall unter bestimmten Bedingungen zwar nicht zu bewusstem Erkennen, wohl aber zu messbaren Änderungen der Hirnaktivität führt (Oohashi et al. 2000, 2006). Im Rahmen einer Kooperation der Fachgebiete Biopsychologie/Neuroergonomie und Audiokommunikation der TU Berlin wurde dieser Fragestellung unter anderem nachgegangen, um ein nichtinvasives Maß für die aktuelle mentale Beanspruchung von Probanden zu finden. Dazu wurden die vier Stimulusbedingungen aus Oohashi (2000): (I) ”Baseline/kein Schall”, (II) ”nur Hörschall”, (III) ”Hörschall & Ultraschall”, sowie (IV) ”nur Ultraschall” repliziert und zunächst messtechnisch dokumentiert. Für ein tiefergehendes Verständnis potentieller Wirkmechanismen wurden zwei zusätzliche Einflussfaktoren (1) die Bandbreite der Hörschalle und (2) der Schalldruckpegel des Ultraschallstimulus in mehrstufigen Bedingungsvariationen untersucht. Als abhängige Variablen wurden - abweichend von der Originalstudie - die als validere Indikatoren neuronaler Aktivierung angesehenen Amplituden und Latenzen auditiv evozierter Potentiale per EEG erhoben. Insgesamt wurden zwölf Stimuli in je 200-facher Wiederholung und zufälliger Reihenfolge einer Stichprobe von insgesamt 13 Probanden präsentiert und auf bewusste Hörbarkeit geprüft. In unserem Beitrag präsentieren und diskutieren wir die gefundenen Ergebnisse.

Mess- und Sensortechnik II

Mess- und Sensortechnik II

16:40	Determination of Acoustic Properties of Noise Barriers Fons Peeters, Bert Peeters, Ysbrand Wijnant [Abstract] The acoustic performance of noise barriers is determined by many parameters. In general minimum values for the absorption and insulation are prescribed. These minimum requirements are then tested on a sample of the barrier by laboratory measurements (EN1793-1 and/or EN1793-2). In-situ testing of the requirements occurs rarely. Recently major improvements in the measurement methods for determining the in-situ values of noise barriers have been implemented. Laboratory and in-situ measurements have been compared. The results are not directly comparable, due to differences between the diffuse, omnidirectional sound field in the laboratory and the limited incidence angles that occur in the field. Additionally, new measurement methods have been developed by the University of Twente, which are suitable to determine the acoustic properties of noise barriers in-situ, for any complex sound field. In this study, the relation between EN1793 laboratory and in-situ measurements is quantified, based on an extended measurement program of laboratory and in-situ techniques on different noise barrier samples. The SonoCat technique developed in Twente has also been applied. The results for all three measurement methods are presented and discussed. The goal is to enable the validation and conformity of the lab-based acoustic requirements of noise barriers with in-situ measurement methods.
17:00	Separation of an incoming and reflecting impulse for determining angle-dependent acoustic properties in situ Jochen Metzger, Stefan Tschallener, Manfred Kaltenbacher [Abstract] For precisely obtaining an acoustic field close to reality, the acoustic wave equation with realistic boundary conditions has to be solved. Therefore, the knowledge of these acoustic boundary conditions is crucial. To determine those acoustic properties at the location where the material is installed, in situ measurement techniques are used. In our contribution, we present a characterization technique, based on a separation of an incoming and reflecting impulse at a porous sample. With this technique, it is possible to measure the acoustic properties at oblique angle of sound incidence. A characterization of the measurement setup regarding the excitation signal and geometry variations is presented. Furthermore, we will discuss its advantages, disadvantages and limitations. Finally, measurement results in comparison to results obtained with a model of the porous absorber are shown.
17:20	[Abstract] Stetig steigende Anforderungen in den Bereichen Sicherheit, Komfort und Effizienz in Verbindung mit einem wachsenden Umweltbewusstsein machen die Verwendung neuartiger Werkstoffe und Konstruktionsansätze für Hochtechnologieprodukte notwendig. Ein hohes Potential zur Bewältigung dieser Herausforderungen bieten faserverstärkte Konstruktionswerkstoffe wie glasfaser- oder kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe, da deren Eigenschaftsprofil durch hohe spezifische Steifigkeiten und Festigkeiten geprägt ist. Die volle Ausschöpfung des Leichtbaupotentials von Faserverbundstrukturen erfordert in Verbindung mit den prozess- und einsatzbedingten Streuungen der Bauteileigenschaften effiziente Qualitätssicherungs- und Überwachungsverfahren, die eine Vollprüfung erlauben, da die Kompensation der Streuungen über einen Sicherheitsfaktor i.A. das Leichtbauziel konterkariert. Verfahren wie etwa Ultraschallprüfung oder Computertomographie ermöglichen zwar detaillierte Aussagen über den Bauteilzustand, sind jedoch sehr zeit- und kostenintensiv und somit für eine Vollprüfung von großen Stückzahlen nicht geeignet. Am Beispiel eines generischen Bauteils wird in diesem Beitrag die Möglichkeit dargestellt, derartige Aufgaben mit Hilfe von statistisch basierten Lernstrategien zu lösen. Hierzu wurden die generischen Bauteile umfassend charakterisiert und anschließend einige Bauteile gezielt geschädigt. Mit Hilfe eines eigens entwickelten Prüfstandes wurden die akustischen Antworten auf eine mechanische Stoßerregung aufgezeichnet. Diese Messdaten bilden die Basis für Algorithmen zum Maschinellen Lernen, welche die im Signal enthaltenen Informationen über den Bauteilzustand in Form von Klassifikatoren extrahieren.
17:40	Akustische Antwort zur Dämpfungsbestimmung in der experimentellen Modalanalyse Mario Wührl, Matthias Klärner, Lothar Kroll [Abstract] Die Verwendung von schubweichen viskoelastischen Polymeren als Kernwerkstoff in hybriden Metall-Kunststoff-Verbunden bietet die Möglichkeit einer signifikanten Stei-gerung der Dämpfung und somit eine Verbesserung der akustischen Eigenschaften von großflächigen vibrationsanfälligen Blechbauteilen. Zur Charakterisierung der Werkstoffdämpfung wird unter anderem die experimentelle Modalanalyse genutzt. Eine mögliche praktische Umsetzung ist eine wandernde Im-pulsanregung mittels Modalhammer bei einer gleichzeitig ortsfesten Erfassung der Antwort mithilfe eines Laser-Doppler-Vibrometers oder eines Beschleunigungs-sensors. Durch die hieraus gewonnenen imaginären Übertragungsfunktionen können sowohl die Eigenschwingformen als auch modale Kennwerte wie die Dämpfung und Steifigkeit ermittelt werden. Bei hochdämpfenden Hybridwerkstoffen stößt dieses Verfahren jedoch an seine Grenzen. Der Energieeintrag durch den Impulshammer ist zu gering, um bei höheren Moden noch eine ausreichende Schwingungsamplitude für die Auswertung zu erzielen. Dementgegen können bei ortsfester harmonischer Anregung, wie beispielsweise mit-tels Shaker, auch höhere Moden messbar angeregt werden. Ferner ist zur reinen Ermittlung der Werkstoffdämpfung eine Kenntnis der Phaseninformation und der Eigenschwingform nicht zwingend notwendig. Daher kann das Verfahren auf nur eine Messung der Antwortbeschränkt werden. Die Umsetzung und Grenzen einer vereinfachten akustischen Modalanalyse mit un-terschiedlichen Anregungen und Aufzeichnung der Antwort mittels Mikrofon wird in diesem Artikel für hochdämpfende Hybridwerkstoffe untersucht und diskutiert.

Mobile Anwendungen der virtuellen Akustik

Mobile Anwendungen der virtuellen Akustik

Sitzungsleitung:

S. Weinzierl, TU Berlin, FG Audiokommunikation, Berlin S. Spors, Universität Rostock, Institut für Nachrichtentechnik, Rostock

15:00	Entwicklung und Evaluation eines Systems zur Messung individueller HRTFs in privater Wohn-Umgebung Josef Poppitz, Matthias Blau, Martin Hansen [Abstract] Die Vielzahl der Anwendungsmöglichkeiten sowie die resultierende Qualität binauraler Wiedergabetechnologie könnten erhöht werden, wenn es gelingt, den Aufwand zur Erhebung individueller HRTF-Datensätze zu senken. Im vorliegenden Beitrag wird dazu ein per Post versendbares Messsystem vorgestellt, mit dem der Endanwender zu Hause seine eigenen individuellen head-related transfer functions (HRTFs) für definierte Quellpositionen in der Horizontalebene sowie die Kopfhörer-Übertragungsfunktionen für den eigenen Kopfhörer messen kann. Im Vordergrund der Entwicklung standen eine kompakte Bauweise und ein geringer Bedarf an Hardware, sowie eine einfache und intuitive Bedienbarkeit. In einem Feldtest wurde dieses System zusammen mit einer Anleitung an technikaffine Probanden verschickt. Nach erfolgter zu-Hause-Messung wurden die Probanden ins Labor eingeladen, wo die HRTFs und HPTFs noch einmal mit einem Laboraufbau gemessen wurden. Der Aufbau des Systems, die Erfahrungen der Probanden mit der zu-Hause-Messung, die Ergebnisse eines Hörtests zur Bewertung der HRTF-Sätze und mögliche Anwendungsszenarien werden vorgestellt und diskutiert.
15:20	Acoustic Spatial Encoding in a Portable Navigation Aid for the Blind Alexis Guibourgé, Viviane Ghaderi, Jörg Conradt, Bernhard Seeber [Abstract] Independent navigation and obstacle avoidance in an unknown environment is highly challenging for visually impaired people. A portable device, translating visual information into 3D sound, can assist and provide the user with a spatial impression of the surroundings. To successfully localize obstacles represented through virtual sound sources in space, sounds need to be adapted to individual listeners. Two strategies allowing fast individualization at low-cost were implemented and compared. Both were based on a two-step-selection of head-related transfer functions (HRTF) from a catalogue. In a pre-selection a subset of HRTFs was found from which the final HRTF was subjectively selected. The pre- selection relied on pinna-dimension in the first strategy and on head- dimension in the second. The individualization took less than fifteen minutes for the first and three minutes for the second strategy. Selected HRTFs were validated in a 2D localization test. The results of the ear-dimension based strategy indicated an overestimation of lateral position which was not observed in the head-size based strategy. To improve elevation perception of the virtual sound source, elevation coding using low-pass and band-boosting techniques was implemented. This encoding significantly improved precision and accuracy of sound localization without increasing the duration of the personalization process.
15:40	A location-based polyphonic binaural playback engine for recorded audio and Text-to-Speech for iOS Thomas Resch [Abstract] The current smartphone generation is capable of calculating several binaural audio sources simultaneously. Yet all available applications for audio guides are merely providing stereo playback. Furthermore, most of them lack the possibility for using a Text-to-Speech engine in order to allow for fast prototyping of location-dependent guide and information systems. This paper describes the necessary components and a corresponding demo application, which combines these technologies and enables the user to create a location-based, polyphonic binaural guide. The audio sources can be a combination of prerecorded audio and simple text, which will be reproduced by a Text-to-Speech component. The localization is realized by using the build-in GPS and WLAN system; additionally, Bluetooth tags can trigger events indoors.
16:40	A Mobile App for Geolocalized, Dynamic Binaural Synthesis Markus Hädrich, Alexander Lindau, Stefan Weinzierl [Abstract] Modern smartphones feature impressive computing power, offer intuitive interaction possibilities via integrated inertial sensors, cameras and audio interfaces, and enable a continuous and extensive analysis of user behavior via wireless network connection and satellite-based navigation systems. The combination of these characteristics makes smartphones a predestined generic platform for mobile audiovisual Augmented Reality applications. The mobile app Binaural Soundmap was developed to offer sequential, dynamic binaural auralization of arbitrary sounds on iOS. Users can position these virtual sounds at arbitrary geographical spots on a map, initialize them with arbitrary audio content, and take a walk through the augmented scene. Sound synthesis considers essential characteristics of the virtual sound spots such as the azimuth directions angle, its height and distance, as well as physical aspects of the sound propagation such as early (ground) reflections, reverberation, and distance attenuation. A low latency of ≤ 30ms is essential for a plausible, interactive augmentation. This is accomplished by a suitable algorithmic structur, and by simplifying partial components of the audio synthesis, such as a headphone compensation with low latency IIR filters, and a reduced filter length in the HRTF convolution. Applications could be location-based audio services, outdoor audio games, explorative audio guides, and interactive podcasts.
17:00	A mobile application featuring virtual stereo-to-multichannel up-mixing in an augmented reality context Raffael Tönges, Alexander Lindau, Stefan Weinzierl [Abstract] Smartphones have developed into powerful and omnipresent mobile computers providing a performance which is sufficient for conducting computationally demanding real-time processing of multiple high definition audio tracks. Consequently, this contribution describes an iOS application for virtual 2.0-to-10.2 up-mixing in an augmented reality context. The application enhances local audio files by creating the auditory impression of a virtual multichannel listening room. To this end, fore- and background streams are extracted from the audio content in real-time and fed into twelve virtual reproduction channels which are subsequently rendered as binaural signals. In order to improve the spectral reproduction quality the application also features a data-based compensation of headphone transfer functions. Suitable compensation filters will be calculated on-line by spectral inversion of user-provided headphone impulse responses. Further, in order to seamlessly embed the up-mixed audio signal into the acoustic environment, the application provides an additional input by integrating microphones on either side of the head into conventional headphones, thus providing an adjustable hear-through capability. Possible applications include mixed-reality music listening, audio guides and virtual audio games.

Mobile Anwendungen der virtuellen Akustik (Poster)

Mobile Anwendungen der virtuellen Akustik (Poster)

Organisation:

S. Weinzierl, TU Berlin, FG Audiokommunikation, Berlin S. Spors, Universität Rostock, Institut für Nachrichtentechnik, Rostock

16:00	A binaural demonstrator on a single board computer Fabian Schlieper, Lukas Aspöck, Michael Vorländer [Abstract] This work presents the implementation of a binaural synthesis on a single-board computer including a crosstalk cancellation network for binaural loudspeaker reproduction. For this purpose, a library for real-time block-based convolution was ported to a Linux-based operating system. In addition to the stand-alone application controlled by a web interface on a mobile phone, common interfaces such as USB, HDMI or Ethernet allow a space-saving integration in existing audio or video systems. Different single-board computers were used and analyzed regarding their latency and performance of the implementation.
16:02	Visual and Auditory Feedback in Architectural Design Through Embedded Real-Time Simulation Sönke Pelzer, Dirk Schröder, Ralf Schallenberg, Stephan Schoenen [Abstract] Room acoustics simulation has become an essential tool in architectural design when acoustics itself is the main design criterion, e.g. in music venues or multipurpose halls. However, the vast majority of buildings is not directly designed for music performances and, as a consequence, their room acoustics is often regarded with low priority, oftentimes resulting in major design faults that are hard or costly to resolve afterwards, e.g. excessive noise levels in classrooms, offices or production facilities. A worthwhile solution is that architects could preview the acoustical consequences of their sketches already from within their CAD tools during the early design stage. In the best case this includes both the computation of room acoustical parameters and the ability to actually listen into the room since standard numerical metrics are sometimes difficult to relate to aural phenomena without significant practice. This contribution presents scientific and technical information on a real-time room acoustics application for prediction and spatial audio reproduction that seamlessly integrates into common CAD modellers. The application combines both the visualization of room acoustical parameters and the auralization of the room itself, which significantly reduces the effort of solving acoustic problems through iterative and interactive design cycles.
16:04	Entwurf eines Entzerrungsfilters für das Oktava 4-D Ambisonics Mikrofon Marco Amelung, Marcel Schillinsky, Johann-Markus Batke [Abstract] Für die 3-dimensionale Aufzeichnung eines Schallfeldes können Mikrofonarrays in Tetraeder-Bauweise verwendet werden. Diese Mikrofonkapselanordnung ermöglicht die Schallfelddarstellung mit Higher-Order-Ambisonics-Koeffizienten 1. Ordnung. Die zur Berechnung der Ambisonics-Koeffizienten notwendige Modenmatrix und die Entzerrungsfilter sind aus der Literatur für das Mikrofonarray des Herstellers Soundfield bekannt. Verglichen mit diesem Mikrofonarray weist das in diesem Beitrag untersuchte Array des Herstellers Oktava keine exakte Tetraederanordnung auf. Auch die Richtcharakteristik der Mikrofonkapseln weicht von der im Soundfield-Mikrofonarray verwendeten Richtcharakteristik ab. Bei Verwendung der bekannten Modenmatrix und der Entzerrungsfilter ist daher mit einem nicht-optimalen Ergebnis zu rechnen. Das Ziel dieses Beitrags ist ein optimaler Entwurf der Modenmatrix und der Entzerrungsfilter für das Oktava-Mikrofonarray. Für die Untersuchung wird dieses Mikrofonarray mit Hilfe eines Drehtellers vermessen. Zur Berechnung der Ambisonics-Koeffizienten werden die aus der Literatur bekannten Matrizen und Filter sowie die auf das untersuchte Oktava-Mikrofonarray zugeschnittenen Lösung herangezogen und mit den idealen Kugelflächenfunktionen 0. und 1. Ordnung verglichen. Es werden Messungen aus unterschiedlichen Distanzen von 1, 3 und 5 Metern ausgewertet. Konsistenz in den Ergebnissen zeigt sich im unteren bis mittleren Frequenzbereich bis 4000 Hz. Abweichungen von den Kugelflächenfunktionen treten vor allem im oberen Frequenzbereich ab 8000 Hz auf. Ebenso sind dort die Störungen durch Kugelflächenfunktioen höherer Ordnung zu beobachten.
16:06	Virtuelle Konzerträume als Versuchsumgebung für Musiker Christoph Böhm, Zora Schärer Kalkandjiev, Stefan Weinzierl [Abstract] Im Kontext der raumakustischen Forschung spielen die Möglichkeiten der Computersimulation und der virtuellen Akustik eine wichtige Rolle. Sie ermöglichen die Durchführung von Versuchen, bei denen Hörer direkt nacheinander in verschiedene raumakustische Umgebungen versetzt werden können. Hier wurde ein technisches Verfahren zur Erstellung von virtuellen Konzerträumen für aktiv musizierende Musiker mithilfe der dynamischen Binauralsynthese entwickelt. Ein Ensemble von vier Musikern kann in virtuellen akustischen Umgebungen zusammenspielen, sodass sich die Möglichkeit ergibt, vielfältige Untersuchungen durchzuführen, etwa zur Wahrnehmung von Raumakustik durch Musiker und zum raumakustischen Einfluss auf die musikalische Interpretation. Zur Berechnung der für die Auralisation benötigten BRIRs wurde die Raumakustiksimulationssoftware RAVEN eingesetzt. Dabei wurde auf eine realitätsnahe Implementierung der Schallquellenpositionen und Richtcharakteristiken geachtet. Zur Auralisation wurde im reflexionsarmen Raum als Laborumgebung ein technischer Versuchsaufbau entwickelt, bei dem der Direktschall der Instrumente die Musiker durch die Verwendung von extra-auralen Kopfhörern ungehindert erreicht. Die Raumantwort wird durch dynamische Binauralsynthese der Instrumentensignale mit den zuvor berechneten BRIRs dem Schallfeld am Ohr der Musiker in Echtzeit hinzugefügt. Eine geeignete Kalibrierungsmethode für das Verhältnis zwischen Direktschall und Raumantwort und der Einsatz von leistungsfähigen Computersystemen mit geringer Latenz für die Signalverarbeitung ermöglichen in diesem System die Erzeugung einer echtzeitfähigen virtuellen akustischen Umgebung für vier miteinander musizierende Musiker.
16:08	Strategies for the efficient auralization of complex scenes containing multiple sound sources Christian Philip Hell, Lukas Aspöck, Michael Vorländer [Abstract] The auralization process involves computationally expensive steps such as the calculation of binaural room impulse responses. Simple scenes with a small number of sound sources can usually be auralized in real-time. For complex interactive scenes containing many sound sources however, it is often not possible to achieve physical-based real-time rendering. This contribution presents the development and the investigation of strategies for an efficient auralization of many sound sources. These methods first evaluate the audibility and perceptual relevance of the sound sources in a given scene by examining geometric and psychoacoustic properties. Based on this, the goal is to reduce the number of source positions to a minimum which is required for an authentic auralization. A key aspect in this field is the clustering method, where groups of closely located sources are auralized using a single representative source position.

Numerische Akustik II

Numerische Akustik II

9:00	Entwurf eines Equivalent Sound Pressure zur Abschätzung der akustischen Abstrahlung in Innenräume Marinus Luegmair, Florian Lerchl [Abstract] Im Rahmen der simulativen akustischen Auslegung von technischen Strukturen sind oftmals schnelle Ergebnisse mit grundsätzlicher Aussage wichtiger als die langwierige Berechnung exakter Bewertungen. Dies gilt besonders für Optimierungen die sehr viele Rechenläufe benötigen und in der frühen Phase der Entwicklung in der oft die geforderten Reaktionszeiten sehr kurz sind. Im Fall der frühen Phase ist die Modellgüte zudem oft so gering, dass genau Aussagen nicht möglich sind und somit vereinfachte Größen zielführender sind. Typisches Beispiel für eine solche Größe ist der ERP (Equivalent Radiated Power) der entsprechend oft eingesetzt wird. Jedoch besitzt der ERP den Nachteil, dass er eine Schallleistung abschätzt, in der Auslegung aber oft der Schalldruck in Messung und Simulation als Zielgröße verwendet wird. Aus diesem Grunde wurde der Equivalent Sound Pressure entwickelt, der analog zum ERP effizient aus der Strukturdynamik berechnet werden kann. Als Ergebnis erhält man eine Abschätzung des Schalldruckpegels innerhalb einer Kavität, wie etwa einem Fahrzeuginnenraum.
9:20	Interior noise prediction in cargo ship Arnaud Caillet, Oussema Fatmi, Kazunobu Fujita, Noriko Hirukawa [Abstract] Noise in cargo ships has become an important topic as international regulations are increasing the constraints. Predicting the sound pressure level in crew cabins for a new ship and diagnose the effect of design changes (construction, sound package...) is now part of the standard design process. The marine industry needs tools to face this challenge. SEA can help during the design phase to predict interior noise. This paper will present a method to create efficiently a SEA model of a ship starting from 2D drawings cabin arrangement and all the physical properties descriptions (construction, sound package, excitation...). A validation of a cargo ship SEA model excited by combined structureborne and airborne noise sources will be presented.
9:40	Nitsche’s method for Helmholtz boundary value problem and nonconforming finite element discretization Polina Marinova, Otto von Estorff [Abstract] The application of the finite element method for the approximation of sound transmission problems inevitably involves the imposition of the proper boundary conditions. While the natural boundary conditions can be directly incorporated in the variational formulation, the essential boundary conditions require often a special attention. The Lagrange multiplier and penalty methods are most frequently regarded approaches in this case, but along with the straight forward implementation they suffer from certain drawbacks, such as saddle-point structures, increased degrees of freedom, quite restrictive stability conditions, and distortion of the condition number of the resulting matrix problem. In this context a method proposed by Nitsche is quite appealing, since it imposes essential boundary conditions in a weak sense via boundary terms and maintains stability. In the current contribution an implementation of the Nitsche’s method for Dirichlet boundary conditions is presented and used to solve of the Helmholtz equation with nonconforming discretization. The nonconforming finite element method is closely related to the discontinuous Galerkin method, which typically enforces weak continuity even on inter-element boundaries in a way, which originates from the Nitsche’s work. Therefore a further implementation of the method for coupling non-matching meshes, in a case of nonconforming elements’ discretization is foreseen.
10:00	Kopplung von finiten Elementen mit Randelementen im Orts-Wellenzahlraum zur Simulation von Tunnelstrukturen Holger Waubke, Wolfgang Kreuzer [Abstract] Für Tunnel im anisotropen, horizontal geschichteten Medium wurden analytische Funktionen im Wellenzahlraum bestimmt. Um auch Tunnelöffnungen simulieren zu können wurden die Randintegrale der Umrandungen des Tunnels auf Elementebene im transformierten Raum gelöst und anschließend numerisch in den Ortsraum über den Querschnitt transformiert. Die Längsachse bleibt dabei im Wellenzahlraum erhalten. In einem weiteren Schritt kann die Lösung eines Platten-Scheiben-Elementes im Wellenzahlraum in Längsrichtung analytisch bestimmt werden. Der verbleibende Schritt ist damit die Kopplung der finiten Elemente mit den Randelementen. Das Vorgehen und die Probleme dieses Schritts sollen erläutert werden.
10:20	Wavelet und Frame Techniken für BEM in der Akustik Wolfgang Kreuzer, Tomasz Hrycak, Markus Weimar [Abstract] Die Randelemente-Methode (BEM) ist eine häufig verwendete Methode zur numerischen Lösung der Helmholtz-Gleichung. Wavelets besitzen einige Eigenschaften, die bei der numerischen Lösung von Integralgleichungen vorteilhaft sind. Erstens ermöglichen Wavelets die Entwicklung passender Vorkonditionierer und zweitens können Wavelets als lokale Funktionen mit verschwindenden Momenten definiert werden, und bieten daher eine effiziente Möglichkeit die Anzahl der Matrixeinträge, die im Zuge der BEM entstehen, zu verringern. Frames sind eine Verallgemeinerung von Basen. Sie bieten im Vergleich zu Basen flexiblere Konstruktionsmöglichkeiten und können deshalb besser an verschiedenste Probleme angepasst werden. Die so genannten Alpha-Modulation Frames, zum Beispiel, sind zur Darstellung von Signalen geeignet, die einerseits oszillierende Komponenten als auch isolierte Singularitäten besitzen. Somit besitzen Alpha-Modulation Frames eine großes Potential um Lösungen der Helmholtz-Gleichung effizient darzustellen. Im Vortrag wollen wir Grundideen und erste Ergebnisse präsentieren.
11:00	Über die Sensitivität des FRAC für eine objektive Validierung mechanischer Modelle Christopher Blech, Xiaojun Shi, Sabine Langer [Abstract] Die Validierung von mechanischen Ersatzmodellen ist trotz zunehmender Genauigkeit und Akzeptanz der Modelle essentiell. Beschränkt man sich auf die direkte Strukturantwort eines Systems im Frequenzbereich, so finden sich in der Literatur häufig rein optische Vergleiche von Frequenzgängen einzelner Freiheitsgrade oder Durchschnittsgrößen aus Versuch und Berechnung. Der optische Vergleich, beispielsweise zweier Eingangsadmittanzen, bestätigt jedoch aufgrund des subjektiven Einflusses keinesfalls die Validität eines gesamten mechanischen Ersatzmodells. Besser wäre die Anwendung einer objektiven Größe wie das FRAC (Frequency Response Assurance Criterion). FRAC nutzt das normierte Skalarprodukt der Vektoren zweier Frequenzgänge und erlaubt somit einen Vergleich dieser auf einer Skala von Null bis Eins. Eine Eins stellt dabei ein identisches Verhalten des betrachteten Freiheitsgrades dar. Die Interpretierbarkeit des FRAC abseits der Extremwerte wurde bis heute in der Literatur kaum untersucht. Entsprechend beschäftigt sich dieser Beitrag mit der Sensitivität des FRAC auf Steifigkeit, Dämpfung und Masse einfacher Strukturen. Während die Massenverteilung hinreichend genau definiert werden kann, sind Steifigkeit und vor allem Dämpfungen meist schwerer zu bestimmen. Als Beispiel dient hier die Modellierung elastischer Randbedingungen mit Federn (anstelle zwischen einer festen Einspannung oder einer gelenkigen Lagerung zu entscheiden). Der Beitrag ermöglicht zukünftig objektive Vergleiche von Frequenzgängen und eine bessere Einschätzung eines Modells auf Basis des FRAC.
11:20	Simulationsgestützter Entwicklungsprozess zur frühzeitigen Eliminierung von Störgeräuschen Thomas Burkart, Marinus Luegmair, Christian Triebel [Abstract] Durch die hervorragende Dämmung heutiger Automobile - vor allem im Premiumsegment - drängen sich im Innenraum generierte Störgeräusche immer stärker in den Vordergrund. In Verbindung mit dem Ausbau der virtuellen Serienentwicklung schafft dies den Bedarf für eine zielgerichtete, und zuverlässige Simulationsmethode zur Störgeräuschprävention. Im Rahmen des Papers wird der dafür nötige Entwicklungsprozess - inklusive der für eine valide Simulation nötigen Prämissen - aufgezeigt. Der gezeigte mehrstufige Ansatz, zuerst die CAD-Daten auf Durchdringungen und mögliche Kontaktstellen zu sichten und anschließend diese zu einem FE-Modell für die simulative Störgeräuschbewertung aufzubauen, reduziert die in der Serie auftretenden Störgeräusche zuverlässig. Beim Aufbau des Simulationsmodells wird ein besonderes Augenmerk auf die Kinematik der Verbindungselemente und eine gute Abbildung der Dynamik gelegt. Im nächsten Schritt wird eine frequenzabhängige Anregung aufgegeben, um nicht nur die geometrischen Effekte sondern auch die Bauteilsteifigkeiten, Massen und Verbindungen mit berücksichtigen zu können. Das daraus resultierende Schwingungsverhalten wird mit Hilfe eines selbst programmierten Tools auf die Störgeräuschneigung untersucht, so dass die Stellen mit dem höchsten Klapper- Risiko identifiziert und anschließend über eine rein virtuelle Optimierung minimiert werden können. Dieser Prozess hilft, Interieur-Baugruppen schon im virtuellen Fahrzeug möglichst störgeräuschfrei zu bekommen um die hohen Kosten für die Störgeräuschbeseitigung nach Serienstart zu minimieren.
11:40	Simulation der inneren Struktur von Lärmschutzwänden mit der Finite Elemente Methode Paul Reiter, Reinhard Wehr, Harald Ziegelwanger [Abstract] Lärmschutzwände sind eine weit verbreitete technische Maßnahme zur Reduktion von Lärmemissionen des Straßen- und Schienenverkehrs. Die simulationsgestützte Vorhersage intrinsischer akustischer Eigenschaften (in Anlehnung an die in-situ Methoden zur Messung von Reflexionsindex, Schalldämmindex und Schallbeugungsindex) ermöglicht eine kostengünstige Produktoptimierung im Entwicklungsprozess von Lärmschutzwandelementen. Eine gängige Methode um den Beugungsindex mittels Computersimulation zu bestimmen, ist die Randelementemethode. Um jedoch den Reflexionsindex und den Schalldämmindex bestimmen zu können muss die innere Struktur der Lärmschutzwand berücksichtigt werden, wozu die Finite-Elemente-Methode (FEM) sehr gut geeignet ist. Um die Anforderungen der Prüfnormen ÖNORM EN 1793-5 (in-situ Reflexion) und ÖNORM EN 1793-6 (in-situ Schalldämmung) auch in Simulationen abzudecken, müssen diese bis zur Obergrenze des 5000 Hz Terzbands durchgeführt werden. In Kombination mit der umfassenden Abbildung des Messaufbaus ergibt sich ein hoher Rechenaufwand. Der Rechenaufwand kann durch Abbilden der periodischen Struktur eines Lärmschutzwandelements in eine Einheitszelle mit periodischen Randbedingungen reduziert werden. Das reduzierte FEM-Modell erlaubt die Simulation von feinen Strukturen und verschiedenen Materialien im Lärmschutzwandelement (z.B. Lochbleche und poröse Absorber). In diesem Vortrag wird die Herleitung des FEM-Modells und die Implementierung in der Open-Source-Software Fenics vorgestellt. Die Anwendung der Software auf ein konkretes Lärmschutzwandelement wird gezeigt. Die Ergebnisse werden mit einem analytischen Modell und mit realen Messwerten verglichen.

Numerische Akustik III

Numerische Akustik III

15:00	Validation of a Geometric Diffraction Model with Respect to Level-Time History Prediction Roland Schuster, Klaus Ehrenfried, Arne Henning, Claus Wagner [Abstract] Noise induced wake-up reactions strongly depend on single noise events, which are characterized by the maximum sound pressure level and the steepest slope of rise in level time-history. In this paper the applicability of the CNOSSOS-EU guidelines in terms of assessing the level-time history of moving sound sources is investigated. Generally, major changes in noise level occur due to shadowing effects. Therefore, the focus of the present investigation lies on the diffraction model, which distinguishes between three different diffraction cases: the partial diffraction, when the direct ray comes close to an edge, the single diffraction and the multi diffraction. All three diffraction cases are investigated in one scenario of a sound source passing-by a box. The results are compared to numerical simulations using a Discontinuous-Galerkin method. The comparison shows an overestimation of the level by the diffraction model in case of double diffraction and an underestimation in the single diffraction case. The deviation between the Discontinuous-Galerkin and the geometric model in case of partial diffraction is below 3 dB. In terms of level history, the geometric diffraction model shows an unrealistic discontinuity when the model switches between the single and double diffraction case. The jump is increasing with higher frequencies.
15:20	Transient Edge Tone Simulation with Convolution Quadrature Boundary Elements Peter Fiala, Péter Rucz [Abstract] In most cases, 2D transient edge tone simulations are carried out with finite elements, where modeling of the the transient behavior is straightforward, but the radiation condition is not properly fulfilled. As an alternative, the time domain boundary element method can be applied, where the main difficulty lies in the computationally intensive numerical integration and the infinite hold of the time domain Green’s function. However, by utilizing the Convolution Quadrature Method, the Laplace domain Green’s function of the 2D Helmholtz equation can be applied, resulting in an efficient technique for open space transient scattering problems. We present a weakly coupled time domain methodology, where the fluid flow in the vicinity of the edge is computed with TD finite elements. Lighthill sources are extracted in the Laplace domain, and the scattering problem is formulated with convolution quadrature BEM, where computation of the incident acoustic field is accelerated with fast integration methods. As a result, the acoustic response in the far field is given in the time domain. Transient effects, like the resulting sound due to variation of the incident flow velocity is investigated, and the simulation results are compared to acoustic finite element simulations.
15:40	Simulation komplexer dreidimensionaler Strukturen von Lärmschutzwandaufsatzelementen mittels quasi-periodischer Randintegralmethode Harald Ziegelwanger, Paul Reiter, Marco Conter [Abstract] Lärmschutzwände sind eine weit verbreitete technische Maßnahme zur Reduktion von Lärmemissionen des Straßen- und Schienenverkehrs. Die simulationsgestützte Vorhersage intrinsischer akustischer Eigenschaften (in Anlehnung an die in-situ Methoden zur Messung von Reflexionsindex, Schalldämmindex und Schallbeugungsindex) ermöglicht eine kostengünstige Produktoptimierung im Entwicklungsprozess von Lärmschutzwandelementen. Während zur Bestimmung des Reflexions- und Schalldämmindex der innere Aufbau von Lärmschutzwandelementen mittels Finite-Elemente-Methode simuliert werden muss, kann der Schallbeugungsindex unter Verwendung der Randintegralmethode (engl. boundary element method, BEM) bestimmt werden. Um Prüfnormen, wie die ÖNORM EN 16272:2014 (Anwendung im Bahnbereich), in der Simulation abzubilden, müssen Simulationen unter hohem Rechenaufwand bis 5 kHz durchgeführt werden. Der Rechenaufwand wird üblicherweise durch Vereinfachung auf die zweidimensionale BEM reduziert. Allerdings wird dadurch die Simulation auf Lärmschutzwände mit konstantem Querschnitt eingeschränkt. Ein interessanter Ansatz wurde in Fard et al. (2015) verfolgt. Hier wurde eine quasi-periodische BEM vorgestellt, welche die Simulation von dreidimensionalen Objekten mit periodisch wiederholendem komplexem Querschnitt erlaubt, den Rechenaufwand zugleich aber im Rahmen hält. In dieser Studie wird eine Implementierung der quasi-periodischen BEM gekoppelt mit der schnellen Multipolmethode vorgestellt. Die quasi-periodische BEM wird auf einfache dreidimensionale Objekte angewandt, mit analytischen Lösungen verglichen und evaluiert. Die Vorteile und Grenzen der Methode werden diskutiert und anhand der Anwendung auf verschiedene Lärmschutzwandaufsatzelemente gezeigt.
16:40	Schallstreuung eines “Penrose-Diffusors” Rafael Piscoya, Martin Ochmann [Abstract] Auf der Basis eines zweidimensionalen Penrose-Musters wird ein dreidimensionaler Penrose-Diffusor erstellt, indem die Penrose-Kacheln senkrecht zur Musterebene extrudiert werden. Das Ergebnis ist ein Gebilde mit zahlreichen dünnen Wänden über einem flachen Boden. Diese Wände erzeugen Hohlräume mit unterschiedlichen Grundflächen, die aber jeweils die gleiche Höhe aufweisen. Wenn nun eine Schallwelle den Diffusor trifft, erzeugen die schallharten Böden und Wände Reflexionen in verschiedenen Richtungen und erhöhen damit die Diffusivität des gestreuten Schalls. Das resultierende Schallfeld wird mit einer indirekten Randelementemethode berechnet, da die Seitenwände als unendlich dünn betrachtet werden. Da Diffusoren in der Praxis üblicherweise auf einer ebenen Fläche angebracht sind, werden diese entweder auf eine unendliche starre Wand gesetzt oder in eine solche fest eingebaut. Die Ergebnisse dieser beiden Konfigurationen werden mit den Ergebnissen der Diffusoren im Freifeld verglichen, weil die letztere Situation den meisten Messungen entspricht. Als einfallende Wellen werden zwei Wellenarten untersucht, eine ebene Welle und ein fokussierter Schallstrahl. Der fokussierte Schallstrahl wird mittels eines komplexen Monopols generiert. Ein komplexer Monopol ist eine Punktquelle, deren Quellposition einen imaginären Anteil hat und die Helmholtzgleichung erfüllt.
17:00	Efficient Aeroacoustic Simulations of Jet Engine Noise using GPU Acceleration Benjamin De Brye, Markus Brandstetter, Eloi Gaudry, Yves Detandt, Aurélien Mosson [Abstract] The computational cost of aeroacoustic simulations is driven by considerations on the highest frequency to be addressed, the size of the physical domain, the complexity of the mean flow supporting the acoustic propagation and finally, the noise source, the complexity of which increases with the frequency itself. Realistic jet engine simulations involve all these difficulties and therefore lead to a very challenging model in terms of size for the design and optimization of rear fan noise. To reduce the computational time, modern solvers are considering both optimized computational sequences through parallel solutions and optimization with respect to the hardware architecture. In this paper, a Discontinuous Galerkin method is selected for solving the linearized Euler equations in time-domain, which provides an element-wise storage well suited to efficient parallel solutions. Also, an emerging technique is to use the Graphical Processing Units (GPU) for accelerating computational operations. The paper presents these different optimizations to enhance the efficiency of the aeroacoustic simulations. Timings and computational requirements are presented in the paper as obtained by the commercial software Actran DGM. Interesting perspectives are given for larger models (higher frequencies, larger domains) as well as for the numerical design of new jet engine exhaust systems.
17:40	Estimation of the Main Fluid Flow Parameters of Strombolian Eruptions from Acoustic Measurements Juan Jose Pena Fernandez, Jörn Sesterhenn [Abstract] The same way that we can hear that the wind is blowing faster or slower, we can hear when pouring water from a teapot that the water is hot, due to the coupling between fluid mechanics and acoustics. In volcanology we do not have direct access to the fluid flow, so we look for another way to estimate the magnitudes we are interested in. The objective is to estimate the four main fluid flow parameters of real eruptions (nozzle pressure ratio, non-dimensional mass supply, Reynolds number and temperature ratio) from acoustic measurements. More than 10 000 eruptions have been recorded at the Mount Etna with an array of 3 microphones. The governing parameters were estimated using existing correlations in the literature. Furthermore, numerical simulations with the estimated parameters have been performed. Good agreement has been found between the acoustics radiated from the numerical simulations and the acoustics measured at the Mount Etna. Acoustic measurements of real eruptions were carried out estimating the governing parameters with the help of correlations from the literature. Numerical simulations of a starting free jet were performed with the estimated parameters and the radiated acoustics had a good agreement with the measured at the volcanoes.

Psychoakustik (Poster)

Psychoakustik (Poster)

10:00

Bandbreitenabhängige binaurale Lautheitssummation bei Normal- und Schwerhörenden Sven Herrmann, Dirk Oetting, Martin Hansen [Abstract] Der Anstieg der Lautheitswahrnehmung bei konstantem Pegel mit zunehmender Bandbreite wird als spektrale Lautheitssummation bezeichnet. Untersuchungen zur Abhängigkeit der binaurale Lautheitssummation von der Bandbreite gibt es deutlich weniger und führen zu unterschiedlichen Ergebnissen. In dieser Arbeit wurden Lautheitsvergleiche mit verschieden breitbandigen Signalen bei monauraler und binauraler Präsentation durchgeführt. Die Messungen wurden mit Normal- (NH) und Schwerhörenden (SH) durchgeführt. Die schmalbandigen und breitbandige Signale (u.a. oktav-breites, weißes und pinkes Rauschen, gleichmäßig anregendes Rauschen mit 1 und 9 Bark Bandbreite) wurden nach ihrer mittleren bewerteten Lautheit ausgewertet. Dabei konnte in NH gezeigt werden, dass die Lautheit monaural mit zunehmender Bandbreite ansteigt. Der Lautheitsanstieg war binaural jedoch deutlich ausgeprägter und zeigt eine zunehmende binaurale Lautheitssummation mit zunehmender Bandbreite. In SH war eine geringere monaurale spektrale Lautheitssummation zu beobachten, jedoch zeigte sich auch ein Anstieg der binaurale Lautheitssummation mit der Bandbreite, die teilweise höher war als in NH. In einer zweiten Messreihe wurden schmal- und breitbandige reale Signale aus dem Alltag verwendet (z.B. Zahnarztbohrer, Autohupe, Rasierapparat, Bachgeplätscher). Die Ergebnisse der realen Signale lassen sich nicht allein mit spektraler und binauraler Lautheitssummation erklären. Weitere Faktoren wie spektrale Energieverteilung und Anwesenheit von Amplitudenmodulation des Signals könnten eine wesentliche Rolle für das Lautheitsempfinden realer Signale spielen.

10:02

Comparison of Evaluation Methods for the Quality Assessment of Audio Signals Ulrike Sloma, Florian Schäfer [Abstract] When evaluating audio signals it is of high interest to assess not only the overall audio quality but also to ask about the composition of this overall quality. For this purpose relevant quality features, e.g. attribute and vocabulary lists, have been determined by several researchers. When evaluating the quality description of a set of audio signals with a few predefined quality features an appropriate evaluation design has to be found. The contribution presents a study in which two evaluation methods are compared to each other. One method presents the audio stimuli sequentially and ask for all defined attributes parallel, this is called single-stimulus-with-multiple-attributes method. The second method is a multi-stimulus-with-single-attribute method in which a group of audio signals is presented parallel and the participant has to rate them according to one attribute. The attributes are presented sequentially. Both methods use the same stimuli and attributes to make comparison possible. The comparison reveals similar outcomes for both methods. Differences in listening test time are found.

Psychoakustik II

Psychoakustik II

9:00	Messung und Modellierung von Maskierungsschwellen in der Zeit-Frequenz-Ebene Johannes Ziegler, Thibaud Necciari, Bernhard Laback [Abstract] Maskierungseffekte sind ein wichtiger Bestandteil der Audiodatenkomprimierung. Die Vernachlässigung unhörbarer Komponenten führt durch ein im Audiokodierer implementiertes Maskierungsmodell zu einer wesentlichen Reduzierung der Datenmenge. Bisherige Audiokodierer berücksichtigen üblicherweise Maskierungseffekte nur in der Frequenzebene. Es gibt auch Verfahren, die zusätzlich die Zeitebene einbeziehen. Dabei werden die in den Kodierern implementierten Modelle der Zeit- und Frequenzebene miteinander kombiniert. Es hat sich gezeigt, dass dies nur unzureichend effektiv ist. Dieser Beitrag erläutert die Methode und erste Ergebnisse zur Erhebung psychoakustischer Daten für die Entwicklung eines Zeit-Frequenz Maskierungsmodells. Maskierungsschwellen in der Zeit-Frequenz-Ebene wurden für kurze Gaußimpuls-Maskierer und -Testtöne für vier Maskiererfrequenzen (0,5, 1, 2 und 4 kHz, Bandbreite: 1 ERB, Dauer: umgekehrt proportional zur ERB) und zwei Pegel (40 und 60 dB SL) gemessen. Da es zeitaufwändig ist, alle benötigten Daten ausschließlich durch Hörversuche zu ermitteln, wurden die Versuche durch Simulationen mittels eines Gehörmodells ergänzt. Die Modellergebnisse wurden mit den Daten der Hörversuche auf Plausibilität geprüft. Für die Hörtests wurde ein im Vergleich zu traditionellen Methoden (z.B. 3-AFC) zeitsparendes adaptiertes Yes/No Verfahren (Lecluyse et al., 2009) verwendet. Potentielle Anwendungsmöglichkeiten liegen in der Implementierung der Ergebnisse in einen Audiokodierer. Dieses Projekt wird durch das FWF-Projekt ”POTION” (I 1362-N30) unterstützt.
9:20	Vergleich der Intensität zeitabhängiger Signale in der taktilen und auditiven Wahrnehmung Sebastian Merchel, Jing Dou, M. Ercan Altinsoy [Abstract] Die meisten natürlichen Schwingungssignale sind stark von der Zeit abhängig. Impulsartiger Schall oder Sitzschwingungen im Kraftfahrzeug sind typische Beispiele dafür. Die wahrgenommene Intensität solcher Signale ist ebenfalls eine Funktion der Zeit. Diese Arbeit beschreibt den Einfluss der Stimuluslänge sinusförmiger Vibrationsbursts auf die wahrgenommene Intensität von Sitzschwingungen. Die taktile Vibrationsstärke wird dabei im Vergleich zur auditiven Lautheitswahrnehmung diskutiert. In einem Experiment wurden vertikale Sitzschwingungen mit einer Frequenz von 40 Hz, 80 Hz, 160 Hz und 320 Hz untersucht. Die Länge der Teststimuli variierte zwischen 40 ms und 3000 ms. Die Aufgabe der Versuchsperson bestand darin mit Hilfe eines Drehreglers die Intensität der Testvibration an die Vibrationsstärke einer Referenz gleicher Frequenz anzupassen. Für die Referenz wurde eine Stimuluslänge von 1000 ms gewählt. Der Beschleunigungspegel für die Referenzvibration wurde 30 dB über der individuellen Wahrnehmungsschwelle festgelegt. Die Ergebnisse zeigen eine Abnahme der Vibrationsstärke mit abnehmender Burstdauer unterhalb eines Grenzwertes von 320 ms. Diese Daten helfen die Modellierung der taktilen Intensitätwahrnehmung zu verbessern. Ziel ist die Spezifikation der wahrnehmungsmäßig gültigen Maßeinheit für die Vibrationsstärke (vibration magnitude) M in vip analog zur Lautheit N in sone.
9:40	Wahrnehmungsmerkmale von breitbandigen Ganzkörperschwingungen im Vergleich zu sinusoidalen Ganzkörperschwingungen Robert Rosenkranz, Sebastian Gruschwitz, M. Ercan Altinsoy, Sebastian Merchel [Abstract] Im Alltag treten neben Geräuschen häufig auch Vibrationen in Form von Ganzkörperschwingungen (GKS) auf. Sobald beispielsweise. der Fahrer eines Fahrzeugs das Gaspedal betätigt, werden Vibrationen erzeugt, die vom Fahrer taktil u.a. wahrgenommen werden können. Diese GKS rufen bei Ihm bestimmte Wahrnehmungsmerkale hervor, welche in Form von Deskriptoren verbalisierbar sind. Die hervorgerufenen Wahrnehmungsmerkmale sind abhängig von den Eigenschaften des GKS-Signals. Bei bisherigen Untersuchungen wurden meist Wahrnehmungsmerkmale von sinusoidalen GKS betrachtet. In der vorliegenden Arbeit wurden nun die Wahrnehmungsmerkmale von breitbandigen, rauschartigen GKS näher untersucht. Dazu wurden Rauschsignale mit unterschiedlichen Bandbreiten und unterschiedlichen Mittenfrequenzen im Frequenzbereich von 1 Hz bis 500 Hz bei zwei Pegelstufen dargeboten. Zunächst nannten Probanden in einem freien Interview die bei ihnen durch diese GKS hervorgerufenen, signalbeschreibenden Wahrnehmungsmerkmale. Durch Korrelationsanalysen wurden die häufigsten Deskriptoren auf einen kleinen Satz von Deskriptoren reduziert. Schließlich wurden in einem zweiten Versuch bei wiederholter Präsentation der Stimuli diese Wahrnehmungsmerkmale auf ihre Ausprägungsstärke bewertet. Der Versuch zeigte interessante Zusammenhänge zu den Wahrnehmungsmerkmalen von sinusoidalen GKS. Diese Erkenntnisse ermöglichen eine genauere Modellierung der taktilen Wahrnehmung von GKS. Durch die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen GKS-Signalen und Wahrnehmungsmerkmalen könnten gezielt Vibrationen beispielsweise für virtuelle Umgebungen gestaltet werden.
10:20	Psychoakustische Beurteilung von Ventilatoren mit der Methode des semantischen Differentials Carolin Feldmann, Marc Schneider, Thomas Carolus [Abstract] Die Akustik gewinnt in der Entwicklung von Ventilatoren immer mehr an Bedeutung. Besonders in einer vergleichsweise ruhigen Umgebung werden Geräusche von Systemen mit Ventilatoren wie z.B. Lüftungs- oder Heizungsanlagen als störend empfunden. Eine Beurteilung durch Gesamtschalldruckpegel oder Schalldruckspektrum genügt zwar zur Negativauswahl, ist jedoch nicht hinreichend zur Beurteilung der Störungsempfindung. Ziel der Studie ist eine mehrdimensionale psychoakustische Beschreibung von Ventilatorgeräuschen. Hierzu wird ein semantisches Differential mit 37 Adjektivpaaren aufgebaut. Neben Geräuschen verschiedener Systeme, in denen Ventilatoren verbaut sind, werden auch die Geräusche isolierter Ventilatoren auf dem Prüfstand bewertet. Als Ergebnis werden aus den 37 Adjektivpaaren entscheidende Faktoren zur Beschreibung und Beurteilung von Ventilatorgeräuschen präsentiert. Daraus werden neben der Lautstärke weitere Einflussfaktoren wie spektrale Eigenschaften oder die zeitliche Struktur auf die Störempfindung ermittelt.
10:40	Lästigkeitsbewertung Verkehrssituationen im Hinblick auf unterschiedliche Antriebskonzepte Lisa Steinbach, M. Ercan Altinsoy [Abstract] Im heutigen städtischen Umfeld sind Bewohner permanent einem erhöhten Geräuschpegel ausgesetzt. Besonders Verkehrsgeräusche prägen die Geräuschkulisse in Städten stark. So fühlt sich mehr als die Hälfte der deutschen Bevölkerung von Verkehrsgeräuschen gestört oder sogar belästigt. Dabei ist zu beachten, dass Lärm ein Stressfaktor ist und sich negativ auf die Gesundheit der Menschen auswirken kann. Durch die derzeitige Elektrifizierung von Personenkraftfahrzeugen ist von einer Änderung der Verkehrsgeräusche in deutschen Innenstädten auszugehen. Ziel dieser Arbeit war die Bestimmung der Lästigkeit von realistischen Verkehrssituationen im Hinblick auf unterschiedliche Antriebskonzepte. Dabei wurden im Multimodalen Messlabor der TU Dresden typische Verkehrssituationen simuliert und über eine Wellenfeldsynthese dargeboten. Mit diesem System ist es möglich, virtuell eine realitätsnahe akustische Umgebung zu erzeugen und somit möglichst viele Störvariablen bei der Bewertung der akustischen Situationen auszublenden. Hierzu wurden sowohl reine Verbrennungs- und Elektrofahrzeuggeräuschsituationen als auch Mischszenarien beider Antriebskonzepte erzeugt. Im Rahmen einer Probandenstudie wurden Wahrnehmungsversuche durchgeführt, um die Unterschiede der empfundenen Lästigkeit zwischen den verschiedenen Geräuschszenarien - dominiert durch die jeweiligen Antriebskonzepte - darzustellen.
11:00	Psychoakustische Analyse der belästigenden Wirkung von Schnarchgeräuschen Hugo Fastl, Sonja Colen, Markus Fruhmann [Abstract] In psychoakustischen Experimenten wurde zum einen die belästigende Wirkung von in einem Schlaflabor aufgenommenen Schnarchgeräuschen beurteilt. Zum anderen wurden in jeweils getrennten psychoakustischen Experimenten die Lautheit, die Rauhigkeit, die Schärfe und die Schwankungsstärke der Schnarchgeräusche skaliert. Aus den subjektiven Bewertungen der vier untersuchten Hörempfindungen kann die belästigende Wirkung der Schnarchgeräusche recht gut vorhergesagt werden. Falls jedoch instrumentelle Simulationen von Lautheit, Rauhigkeit, Schärfe und Schwankungsstärke für die Prognose der belästigenden Wirkung der Schnarchgeräusche herangezogen werden, ergeben sich größere Abweichungen zwischen Prognose und subjektiv beurteilter Belästigung.
11:20	Wahrnehmungsbasierte Informationsanalyse von Wäschetrocknergeräuschen: Kann man hören, ob die Wäsche schon trocknen ist und wie sparsam die Maschine ist? M. Ercan Altinsoy [Abstract] In der heutigen Zeit sind Haushaltsgeräte nicht mehr aus dem alltäglichen Leben wegzudenken. Sie erledigen jede Menge Hausarbeit, wobei jedoch Geräusche entstehen, durch welche unsere Lebensqualität negativ oder positiv beeinflusst wird. Der Gegenstand dieser Studie ist die Geräusche von Wäschetrocknern. Zwei unterschiedliche Trocknertechnologien ”Kondensatortrockner und Wärmepumpentrockner” werden in den meisten Fällen verwendet. Beide Technologien weisen verschiedene Vor- und Nachteile auf. Abhängig von der Technologieart besitzt der Trockner verschiedene Schallquellen. Schall ist ein Informationsträger und Trocknergeräusche liefern an Nutzer verschiedene Informationen. In dieser Studie wurden zuerst die Wäschetrocknergeräusche aufgenommen. In einem nächsten Schritt wurden die Informationsinhalte wie Energiesparsamkeit oder Wäschetrockenheit, usw. von Geräuschen durch Hörversuche untersucht. Gleichzeitig wurden die psychoakustischen und signalbasierten Eigenschaften der Geräusche analysiert. Ziel war die Feststellung des Zusammenhangs zwischen den Signal- und psychoakustischen Parametern und den gelieferten Informationen.
11:40	Analyse, Synthese und perzeptiv-motivierte Kodierung von Schallsignalen für die zerstörungsfreie Prüfung Gaetano Andreisek, Sebastian Schädler, Bernhard Seeber [Abstract] Transiente Schallsignale, etwa solche, die durch einen impulsiven Stoß auf einem Objekt entstehen, sind Träger von objektspezifischen Eigenschaften, wie dessen Material oder Größe [Lutfi, R. A. (2008)]. Ebenfalls werden die Schallsignale im erheblichen Maße durch die Beschaffenheit der Erregerquelle (Hammerspitze, Münze, Fingerknöchel etc.) und die aufgebrachte Schlagkraft beeinflusst. Der Vortrag präsentiert eine Synthesemethode, mit der bestehende, transiente Schallsignale analysiert und durch exponentiell gedämpfte Sinustöne synthetisiert werden. Die Wahl der Sinustöne ist durch geschickte Ausnutzung von Vor- und Nachverdeckungseffekten des menschlichen Gehörs beeinflusst. Eine Reduzierung auf etwa 30 exponentiell gedämpfte Sinustöne kann bereits ein perzeptiv transparentes Syntheseprodukt erzeugen. Die Produkte erfahren Anwendung in der zerstörungsfreien Materialprüfung, bei der die transienten Schallsignale Informationen über den Materialzustand der abgeklopften Materialprobe liefern. Dabei können einzelne Parameter des Syntheseproduktes, wie etwa Amplitude, Dämpfung oder Frequenz der Sinustöne gezielt verändert werden, um deren Einfluss auf die Einschätzung des Materialzustandes aufgrund der akustischen Wahrnehmung zu quantifizieren. Basierend auf vorläufigen Ergebnissen wird ein Ausblick gegeben, welche physikalisch- und perzeptiv-akustischen Merkmale im Zusammenhang mit der Identifizierung von Fehlstellen in Rotorblättern von Windenergieanlagen stehen.

Raumakustik (Poster)

Raumakustik (Poster)

15:40	Suggestions for revision of ISO 3382 Michael Vorländer, Martin Guski [Abstract] Room acoustic quantities such as the reverberation time have two main fields of application: the description of the acoustic perception of humans and the physical description of the acoustical energy for further parameters (such as diffuse-field absorption, scattering coefficient, sound insulation). In both fields, precise measurements are essential. Therefore, measurement and calculation procedures for performances spaces are standardized in ISO 3382-1 from the year 2009. This paper gives an overview about recent scientific studies that investigate errors and external influences on room acoustic measurements and post-processed parameters. Modifications for the next revision of ISO 3382 are proposed to enhance the accuracy and repeatability of room acoustic measurements.
15:42	Optimal interior sound management for public and individual transportation systems: Evaluation of objective acoustic parameters Daniel Sadra, Thomas Kletschkowski [Abstract] Soundmanagement in Innenräumen von Transportsystemen wird unter verschiedenen Aspekten betrachtet: Zum einen aus psychoakustischer Sicht im Hinblick auf Kommunikation und zum anderen unter Gesichtspunkten, die sich bei der Beschallung von Räumen (durch z.B. Lautsprecher) ergeben. Die Anforderungen an die Sprachverständlichkeit ist maßgeblich durch das Zusammenspiel der Faktoren Sicherheit, Komfort und Privatsphäre definiert. Derzeit wird die Sprachverständlichkeit nach dem Festlegen des Designs anhand numerischer Simulationen oder experimenteller Untersuchungen ermittelt. Die Verknüpfung des Designs mit Optimierung der Sprachverständlichkeit ist derzeit nicht Stand der Technik Dies liegt einerseits an der Vielzahl der zur raumakustischen Simulation benötigten Parameter, die sich zum Teil nur mit erheblichem messtechnischem Aufwand erfassen (z.B. die akustischen Eigenschaften einzelner Oberflächen) lassen. Andererseits ist die Frage zu beantworten, auf Basis welcher objektiven Parameter die Optimierungsaufgabe definiert werden kann. In diesem Beitrag wird daher dargestellt, welche objektiven akustischen Parameter zur Charakterisierung der Sprachverständlichkeit herangezogen werden können. Diese werden für einen Beispielraum mit bekannten Absorptionseigenschaften berechnet. Eine Parameter- und Sensitivitätsstudie wird durchgeführt um Abhängigkeiten der Parameter untereinander sichtbar zu machen. In der Untersuchung werden Einflüsse der Anregung des Raumes, verschiedene Signaltypen und die Überlagerung mehrerer Quellen im Hinblick auf die Sprachverständlich untersucht.
15:44	Nachträgliche Raumakustik im Foyer Hannes Seidler [Abstract] Öffentliche Räume, die nicht unmittelbar der Kommunikation dienen, werden bei Sanierungen selten mit raumakustischen Maßnahmen versehen. Dennoch sind sie oft Aufenthaltsraum, Treffpunkt und nicht selten sogar Rahmen einer größeren Veranstaltung. Eingangshallen, Foyers und Kantinen sind für Menschen gedacht - sie sollen Empfang sein, auf das Gebäude einstimmen, Arbeitsplatz sein, Gespräche in kleinen Gruppen erlauben oder Kommunikation von Mitarbeitern und Gästen befördern. Am Beispiel eines Museums-Foyes, das in einem Industriegebäude Platz gefunden hat, wird eine charakteristische Planung beschrieben, wie sie ausgelöst wird, wenn Beschwerden der Mitarbeiter auf die fehlende raumakustische Ausstattung hinweisen. Vor allem mit Blick auf die Unterschiede von bisheriger und neuer DIN 18041 werden aus den Messungen die Ziel-Kenngrößen abgeleitet und drei Entwürfe vorgestellt, die optische, konstruktive und ökonomische Vorgaben erfüllen müssen. Die akustische Bewertung der Varianten zeigt deutliche Unterschiede für Räume der Gruppe B (Hörsamkeit über geringe Entfernungen) in Abhängigkeit von der gewählten Normung.

Raumakustik II

Raumakustik II

11:00	Detection of Colouration in Rooms by use of Cepstrum Technique Jens Holger Rindel [Abstract] Colouration is an unwanted effect in rooms for speech and music. While very easy to hear when present, it is difficult to measure objectively. Examples of colouration problems include orchestra stages with suspended overhead reflectors, meeting rooms and talks studios with parallel hard walls. The cepstum technique is suggested as a method that can indicate a possible problem with colouration. The method has been applied successfully to a number of examples not only with measurements, but also by analysis of simulated impulse responses.
11:20	Vermeidung störender Mehrfachreflexionen Sebastian Goossens, Roman Stumpner, Jörg Hör [Abstract] Parallele reflektierende Flächen führen zu Mehrfachreflexionen, die sowohl die Kommunikation als auch Mikrofonaufnahmen beeinträchtigen können. In Aufnahme- und Regieräumen werden durch Schrägstellung reflektierender Flächen (z.B. Regiefenster) Mehrfachreflexionen vermieden. Häufig stehen einer in jedem Fall ausreichenden Schrägstellung der reflektierenden Flächen konstruktive und wirtschaftliche Gründe entgegen. Daher wurde sowohl durch Experimente im reflexionsarmen Raum als auch unter Einsatz von Computersimulationen und Auralisationen der Zusammenhang zwischen hörbaren Mehrfachreflexionen, Neigung der reflektierenden Fläche und den Raumabmessungen untersucht. Zudem haben der äquivalente Dauergeräuschpegel im Raum, die Nachhallzeit und der Mikrofonabstand einen Einfluss auf die Wahrnehmbarkeit der Reflexionen.
11:40	Orchestra Rehearsal Rooms - Requirements on Volume, RT and Loudness Margriet Lautenbach, Martijn Vercammen, Klaus-Hendrik Lorenz-Kierakiewitz [Abstract] In Germany, a lot of orchestra’s have a rehearsal room with a rather limited volume and/or a restricted height. This becomes quite a restrained as orchestra’s increasingly are refrained from the opportunity to rehearse on the stage of their home town concert hall. In order to rehearse on sound quality, balance and playing in time, the acoustical conditions in the rehearsal should not differ too much from the conditions in a concert hall. This means that the rehearsal halls should not be too loud, have a decent frequency response, early reflections and reverberation time Also European legislation on sound load (levels and duration) for working conditions is important in order to reduce the loudness in an orchestra rehearsal room. With lot of very different orchestra rehearsal rooms (Essen, Cologne, Hannover, Amsterdam, Berlin) a proposal will be given for minimum criteria, which leads to a minimum volume requirement.
15:00	On the influence of different scattering implementations on the sound level distribution and reverberation time within sound particle simulations Stefan Weigand, Uwe Stephenson [Abstract] Real surfaces are neither ideally smooth nor infinite. Both, scattering by roughness and edge diffraction cause impinging sound waves to reflect not only specularly but to deflect some energy in other directions. The scattering coefficient as defined in ISO 17947-1 is a measure for how much energy is deflected by the surface from specular direction (ratio of diffusely reflected energy to totally reflected energy). Scattering plays an important role in energetic room acoustic computer simulations, as reverberation times may drastically depend on it. The scattering coefficient is used to somehow interpolate between specular and completely diffuse reflection according to Lambert’s cosine law. Although scattering patterns in general are much more complicated, this simplification is satisfying in most cases. However there are several options to implement scattering in an algorithm. Here, approaches different in interpolation strategies and choice to split up or not are compared regarding sound level distribution on a hemisphere above the scattering surface as well as changes in reverberation time for a rectangular room. Computation time and efficiency are investigated, too, as well as general benefits and drawbacks. Evaluation is done for different surface sizes, different scattering coefficients and different numbers of impinging sound particles.
15:20	Herleitung einer äquivalenten Nachhallzeit für gleiche Sprachverständlichkeit im Nahfeld wie im diffusen Schallfeld Uwe Stephenson [Abstract] Bekanntlich steigt bei gleicher Nachhallzeit die Sprachverständlichkeit nahe der Quelle. In der gerade überarbeiteten DIN 18041 wurden deshalb für Räume nur für Nahfeld-Kommunikation meist implizit höhere maximale Nachhallzeiten als allgemein angegeben - ohne quantitative Begründung. Diese soll hiermit geliefert werden. Dazu wird mit den Annahmen der statistischen Nachhalltheorie das Raummittel des Deutlichkeitsgrades als Funktion von Nachhallzeit, Abstand und Raumvolumen aus gemittelten energetischen Impulsantworten abgeleitet, für das diffuse wie für das semi-diffuse Schallfeld (bei dem der Direktschall separat vom Diffus-Schall der Reflexionen betrachtet wird.) Hierzu wird vor allem die räumlich mittlere Ankunftszeit des Direktschalls und erster Reflexionen abgeschätzt. Durch Gleichsetzung der Deutlichkeitsgrade und Inversion der Gleichungen wird eine ”äquivalente Nachhallzeit” für gleiche Sprachverständlichkeit im Nahfeld hergeleitet, wie sie ehemals durch Angabe einer maximalen Nachhallzeit fürs Diffusfeld angestrebt war. Dazu wird eine einfache Näherungsformel entwickelt. Die äquivalenten Nachhallzeiten steigen naturgemäß mit sinkenden Abständen und sind bei Abständen nahe dem Hallradius wesentlich größer. Die Zusammenhänge werden grafisch dargestellt.

Sprachakustik

Sprachakustik

9:00	Frequency-dependent Speaker Detection using a Microphone Array Jürgen Freudenberger, Simon Grimm [Abstract] Many speech processing systems require a voice activity detection (VAD), e.g., for noise reduction, speech coding or automatic speech recognition. However, many VAD algorithms assume that there is only a single speech source. In order to support multiple speakers it is desirable to distinguish speech sources. In this work we propose a method to detect the active speaker for each time-frequency point, where a speech source is associated with a position dependent beamformer. The proposed detector produces a binary time-frequency mask for each speaker that indicates voice activity. This detection is based on a statistical model where the speech signals as well as noise signals are assumed to be multivariate Gaussian random variables in the Fourier domain. Based on this model we derive a maximum-likelihood detector for the active speaker. The decision is based on the a posteriori signal to noise ratio (SNR) of a speaker dependent max-SNR beamformer.
9:20	Evaluierung eines Ansatzes zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit von Stereosignalen im Rundfunk Theresa Liebl, Michael Weitnauer, Michael Meier [Abstract] Im Rahmen des EU-geförderten Projektes HBB4ALL wurde ein Verfahren entwickelt um die Sprachverständlichkeit von typischen und fertig produzierte Stereosignalen aus dem Rundfunkumfeld zu verbessern. Die Zielgruppe umfasst hier sowohl Hörgeschädigte mit Hörgerät, als auch Betroffene ohne Hörhilfe, die nur eine leichte bis mittlere Hörschädigung haben. Dafür werden je nach Gruppe unterschiedliche Signalbearbeitungsschritte angewandt. Die verschiedenen Varianten wurden in einem Hörversuch sowohl von Probanden mit Hörgerät als auch von Probanden ohne Hörhilfe bewertet. Dabei wurde eine neue Methodik angewandt, welche die Nachteile bisher benutzter Methodiken aus früheren Hörversuchen, beispielsweise nach ITU-R BS. 1284, kompensieren soll. Neben dem Vergleich der Bearbeitungen zu einer versteckten Referenz können mit dieser Methodik ebenfalls Präferenzen erfasst werden. Eine etwaige Beeinflussung der Ergebnisse durch Erinnerungseffekte bei Wiederholungen wird verhindert. Dafür muss das Testmaterial jedoch speziellen Anforderungen entsprechen. Diese Arbeit stellt neben den Ergebnissen des Hörversuches auch die angewandte Methodik vor.
9:40	Künstliche akustische Bandbreitenerweiterung: Spektrale und temporale Einhüllende Thomas Schlien, Peter Vary [Abstract] Trotz der immensen technischen Fortschritte in den letzten Jahrzehnten ist die akustische Bandbreite beim Telefonieren heute größtenteils noch auf den Bereich zwischen 50 Hz und 3,4 kHz beschränkt. Langsam wird zwar die Breitbandtelefonie unter dem Namen ”HD Voice” eingeführt, die den Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 7 kHz berücksichtigt, aber leider sind die nötigen Voraussetzungen dafür selten gegeben. Z.B. müssen sich im Mobilfunknetz beide Teilnehmer beim selben Provider und im UMTS Netz befinden. Aus diesem Grunde ist bis zur vollständigen Verbreitung von ”HD Voice” eine Übergangstechnologie wünschenswert, die Akzeptanz und Verbreitung fördert. Die künstliche akustische Bandbreitenerweiterung kann diese Anforderung erfüllen und erweitert mit Hilfe von statistischen Modellen und Methoden auf Basis des Modells der Spracherzeugung das Schmalbandsprachsignal zu ”HD Voice”. Dabei wird das Signal im Erweiterungsband 4-7 kHz mit einem Quelle-Filter Modell erzeugt. In der Literatur wurde stets die Genauigkeit der zu schätzenden spektralen Einhüllenden (Filter) hervorgehoben, während die Erzeugung des Anregungssignals (Quelle) als relativ unkritisch eingestuft wurde. Er zeigt sich, dass die von typischen Bandbreitenerweiterungsalgorithmen erzeugten störenden Artefakte nicht durch eine perfekte spektrale Einhüllende entfernt werden können und daher ein neuer Ansatz zur Erzeugung des Anregungssignales nötig ist. In diesem Zusammenhang wird die besondere Bedeutung der temporalen Einhüllenden aufgezeigt.
10:00	Akustische Herausforderungen für interaktive Gruppenkommunikation Janto Skowronek, Alexander Raake [Abstract] Moderne Sprachkommunikation geht heutzutage weit über das klassische Telefonieren hinaus. Insbesondere Mehrpersonenszenarien stellen eine stetig an Bedeutung gewinnende Art der Telekommunikation dar. Dabei stehen Entwickler vor neuen Herausforderungen um den steigenden Erwartungen der Nutzer gerecht zu werden. Die Gewährleistung einer möglichst natürlichen Interaktivität der Gruppe ist hier besonders hervorzuheben. Betrachtet man die akustischen Herausforderungen (Lautstärkeanpassung, Echo, Umgebungsgeräusche, Nachhall), sowie die zwischenmenschlichen Kommunikationsprozesse, so muss zwischen zwei Arten von Mehrpersonenszenarien unterschieden werden. In dem einen Szenario sind mehr als zwei Orte miteinander verbunden, und an jedem Ort befindet sich nur eine Person. In dem anderen Szenario sind zwei oder mehr Orte verbunden, aber an mindestens einem Ort befinden sich mehr als eine Person. Im ersten Szenario müssen die akustischen Probleme für eine Sprecher- und Hörerposition im Raum gelöst werden, im zweiten Szenario für mehrere Sprecher- und Hörerpositionen. Zudem repräsentiert das erste Szenario ein Mehrpersonengespräch, welches ausschließlich über ein System läuft, während im zweiten Szenario eine gemischte Kommunikation über ein System und Face-To-Face stattfindet. Dieser Konferenzbeitrag hat das Ziel, neue Forschungsrichtungen aufzuzeigen und anzustoßen. Ausgehend von den bisherigen Arbeiten der Autoren zu den kommunikativen Aspekten im ersten Szenario, betrachtet der Beitrag die kommunikativen und akustischen Herausforderungen beider Szenarien und identifiziert mögliche Lösungswege.
10:20	Diplophonie - Definitionen, Modelle und Detektion Philipp Aichinger, Anna Fuchs [Abstract] Stimmerkrankungen (Dysphonien) können zu Arbeitsunfähigkeit oder sogar sozialer Isolation führen. Um diese Problematik zu adressieren, werden valide Deskriptoren zur medizinischen Behandlungsindikation und Behandlungseffektmessung benötigt. Diplophonie ist ein schwerwiegendes und häufig missverstandenes Anzeichen einer Stimmerkrankung, bei dem zwei Tonhöhen simultan im Stimmklang auftreten. Je nach Ursache werden diplophone Patienten logopädisch therapiert oder einem chirurgischen Eingriff unterzogen. In der gängigen klinischen Praxis wird Diplophonie auditiv durch den behandelnden Arzt festgestellt, was aus Sicht der evidenzbasierten Medizin und der wissenschaftlichen Methodik problematisch ist. Ziel ist daher die Entwicklung einer automatischen Methode zur Detektion von Diplophonie. Es wurden Stimmlippen-Hochgeschwindigkeitsvideos und simultane Tonaufnahmen von 120 Personen gemacht. 40 dieser Personen hatten einen normalen Stimmklang, 40 waren diplophon und 40 hatten andere Dysphonien. Das neu entwickelte Diplophonie Diagramm ist die beste verfügbare Methode zur automatischen Detektion von Diplophonie. Es basiert auf Modellstrukturoptimierung, Audiowellenformmodellierung und Analyse-durch-Synthese, was eine angemessenere Beschreibung diplophoner Signale zulässt als konventionelle Deskriptoren. Bei Verwendung einer schwergradig dysphonen Negativgruppe liegt die erreichte Klassifizierungsgenauigkeit bei 87.2 %, während konventionelle Deskriptoren für diesen Anwendungsfall versagen. Zudem visualisiert das Diplophonie Diagramm als einzige verfügbare Methode physiologisch interpretierbare Maßzahlen bei Diplophonie.

Sprachakustik (Poster)

Sprachakustik (Poster)

10:40	Sprachaktivitätserkennung basierend auf Deep Neural Networks für Anwendungen in Film und Fernsehen Niko Moritz, Jakob Drefs, Hannah Baumgartner, Jan Rennies-Hochmuth [Abstract] Im Bereich Film und Fernsehen ist häufig eine automatische Bewertung der Sprachverständlichkeit wünschenswert, die jedoch mit heute verfügbaren Werkzeugen nicht allgemeingültig realisierbar ist. Eine wesentliche Voraussetzung hierfür ist es die Anteile des Audiomaterials mit aktiver Sprache zuverlässig zu erkennen. In diesem Beitrag wird daher eine auf deep neural networks (DNN) basierende, automatische Erkennung von Sprachaktivität mit authentischem Fernsehaudiomaterial evaluiert. Dabei werden zwei grundsätzliche Anwendungsfälle unterschieden: im ersten, vermeintlich einfachen Anwendungsfall werden Stems analysiert, die als Sprach- Stem kategorisiert sind, d.h. nur Sprachanteile enthalten sollten, aufnahmebedingt jedoch auch Störgeräusche enthalten können. Im zweiten Anwendungsfall werden gemischte Audiosignale analysiert, die aufgrund der extrem großen Variabilität von möglichen Nebengeräuschen in Film und Fernsehen (Musik, Effekte, Nachhall, Atmosphäre) eine besondere Herausforderung darstellen. Im vorgestellten DNN-basierten Ansatz zur Sprachaktivitätserkennung werden zwei Möglichkeiten untersucht, um die zeitliche Dynamik von Sprache mit einem DNN zu verarbeiten. Im ersten Fall wird Vorwissen über die menschliche Verarbeitung von Amplituden-Modulationsfrequenzen ausgenutzt, im zweiten Fall werden die zeitlichen Eigenschaften von Sprache ausschließlich über maschinelle Lernverfahren erlernt. Der Vergleich des neu entwickelten Ansatzes mit etablierten Verfahren zeigt, dass besonders bei instationären Nebengeräuschen eine erhebliche Verbesserung der Erkennungsleistung erreicht werden kann, was zukünftig als Vorstufe zur verbesserten Messung der Sprachverständlichkeit eingesetzt werden soll.
10:42	Rhythm Description for Music and Speech Using the Beat Histogram with Multiple Novelty Functions: First Results Athanasios Lykartsis, Stefan Weinzierl [Abstract] We present our results for the rhythmic description of music and speech using features based on beat histograms. In both cases, we used multiple novelty functions in order to capture the periodicity properties and special rhythmic patterns of speech and music. The task in the case of music analysis was music genre classification, whereas in speech analysis, it was language identification, both of which have similar goals in their respective areas. First results show that the features are useful and provide high accuracy in both cases, considering that only rhythm is taken into account. The best performing features in both cases are such based on temporal trajectories resulting from very distinctive spectral properties (such as spectral flux), but there are also content-specific features being specific to one modality (e.g. fundamental frequency in speech) among the most informative ones. Although the use of signal-based, low-level features for rhythmic features for music and language classification shows promising results, future work will have to focus on the interpretability of the features and their relation to higher-level structures as well as the use and development of more refined rhythm description methods in order to capture specific rhythmic patterns.
10:44	Influence of Packet Loss and Double-Talk on the Perceived Quality of Multi-Party Telephone Conferencing with Binaurally Presented Spatial Audio Reproduction Maxim Spur, Dennis Guse, Janto Skowronek [Abstract] In this paper, we investigated how the perceived quality of a telephone conferencing system with spatial sound reproduction is affected by packet loss degradation and double-talk. We conducted a listening-only experiment investigating the impact of packet loss, when two speakers either speak in sequence or concurrently. Regarding packet loss the results show that subjects are able to differentiate between different degrees of packet loss, i.e. larger amounts of loss results in a lower perceived quality. These findings are in line with packet loss on non-spatial single-channel telephony, and they show that quality assessment methods for conventional telephony are also applicable for spatial audio scenarios. In addition, the results show that participants were able to discern which of two speakers’ connections were affected by packet loss. Furthermore, the presence of double-talk significantly improved the subjective quality ratings of the impaired conditions compared to alternating speech. Nevertheless, the impaired double-talk conditions were rated lower than the unimpaired conditions, showing that the degradation as such is still perceived. This leads to the conclusion that double-talk makes degradations on individual connections less apparent, which suggests for future work that the benefit of spatialization in double-talk situations reduces the impact of impairments affecting individual speakers.
10:46	Wind Noise Detection: Signal Processing Concepts for Speech Communication Christoph Nelke, Peter Jax, Peter Vary [Abstract] The acoustic signal induced by wind during recordings of speech signals can be a severe problem for many applications, e.g., for mobile phones, video recordings or hearing aids. Due to the dimension and design constraints, many devices for these applications do not offer space for the use of wind shields. Therefore, it is necessary to combat the acoustic noise in the captured signal by digital signal processing techniques. The first step towards the reduction of an undesired noise component in a speech signal is a detection of segments with wind noise activity. The detection must be capable to quickly adapt to the non-stationary signal characteristics of wind noise. In this paper two new wind detection concepts are presented. The first algorithm is based on the short-term offset introduced by wind noise in a recorded signal and the characteristic spectral shape of wind noise is exploited in the second approach. Both proposed methods are compared with known approaches from literature in terms of their accuracy using real wind noise recordings. All considered algorithms are implemented in real-time processing schemes working in the short-term frequency domain. This is realized by an overlap-add structure, which is widely used for digital speech processing procedures.
10:48	Non-intrusive Estimation of the Perceptual Dimension Coloration Gabriel Mittag, Friedemann Köster, Sebastian Möller [Abstract] In this article, we present a new method for the non-intrusive quality estimation of transmitted speech. The proposed method provides diagnostic information and facilitates the evaluation of speech telephony services. For diagnostic information the approach of assessing perceptual quality-relevant dimensions is used. One of these quality dimensions is the Coloration that describes degradations resulting from frequency response distortions, like bandwidth limitations. As part of the new method, a non-intrusive parametric coloration estimator is presented. The estimator is trained on two and tested on three independent subjective databases. Additionally, the performance of the estimator is compared to the diagnostic intrusive quality estimator DIAL (Diagnostic Intrusive Assessment of Listening quality). The results show that the estimator provides a high reliability level, indicating the applicability and the value of the proposed estimator for diagnostic enhancement.
10:50	Recent Improvements to Neural Network based Acoustic Modeling in the EML Transcription Platform Volker Fischer [Abstract] In the past decade, automatic speech recognition has benefited tremendously from the use of deep and - more recently - recurrent neural networks for both acoustic and language modeling. However, while continuing improvements in word error rates are reported for the use of more and more hidden layers in acoustic modeling, this approach may be infeasible for applications that cannot rely on the computational power of server machines and/or floating point acceleration units such as GPUs. Therefore, in this paper we investigate acoustic modeling techniques for rather shallow neural network architectures that are designed to seamlessly support a broad variety of speech driven applications. The methods involved encompass the randomization of input features via vocal tract length perturbation (VTLP) as well as the incorporation of additional features derived from neural network based speaker classification. We further report on the use of gender dependent neural network target states and the use of improved Hidden Markov Model state priors. For both TANDEM and hybrid acoustic models all methods are evaluated on a publicly available speech data base.
10:52	[Abstract] Objective Communication disorders negatively affect the academic curriculum for students in higher education. Acoustic analysis is an objective leading tool to describe these disorders; however the amount of the acoustic parameters makes differentiating pathological voices among healthy ones not an easy task. The purpose of the present paper was to present the relevant acoustic parameters that differentiate objectively pathological voices among healthy ones. Methods Pathological and normal voices samples of /a/, /i/ and /u/ utterances, of 400 students were recorded and analyzed acoustically with PRAAT software, then a feature of acoustic parameters were extracted. A statistical analysis was performed in order to reduce the extracted parameters to main relevant ones in order to build a model that will be the basis for the objective diagnostic. Results Mean amplitude, jitter local absolute, second bandwidth of the second formant and Harmonic-to-Noise Ratio (HNR)); are relevant acoustic parameters that characterize pathological voices among healthy ones. A training model was built and simulated on Matlab, and a comparison between HMM (Hidden Markov Model) and KNN (K- Nearest Neighbors) classification methods were done. Conclusion Through the identified parameters, we can objectively detect pathological voices among healthy ones for diagnostic purposes.
10:54	Vergleich von Smartphone-Apps zur Hörunterstützung mittels verschiedener Evaluationsmethoden Magdalena Scholz, Volker Hohmann, Andreas Volgenandt, Jan Rennies-Hochmuth [Abstract] Etwa 17% der deutschen Bevölkerung haben ein eingeschränktes Hörvermögen, wobei nur ein geringer Teil mit Hörgeräten versorgt ist. Für den großen Anteil Unversorgter gibt es verschiedene Ursachen. Zwei davon sind die Kosten der Hörgeräteanschaffung und das Stigma, welches Hörgeräten noch anlastet. In dieser Hinsicht stellen Apps zur Hörunterstützungs eine mögliche Alternative dar. Bisher existieren jedoch nur wenige systematische Untersuchungen zur Wirksamkeit unterschiedlicher Apps bzw. zur Frage, welche Testverfahren zur App-Evaluation besonders geeignet sind. In dieser Studie wurden vier Apps mit deutlich verschiedenen Bedienkonzepten mittels vier verschiedener Methoden hinsichtlich der Wirkung ihrer Signalverarbeitung und Usability getestet. Es wurden 50% Sprachverständlichkeitsschwellen im Störgeräusch mit dem Oldenburger Satztest gemessen. Die individuelle Wahrnehmung der Probanden hinsichtlich Usability, Auswirkung und Klang wurde in einem Fragebogen ermittelt. Anschließend wurde eine blinde, skalenbasierte Klangbewertungsmessung durchgeführt. Hierfür wurden Kunstkopfaufnahmen der Stimuli verwendet, welche mit den von dem jeweiligen Probanden gewählten App-Einstellungen erstellt wurden. Die Ergebnisse von zehn Probanden mit leicht bis mittelgradigem Hörverlust weisen jeweils eine große Streuung auf. Der Einfluss der einzelnen Apps auf die 50%-Sprachverständlichkeitsschwellen, das Nutzerverhalten bei der App-Anwendung, sowie auch die Klangbewertungen waren von Proband zu Proband stark verschieden, so dass nur einige der Probanden von den untersuchten Apps profitierten.
10:56	Audio-Visuelle Qualität: Zum Einfluss des Audiokanals auf die Videoqualitäts- und Gesamtqualitätsbewertung Falk Schiffner, Sebastian Möller [Abstract] Audio-visuelle Kommunikationsdienste sind heute weit verbreitet. Diese Dienste werden u.a. mittels Qualitätsurteilen evaluiert und auf deren Grundlage verbessert. In diesem Zusammenhang soll untersucht werden, wie sich die wahrgenommene audio-visuelle Qualität zusammensetzt. Da Videotelefonie multimodal ist, stellt sich die Frage, wie sich die Modalitäten (Audio & Video) hinsichtlich der wahrgenommenen Qualität beeinflussen. Von Interesse ist für uns, ob der Audiokanal einen Einfluss auf die Videoqualitätsbewertung ausübt. Wir stellen die Ergebnisse unserer Studie zur Ermittlung des qualitätsrelevanten Wahrnehmungsraums für Video vor. Es wurde ein subjektiver Qualitätsversuch durchgeführt; in dem typische Szenen aus der Videotelefonie (Kopf-Schulter-Szene) verwendet wurden. Im ersten Teil des Versuchs wurde nur das Video dargeboten und für unterschiedliche Störungen im Videosignal die Qualität beurteilt. Im zweiten Teil des Versuchs wurden die Szenen zusätzlich mit dem dazugehörenden Sprachsignal versehen und die Audio-, Video- und Gesamtqualität beurteilt. Die Ergebnisse zeigen den Einfluss unterschiedlicher Videostörungen auf das Qualitätsurteil. Weiterhin wird gezeigt wie sich die Audio-, Video- und Gesamtqualitätsbewertung untereinander verhalten. Es wird gezeigt, dass der Nutzer in der Lage ist, die Audio- und Videomodalität getrennt zu bewerten. Dies erlaubt Rückschlüsse über den Prozess zur Qualitätsurteilsbildung. Diese Studie stellt die Grundlage für weitere Studien, für die Entwicklung eines wahrnehmungsbasierten Schätzers für audio-visuelle Qualität, dar.
10:58	Gender Differences of the glottal excitation signal in running speech Anna Fuchs, Julia Ziegerhofer, Martin Hagmüller [Abstract] Human speech production can be described with a source-filter model. Within this model the voiced source signal is represented using the glottal excitation, i.e., the moving vocal folds. The filter is characterized by the vocal tract. When the articulators are moving to generate speech, the coefficients of the corresponding vocal tract filter are changing. Previous literature already identified gender differences in the glottal excitation signal for sustained vowels. One key parameter is the open quotient (OQ). Female speech is known to be breathier than male speech. Therefore, OQ is a good parameter to distinguish between female and male speech. Within this work we want to verify previous findings and want to investigate whether they still hold in running speech. Furthermore, we carry out an experiment where we exchange excitation signal and vocal tract parameters of male and female speaker where we fix the fundamental frequency. As a result we want to find out, whether OQ is a suitable parameter to change the gender of a speaker in simulations. Within this work we want to investigate the influence of glottal excitation signal on the discrimination between gender and its contribution to the identity of the speaker.
11:00	Lombard speech database for German language Michal Soloducha, Alexander Raake, Frank Kettler, Peter Voigt [Abstract] In the scope of the presented work a German speech database has been created that will be published online for further reuse. Lombard speech was stimulated during recordings by presenting the overall 8 German native speakers (4 male, 4 female) with three different noise conditions via headphones, causing different degrees of the typical raised voice volume, specifically stressed speech (pitch, timing, timbre). The noise stimuli used during recordings is an artificially created babble speech consisting of multiple overlaid speech recordings, and is characterized by a good compromise between stationarity and naturalness. Due to the applied headphone presentation, the speech recordings do not include the noise stimuli, and may be mixed with different types of noises in the post-processing phase. Such a material can be used for a variety of subjective and instrumental tests addressing speech in noisy conditions. The poster presents the recordings with practical demonstrations and highlights some relevant use cases.

Virtuelle Akustik I

Virtuelle Akustik I

9:00	Bestimmung von Beugungsparametern für die Echtzeit-Auralisierung in urbanen Räumen Jonas Stienen, Michael Vorländer [Abstract] In der Auralisierung von Außensituationen spielt die Beugung von Schall eine entscheidende Rolle. Gerade in bebauten Gebieten, in denen der Direktschall nicht Teil des Transferpfades von einer Quelle zu einem Hörer ist, kann dieser Effekt häufig vernommen werden. Zur Berechnung der Schallbeugung um eine oder mehrere endlich oder unendlich ausgedehnte Objektkanten existieren Näherungslösungen, die ausschließlich mit Mitteln der Geometrischen Akustik berechnet werden und ein Betragsspektrum oder eine Impulsantwort liefern. Unabhängig von der Berechnung der Beugungsfilter des akustischen Transferpfades soll vielmehr betrachtet werden, wie die benötigten Eingabeparameter während einer interaktiven Echtzeit-Auralisierung bestimmt werden können. Quell- und Hörerposition, umgebende bewegliche Objekte und die statische Geometrie des urbanen Raums werden verwendet, um deterministisch Parameter in geeignete Datenstrukturen zu überführen, die zur Beugungssimulation benötigt werden. Leistungsfähigkeit und Abbruchbedingungen im Kontext der Echtzeitfähigkeit werden zur Diskussion gestellt.
9:20	Moving sound source simulation using beamforming and spectral modelling for auralization Fanyu Meng, Frank Wefers, Michael Vorländer [Abstract] Moving sound source auralization has already been carried out for aircrafts, cars and trains. The sound source synthesis basically consists of forward and backward methods. The forward method is based on a priori knowledge of the source, e.g. its physical mechanism of generation and spectral data to obtain the source signal, while the backward method acquires the signal by inverting the propagation procedure (directivity, Doppler Effect, spherical spreading etc.) from a recording. This paper utilizes beamforming as the backward method to synthesize the moving source signal in the case of beforehand unknown source information. A simple inverse propagation algorithm is not feasible when it comes to multiple sources perceived by the listener due to the different transmission paths from the sources to the listener, which leads to the application of beamforming. It is conducted on the de-Dopplerized signals from the microphone array recordings to localize the sources and reconstruct the source signals. With the reconstructed source spectra, source synthesis is implemented by spectral modelling through separately synthesizing tonal and broadband components. This research finds its application in the auralization of pass-by cars and trains.
9:40	Impact of Doppler Effect, Echo and Reverberation on the Externalization and Plausibility of Binaural Rendered Moving Sound Sources Presented via Headphones Song Li, Sanam Moghaddamnia, Jürgen Peissig [Abstract] In this work, different virtual 3D audio scenarios with various moving sound sources and parameter setups (combinations of Doppler effect, echo and reverberation) were simulated. The basic principle to create these scenarios presented by headphones is to filter a monophonic sound source with a Head-Related Transfer Function (HRTF). The HRTF, measured in free field, contains acoustic cues (ITD, ILD) for sound localization in horizontal plane. Air- and wall absorption, echoes (1st reflection with two walls) and late reverberation were implemented to simulate the acoustical environment. The inverse-square law was implemented as a cue for the auditory distance perception. The HRTFs were interpolated according to the time-varying incidence angle between the sound source and the receiver in order to render a virtual moving source. The resulting Doppler effect was realized using a ”time-varying delay line”. The air absorption and echoes were realized by a distance-dependent low-pass filter and the image-source method, respectively. To simulate the reverberation we used exponentially decaying white noise. A subjective experiment was implemented to investigate the plausibility and the externalization of the simulated virtual 3D audio moving sources for the considered scenarios.
10:00	Investigation of Spatial Aliasing Artifacts of Wave Field Synthesis for the Reproduction of Moving Virtual Point Sources Gergely Firtha, Peter Fiala [Abstract] Wave Field Synthesis is a well-established technique, aiming to physically reproduce an arbitrary sound field, usually generated by a virtual sound source. To achieve this, a densely spaced loudspeaker ensemble, termed as secondary source distribution is driven by an appropriately derived driving function. In several applications, e.g. in cinemas and virtual reality systems the synthesis of a dynamic sound scenes is of great importance. Recently analytical driving functions has been found for moving sound sources both in the spatial and wavenumber domain for linear louspeaker arrays. However, the effects of the spatial sampling of the theoretically continuous driving function has not been discussed so far for the moving source case. The paper presents the detailed investigation of the spatial aliasing artifacts resulting from the driving function discretization. It is examined, how spatial sampling artifacts and anti- aliasing conditions modify compared to the static virtual source case.
10:20	Analysis of time-varying system identification using the Normalized Least Mean Square Algorithm in the context of data-based binaural synthesis Nara Hahn, Sascha Spors [Abstract] The time-varying impulse responses of a dynamic acoustic system can be measured by periodically exciting the system and extracting the impulse responses from the captured signal. Among other existing methods, the Normalized Least Mean Square (NLMS) algorithm is preferred due to its low computational complexity. In this paper, the NLMS algorithm is reviewed and the properties of the measured binaural room impulse responses (BRIRs) are examined in the context of data-based binaural synthesis of dynamic auditory scenes. It is well known that NLMS updates one orthogonal component at a time. As the system is excited by a periodic signal, each orthogonal component is updated only one time per period. The estimated orthogonal coefficient thus exhibits an abrupt change due to the accumulated system changes within the period. As a result, the BRIRs suffer from artifacts that depend on the dynamics of the system. In the generated ear signals, the transient response due to the abrupt change of the orthogonal coefficients causes artifacts that resemble the excitation signal. The measurement results are presented for simulated and real systems. Perceptual properties are discussed based on informal listening. Some suggestions for improving the physical and perceptual quality will be given.
11:00	Upmixing Stereo Signals for Multichannel Audio Reproduction Arne Jacobsen, Julian Grosse, Steven van de Par [Abstract] In multichannel audio reproduction it is usually desired to create a listening experience that is as authentic as possible with respect to the spatial impression. Recently, a new multichannel audio reproduction system and optimization method was introduced by Grosse and van de Par [IEEE, (2015)], that is used for a perceptual accurate reproduction of recorded sound fields. Basis for this are separately recorded signals that represent the direct and diffuse sound field. In order to minimize the perceptual relevant influences in the reproduction room, the optimization method takes care of the spectral aspects of those signals. To generalize the proposed method, existing stereo recordings are processed in such a way that they can be used for the above-mentioned reproduction system. For this purpose an algorithm for signal separation that has been presented by Breebaart and Schuijers [IEEE, (2008)] is used to decompose a stereo signal into a direct and diffuse signal. These signals are used in the perceptually motivated optimization method as well. A subjective evaluation is conducted to show the improvement of the perceived quality of such an approach.
11:20	Dynamic Crosstalk-Cancellation with Room Compensation for Immersive CAVE-Environments Erik Röcher, Michael Kohnen, Jonas Stienen, Michael Vorländer [Abstract] Auralization of virtual scenes using binaural synthesis enables a realistic reproduction of auditory events, which provides the feeling of immersion in Virtual Reality applications. Headphones are usually used with binaural synthesis; however, they tend to constrain the users immersion. To retain the immersion, a loudspeaker setup with a preceding Crosstalk-Cancellation filter can be used. In large CAVE-VR-Systems with acoustically hard projection surfaces, which partly or completely surround the user, challenging acoustical conditions are to be expected. Not only is the loudspeaker’s placement limited to positions above the hard projection surfaces but furthermore, due to the non-absorbent surfaces, distinct early reflections superimpose the useful signal. This results in a significant change in the overall reverberation time. Therefore a CTC filter design is proposed which compensates those early reflections. Based on the room geometry, sound transmission paths can be estimated. These estimations can then be used to integrate early reflections into the design of a dynamic CTC-system and lead to an improved playback quality for rooms with challenging acoustical conditions.
11:40	Tonmischung für Stereophonie und Wellenfeldsynthese im Vergleich Christoph Hold, Hagen Wierstorf, Alexander Raake [Abstract] In der Musikproduktion werden bislang fast ausschließlich Wiedergabesysteme auf Basis der Stereophonie bedient. Bei diesen Verfahren werden Phantomschallquellen durch Anwendung von Pegel- und Laufzeitunterschieden zwischen den Lautsprechern positioniert. Die erzeugte Räumlichkeit, Verteilung und Klangfarbe ist jedoch stark abhängig von der Position des Zuhörers und dadurch schnell instabil. Eine andere Methode ist die (Re-)Produktion eines Schallfeldes mittels Wellenfeldsynthese. Die hierbei synthetisierten virtuellen Schallquellen sind praktisch frei im Raum positionierbar und der Sweetspot wird theoretisch auf den kompletten Zuhörerraum ausgedehnt. Beide Systeme unterscheiden sich in grundlegenden Aspekten und zeigen jeweils sehr spezielle Eigenschaften bei der Musikwiedergabe, die es bereits in der Produktionsphase zu bedenken gilt. So werden zum Beispiel in der Popularmusik die aufgenommenen Einzel-Signale stark bearbeitet um den gewünschten Klangcharakter der finalen Mischung zu erzielen. Dafür sollte das grundsätzliche Verhalten des Wiedergabesystems bereits im Voraus bekannt sein. Entsprechend kann während der Musikproduktion dieser Charakter beachtet und die Tonmischung auf das Wiedergabesystem optimiert werden. Worin die Unterschiede für Stereophonie und Wellenfeldsynthese liegen und wie sich diese äußern, wird am Beispiel erläutert und möglicherweise limitierende Faktoren diskutiert. Anschließend werden praxisnahe Mischkonzepte sowie Klangbearbeitungen vorgeschlagen. Dabei wird insbesondere auf die Erschließung der Wellenfeldsynthese und deren Möglichkeiten in der Popularmusik eingegangen.

Virtuelle Akustik II

Virtuelle Akustik II

17:20	On the Connections of Wave Field Synthesis and Spectral Division Method Plane Wave Driving Functions Frank Schultz, Sascha Spors [Abstract] Wave Field Synthesis (WFS) is a well-established sound field synthesis (SFS) technique that uses a dense spatial distribution of loudspeakers arranged around an extended listening area. It has been shown that WFS constitutes the high-frequency and/or farfield approximation of the explicit SFS solution, such as the well-known Spectral Division Method (SDM) and Nearfield Compensated Higher-Order Ambisonics (NFC-HOA). However, for SFS of a virtual plane wave using a linear loudspeaker array a supposed mismatch between the SDM and the WFS driving function has been reported in literature. We will derive the correct WFS plane wave driving functions using the same stationary phase approximation approach as documented for the virtual point source. This yields WFS driving functions for either a reference point or a reference line. It is shown that the latter is identical with the high-frequency and/or farfield approximated SDM solution. Thus, by showing that no mismatch exists, the SFS fundamentals are proven to be consistent.
17:40	Improved Driving Functions for Rectangular Loudspeaker Arrays Driven by Wave Field Synthesis Sascha Spors, Frank Schultz, Till Rettberg [Abstract] Wave Field Synthesis (WFS) is a well-established sound field synthesis technique that uses a dense spatial distribution of loudspeakers arranged around an extended listening area. Practical systems are often of rectangular shape. It has been shown that the edges of the loudspeaker array result in considerable amplitude and spectral deviations in the synthesized sound field, especially when using standard driving functions. This paper proposes improved driving functions for rectangular loudspeaker arrays. The link between sound field synthesis and scattering is briefly reviewed. Considering the equivalent sound-soft scattering problem improved driving functions for an edge are derived. We discuss the extension to rectangular arrays, as well as numerical efficient approximations for practical applications.
18:00	Efficient Synthesis of Coupled-Rooms BRIRs using Image Sources and Feedback Delay Networks Torben Wendt, Steven van de Par, Stephan D. Ewert [Abstract] The simulation of room acoustics for auralization can have numerous applications in interactive evaluation environments (e.g., for hearing aid development), psychoacoustic studies with adaptively changing room reverberation, or simulation, rehabilitation, and computer games. A fast and perceptually plausible method for synthesizing binaural room impulse responses (BRIR) [Wendt et al., J. Audio Eng. Soc., 62, 11 (2014)] has been extended to simulate the acoustics of multiple coupled rooms, that are acoustically connected by doors or wall openings. As for the single-room simulation method, computational efficiency is achieved by using a hybrid approach, where the early reflections are calculated as image sources up to a low order and the reverberation is generated by efficient feedback delay networks [FDN; Jot and Chaigne, Proc. 90th AES Conv. (1991)]. The binaurally extended FDNs are designed to account for the reverberation properties of coupled rooms, as well as for the spatial distribution of reverberation in the respective rooms, including the vicinity of the room connections. The suggested BRIR synthesis method was evaluated by comparing measured and synthesized BRIRs for connected rooms differing in size and reverberation time using technical measures and subjective listening tests.

Plenarvortrag Donnerstag

Plenarvortrag Donnerstag

12:00

Hören mit zwei Ohren - Modellierung und Verbesserung von Sprachverständlichkeit Jan Rennies-Hochmuth [Abstract] Es ist ein erstaunliches Phänomen, wie gut das gesunde Gehör in der Lage ist, unterschiedliche Schallquellen auch in schwierigen akustischen Bedingungen zu trennen und so beispielsweise einem bestimmten Sprecher in Anwesenheit mehrerer Störschallquellen zu folgen. Diesen ”Cocktail-Party-Effekt” verdankt das Gehör einer hochwirksamen Verarbeitung von interauralen Pegel- und Phasenunterschieden der einzelnen Signale. Dieser Beitrag stellt effektive Modellansätze binauraler auditorischer Sprachverarbeitung vor, wobei besonders Hörsituationen beleuchtet werden, in denen die auditorische Quellentrennung durch Echos, Nachhall oder Hörminderung erschwert wird. Anschließend werden anhand mehrerer Anwendungsbeispiele die praktischen Einsatzmöglichkeiten binauraler Modelle veranschaulicht, etwa bei der Sprachkommunikation im Fahrzeuginnenraum oder mit Stereokommunikationssystemen. Im zweiten Teil des Beitrags wird vorgestellt, wie durch den Einsatz von Sprachverständlichkeitsmodellen Algorithmen zur Sprachverbesserung automatisch gesteuert werden können. Je nach Anwendungsfall müssen die Modelle hierfür nicht immer notwendigerweise über komplexe binaurale Verarbeitungsstufen verfügen, sondern bereits einfachere Modellansätze können ausreichen, um eine effektive Verbesserung der Sprachverständlichkeit in Echtzeit an eine gegebene Umgebungsakustik anzupassen. Dadurch ist es möglich, das Sprachsignal nur dann zu modifizieren, wenn es nach Modellvorhersage zu schlecht verständlich ist, und damit auch bei variablen Hintergrundgeräuschen einen guten Kompromiss zwischen Natürlichkeit und Verständlichkeit herzustellen. Anwendungsbeispiele für dieses sogenannte ”near-end listening enhancement” sind Durchsagesysteme an Bahnhöfen oder Flughäfen, In-Car-Kommunikation oder Mobiltelefonie.

Absorption Measurements

Absorption Measurements

Sitzungsleitung:

M. Vercammen, Peutz bv, Molenhoek M. Lautenbach, Peutz bv, Zoetermeer

9:00	An acoustic model for evaluation of rooms with absorbent ceilings Erling Nilsson [Abstract] A room with absorbent ceiling treatment will behave acoustically quite differently from a reverberant room. As a consequence, several room acoustic parameters are needed for a relevant evaluation that corresponds to the subjective perception of the sound environment. Rooms with ceiling treatment comprise a large group and many work places like schools, offices, etc. are equipped with this type of acoustic treatment. From engineering point of view there is a need of methods for estimation of relevant acoustic parameters in order to secure an efficient acoustic design. This paper presents a model for estimating room acoustic parameters, suitable for rooms with ceiling treatment. Calculated parameters are reverberation time T20, speech clarity C50 and sound strength G. In rooms with absorbent ceilings, furniture and other equipment will have a large effect on the room acoustic parameters, especially reverberation time and speech clarity. A method for quantification of the sound scattering effect of interior objects like furniture is outlined and incorporated in the model for estimating the room acoustic parameters. Theoretical considerations behind the model, including necessary input parameters, are discussed. Results from measurements in a classroom like configuration will be presented
9:20	A novel way to determine sound absorption, sound transmission and sound power Ysbrand Wijnant, Jen-Hsuan Ho, Niels Consten, Anne De Jong [Abstract] Methods currently available to measure the sound absorption coefficient of a material, all rely on assumptions for the global sound field impinging on that material. One can thus only determine the absorption coefficient if the sound field is compliant to that assumption. However, the capacity of a material to absorb sound does depend on the actual sound field, which in turn depends on the complete acoustic environment surrounding the material. Hence, if sound fields and the environment are quite complex, engineers lack means to measure absorption coefficients for the actual sound field. A similar reasoning holds for measurement of sound transmission and sound power. Recently, the University of Twente and Soundinsight have developed a new method and a new probe which, without relying on any assumption for the global sound field, can be used to measure the incident and reflected sound intensity in any sound field. We can thus separate the incoming from the reflected waves in the actual sound field that needs to be absorbed, based on which we can determine in-situ absorption coefficients, in-situ transmission loss and in-situ radiated power. In this presentation, we will explain the theory behind our method and introduce the new probe.
9:40	Comparison of Standing Wave Ratio Method and Transfer Function Method for Measuring Sound Absorbing Properties of 3d-Printed Samples Foteini Setaki, Martin Tenpierik, Arjan Van Timmeren, Michela Turrin [Abstract] Measurements in the impedance tube are very useful as they enable the measurement of sound absorption for normal incidence sound. This paper discusses an experiment-based comparison of two measurement techniques in the impedance tube: the standing wave method and the transfer function method. The series of tested samples contain resonant absorbers that are produced with Additive Manufacturing; they are anisotropic and non- homogenous in nature. Each sample is measured in the impedance tube, following the two different techniques. The measured results are juxtaposed to each other and to calculations based on acoustic theory. On the same time, this comparative analysis indicates the advantages and disadvantages of each technique, especially when measuring non-porous materials. Even though the standing wave method is reliable, it measures only one frequency at a time, therefore, it renders the sound absorbing curve at lower resolution. It is, however, more robust than the transfer function method and is a useful second check on results from that method. This study is part of ADAM; a research project conducted at TU Delft that investigates the potentials of achieving sound absorption of high performance with Additive Manufacturing and parametric design, based on modelling and prototyping studies.
10:20	Calibration of reverberation chambers – ideas and suggestions Christian Nocke, Peter D'Antonio [Abstract] Many measurements procedures such as the ISO 354 reverberation chamber method for sound absorption rely on geometrical approximations / statistical approaches. They fail whenever the limit of geometrical acoustics is reached. Also many room acoustic modelling procedures assume geometrical spreading of sound and neglect the wave characteristics. It is known that the measurement of the same sample in different reverberation chambers yields different results for the sound absorption coefficient. Within the discussion about the revision of ISO 354, the idea evolved to calibrate the reverberation chamber. This might help to exclude all of the possible reasons for the deviations between different rooms. An approach will be presented that uses a well-defined sound absorber as a reference, as well as an analysis of the sound field in the room. The analysis of the sound decay in the room follows the idea given by Hunt/Beranek/Maa (JASA11, p.80, 1940) and Maa (JASA11, p.39, 1940). A micro-perforated absorber is suggested as reference material, because the angular dependence of the normal specific surface impedance can be calculated for this absorber. Using the modal approach of the sound field, this calculation will give a chamber coefficient that can then be used to calibrate the reverberation room.
10:40	Acoustic properties of broom fibres Gino Iannace, Sergio Nardini [Abstract] Green materials are becoming a valid alternative to traditional synthetic materials for sound absorption. In this paper are reported the measurement of the acoustic properties of the broom plants. The broom plants grow up on hills and mountains. The materials were cut and then were shredded. Test specimens were made of suitable thickness and the acoustic characteristics were measured. The absorption coefficient of samples of the materials with different thicknesses was measured in the frequency range from 250 Hz to 2000 Hz with a tube of ”Kundt”; the flow resistance was also measured.
11:00	Will the True Absorption Coefficient please Stand Up Now Martijn Vercammen, Margriet Lautenbach [Abstract] The measurement method for diffuse field sound absorption (ISO 354) is troubled with low reproducibility, far worse than can be accepted in respect to design of spaces, control of quality and legal security. It is found that calibrating the reverberation room with a reference source will improve the reproducibility. For calibration of the sound absorption measurement a reference absorber is needed with known absorption characteristics. The real, ”true” absorption values need to be known. But how is the true absorption going to be determined? To this moment there is no better better method available to determine the diffuse field absorption coefficient than the reverberation chamber method. Research has been done to design a reference absorber with the highest possible sound absorption to achieves the best possible certainty regarding the true value. An attempt is made to determine the sound absorption of this reference absorber by extending the measurements performed in a standing wave tube to random incidence and, in a next step, to the finite dimensions in a reverberation room. This paper will discuss the results and possibilities to come to a standard values for the reference absorber.
14:20	[Abstract] The damping of sound waves is understood by conversion of the mechanical energy into heat. Mechanical energy is extracted from oscillating systems through dissipation such that the amplitude of, e.g., free acoustic vibrations decay exponentially with time or accordingly is maintained finite at resonance. Acoustical material losses are governed by the intrinsic topology in the form of porosity or fibrosity which is leading to viscous frictions and heat exchanges and consequently to acoustic absorption. Several efforts have been made by functional materials in which systems containing oscillating building blocks give rise to strong resonances and produce perfect absorption for narrow or selective range of frequencies. To achieve a broadband response with full absorption for any direction of incident sound remains a desirable challenge of paramount importance and is indispensable when noise pollution is to be kept at a minimum. Here we show that strong all-angle sound absorption with almost zero reflectance takes place for a frequency range exceeding two octaves in artificially structured porous materials. We demonstrate that lowering the crystal filling fraction increases the wave interaction time and is responsible for the enhancement of intrinsic material dissipation, in analogy with slow-light enhanced light-matter interactions. Sci. Rep. 4, 4674 (2014).
14:40	Influence of Pore Structure on Sound Absorption in Porous Road Surfaces Bert Peeters, Michel Hirschberg, Ard Kuijpers [Abstract] Double layered porous asphalt is a common noise abatement measure in the Netherlands. To optimize the noise reduction of these surfaces it is important to gain more control over their sound absorption capabilities. The sound absorption characteristics of porous materials strongly depend on the microstructure of the air voids. For porous asphalt surfaces, the pore structure is difficult to control. It depends on mixture design as well as compaction circumstances and changes over time due to traffic. Using computed tomography (CT scans), the 3D pore structure of a series of double layer porous asphalt samples has been studied. The air voids have been analysed in terms of accessibility, porosity, tortuosity and other parameters describing the pore shapes, whereas the flow resistance is related to the pore radius. The pore structure differs between the top and bottom layers and also varies locally at the boundary between both layers. Differences in pore structure between asphalt samples are compared to sound absorption measurement results. Absorption models are used to relate the material parameters to differences in sound absorption spectra. Using the new insights on the relations between pore structure and sound absorption, further optimization of the asphalt design and construction process is possible.
15:00	Measuring sound absorption of porous material surfaces for the quantification of edge effect Kyung Ho Kim, Jin Yong Jeon [Abstract] Measurement methods of the sound absorption of porous materials to minimize the edge effect were investigated. C. W. Kosten∘’s equation (ACUSTICA 10 1960) was used to extrapolate the sound absorption coefficient of infinite plates,α∞. Specimens of various sizes were measured, and α∞ was extrapolated from the linear equations at each octave band frequency. To verify these results, glass wool specimens, with a density of 48 kg/m^3 and thickness of 50 mm, were measured at various locations over the entire covered floor area of the chamber, and also with the flat plate mounted in a square recess between 0 mm and 300 mm below the floor level. The extrapolated α∞ showed good agreement with that from the specimen installed 250 mm below the floor. The average of the difference between the extrapolated α∞ and the measured α∞ calculated to be 0.02903 with a standard deviation of 0.04 and statistically significant correlation coefficients of r = 0.99, and p < 0.01
15:20	Sound Propagation in a Reverberation Chamber Martina Kreuzbichler, Jamilla Balint, Gerhard Graber [Abstract] It is common practice to equip reverberation chambers with diffusors. ISO 354 states that the sound field in the chamber becomes more diffuse with an increasing amount of diffusors in the frequency range from 500 Hz to 4000 Hz. In this paper, we investigate the sound propagation in a reverberation chamber excited by an omnidirectional speaker. We measured the impulse response around a diffusor at 70 points and analyzed the sound propagation. With our measurements we show how the sound waves propagate after the excitation. An animated sequence from the first milliseconds up to 8 seconds illustrates the path of the sound waves in the room. Up to 30 ms the sound level behind the diffusor is slightly lower compared to the side which is facing the sound source. After 30 ms the spatial differences between the microphone positions reach a minimum value. Conclusions are drawn regarding the spatial diffusivity as well as the influence of diffusors on the sound field.
15:40	Measurement of the acoustical properties of rooms with various ceilings and equipements Erik Ipsen [Abstract] In sthe EN 11654 the classification describing the differences between different absorbers. By making ”state of art” measurements the differences between different absorbers, shows that the classification is not valid. Most important is to bring absorbers in the right place, and under the right conditions especially by short reverberation times.
16:00	Schallabsorption von zweilagig mikroperforierten Stellwänden Roman Wack, Moritz Späh [Abstract] Stellwände werden oftmals in Büroumgebungen eingesetzt, um eine gewisse Abgrenzung der Arbeitsbereiche zu erreichen. Dabei bestimmt eine attraktive Optik der Stellwände oft die Kaufentscheidung. Wichtig sind aber auch die akustischen Eigenschaften der Stellwände. Neben einer begrenzten Schalldämmung sind vor allem die Absorptionseigenschaften wichtig, denn damit kann das akustische Umfeld der Arbeitsplätze beeinflusst werden. In diesem Beitrag wird eine Entwicklung vorgestellt, die Ansprüche an Optik und Akustik vereint, indem das Prinzip der Mikroperforation in ein Stellwandsystem integriert wurde. Das bereits im Messe- und Ausstellungsbau etablierte System nutzt selbstklebende Dekorfolien zur Oberflächengestaltung. Für die schallabsorbierende Variante wurde die Folie mit einer Mikroperforation versehen und auf gelochten Beplankungen aufgebracht. Wird die Mikorperforation auf beiden Seiten der Stellwände angebracht, ergeben sich deutlich andere akustische Eigenschaften als bei klassischen mikroperforierten Absorbern, da dann die schallharte Rückwand fehlt. Die Dissipation wurde durch Rechnungen nach der Transfermatrix-Methode und begleitende Messungen im Impedanzrohr optimiert. Einfluss hat die Geometrie der Mikroperforation und die der Trägerplatte, der Abstand beider perforierten Ebenen, sowie eine Kassettierung oder zusätzliche dissipierende Schichten zwischen den Platten. Abschließend werden Messungen solcher Stellwand- Aufbauten bei allseitigem Schalleinfall im Hallraum vorgestellt, aus denen sich der Einfluss endlicher Abmessungen bei frei im Raum platzierten Bauteilen ableiten lässt.
16:20	Fehlererkennung mittels Eigenfrequenzanalyse bei mehrschichtigen Faserverbundwerkstoffen Christian A. Geweth, Ferina Saati Khosroshahi, Kheirollah Sepahvand, C Kerkeling, Steffen Marburg [Abstract] Zur Vermeidung fehlerhafter Baugruppen ist die frühzeitige Detektion von defekten Einzelkomponenten von großer Wichtigkeit. Zerstörungsfreie Prüfverfahren erlauben dabei die Kontrolle aller gefertigten Proben und ermöglichen so eine genaue Erkennung von Fertigungs- und Materialfehlern. Dabei sind insbesondere bei Verbundmaterialien mögliche Mängel, z.B. Delamination, von außen häufig nicht erkennbar. Eine Möglichkeit, Fehler im Verbund zu erkennen, ist die Analyse des Schwingungsverhaltens und der Eigenfrequenzen. In diesem Beitrag werden die Strukturantworten mehrerer Faserverbundbauteile mittels Laservibrometrie bestimmt. Dabei wird sowohl die Anregung durch einen Shaker als auch mit Hilfe eines Lautsprechers realisiert. Einige dieser Proben wurden im Herstellungsprozess künstlich mit Defekten versehen. Aus den gemessenen Übertragungsfunktionen werden mit Hilfe der Modalanalyse die Eigenschwigungsformen und Eigenfrequenzen identifiziert. Ziel ist es dabei, Schwingungsformen zu identifizieren, bei denen die Schädigungen eine auffällige Änderung in den Eigenfrequenzen bewirken.

Acoustic Signal Processing for Robot Audition

Acoustic Signal Processing for Robot Audition

Sitzungsleitung:

W. Kellermann, Univ. Erlangen-Nürnberg, Erlangen H. Löllmann, Univ. Erlangen-Nürnberg, Erlangen

14:20	Design of Pseudo-Spherical Microphone Array with Extended Frequency Range for Robot Audition Vladimir Tourbabin, Boaz Rafaely [Abstract] Microphone arrays constitute the front end for sound acquisition in the auditory system of most humanoid robots and, as such, their configuration plays a central role in the performance of the system as a whole. There are robot-audition related publications concerned with the optimization of microphone placement. However, spatial aliasing, being one of the major problems in array design, remains largely untouched in the humanoid-robot audition literature. The aliasing problem is approached here using the Spherical Harmonics (SH) framework. We present a method for microphone positioning that extends the aliasing-free frequency range of low SH orders. The method may complement the existing techniques for aliasing cancellation by signal processing. It is shown that an optimal array on the head of the humanoid NAO may improve the aliasing level by, at least, 8 dB as compared to the efficient nearly-uniform distribution. The proposed method is applied to the design of a new 12-microphone array for the NAO robot. This design is subject to constraints on microphone positioning due to robot’s cameras, loudspeakers, and other components. Evaluation of the prototype head manufactured by Aldebaran Robotics according to the design is discussed showing good agreement with the theoretically predicted performance.
14:40	On the Impact of Localization Errors on HRTF-based Robust Least-Squares Beamforming Hendrik Barfuss, Walter Kellermann [Abstract] In this work, a recently proposed Head-Related Transfer Function HRTF)-based Robust Least-Squares Frequency-Invariant (RLSFI) beamformer design is analyzed with respect to its robustness against localization errors, which lead to a mismatch between the HRTFs corresponding to the actual target source position and the HRTFs which have been used for the beamformer design. The impact of this mismatch on the performance of the HRTF-based RLSFI beamformer is evaluated, including a comparison to the free-field-based beamformer design, using signal-based measures and word error rates for an off-the-shelf speech recognizer.
15:00	Acoustic Echo Control for Humanoid Robots Adel El-Rayyes, Heinrich Löllmann, Christian Hofmann, Walter Kellermann [Abstract] For a natural human-robot communication, a reliable automated speech recognition system (ASR) is essential. This requires in turn a system for acoustic echo control (AEC) such that the robot can speak and listen, i.e., record and emit speech signals, at the same time (’barge-in’). This contribution investigates the specific problems and possible solutions to perform AEC for humanoid robots. Special attention is paid to possible nonlinear transmission characteristics and a low near-end to far-end ratio (NFR). In addition, robot ego-noise impairs the performance of the AEC system. Various approaches to tackle these problems will be presented, where the combination with time-varying spatial filtering on the robot’s microphone array will also be accounted for. Evaluation is performed in terms of echo return loss enhancement (ERLE) as well as word error rate (WER) of an ASR system.
15:20	Improved binaural speaker localization and separation robust to rotational head movement Mehdi Zohourian, Gerald Enzner, Rainer Martin [Abstract] Adaptive binaural beamforming and source separation methods require information on the desired source locations relative to the current head position. The localization algorithm needs to be robust to unknown and dynamic source/receiver configurations and to adverse acoustic conditions. In this work we propose and compare binaural localization algorithms based on beamforming techniques. The algorithm uses a joint ITD/ILD head model and does not require prior training. The method is capable of accurate direction-of-arrival estimation in the horizontal plane across a wide range of frequencies. In addition, we support our localization algorithms by means of a head tracker sensor to provide head movement information. Finally, we integrate the proposed localization algorithm in a generalized side-lobe canceller to separate concurrent speakers. We evaluate the performance of the proposed adaptive beamforming algorithm over different recording scenarios based on objective measurements and informal listening tests. Results demonstrate the efficiency of our algorithm.
15:40	Informative path planning for Acoustic SLAM Christine Evers, Alastair H. Moore, Patrick A. Naylor [Abstract] The ability of robots to explore environments is a major precondition for robot autonomy and is crucial for Human- Robot Interaction. Audio signals obtained from microphone arrays installed on the robot platform contain information about the environment that can be exploited constructively, especially in situations where visual sensors may suffer from limited Field of View. Acoustic scene mapping is a challenging task as microphone arrays can often localize sound sources only in terms of their directions of arrival whilst missing source-sensor range. By allowing the robot to move within the environment, spatial diversity of the robot’s microphone array can be used to infer range measurements and hence estimate source positions relative to the array center. As the absolute location of a moving robot is often unknown in practice, Acoustic Simultaneous Localization And Mapping (a-SLAM) is required in order to localize the microphone array and jointly map the sound sources. Using a novel a-SLAM approach, this paper investigates the contribution of robot paths on the extent of spatial diversity achieved. Simulation results will demonstrate that estimation uncertainty can be reduced and hence a-SLAM performance improved by informatively planning robot paths in order to actively exploit time-varying source-sensor geometries.
16:00	Active Localization of Sound Sources with Binaural Models Christopher Schymura, Juan Diego Rios Grajales, Dorothea Kolossa [Abstract] During past decades, a variety of different models for sound source localization has been developed in the context of binaural hearing. This paper introduces extensions to recently developed models, which consider localization as an active process, inspired by the ability of humans to conduct head movements. A machine hearing system is presented that utilizes different head motion strategies via a closed-loop feedback control scheme. The proposed framework is based on representing the localization problem as a dynamical system, where the source position is inferred from interaural time- and level-difference measurements by recursive Bayesian estimation techniques. This approach enables the system to be used for online processing on a frame-by-frame basis and to adapt accordingly to changes in a dynamic acoustic scene. A systematic evaluation of different head movement strategies shows that closed-loop feedback is able to substantially increase localization performance in different acoustic conditions.
16:20	[Abstract] Bayesian models are appealing for sound source localization. Vision and acoustic signals can be combined in an optimal manner and multiple sound sources can be detected in sampling methods or non-parametric Dirichlet priors. However, the parameters in these methods depend on the environment and need to be known a priori. In this work we propose a sampling based reinforcement learning method to dynamically adapt to changing reverberations and noise. The reward signal is extracted from probabilistic face detection estimates and is applied whenever the reliability of the estimates exceeds a threshold. Through continuous optimization of the parameters the tracking performance of the acoustic algorithm is improved. As we do not assume any analytic models, the reinforcement learning approach can be applied to any acoustic signal processing algorithm. This is demonstrated in a humanoid robot experiment, where we compare the tracking performance of a simple steered response power method for single sources and a beamforming and particle filtering approach for multiple speaker. Both approaches adapted to a new robot and speaker constellation within a few seconds, where the rate of convergence depends on the model complexity.

Arraytechnologie

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9:00	Combined Experimental-Simulation Based Acoustic Source Localization Stefan Gombots, Manfred Kaltenbacher, Barbara Kaltenbacher [Abstract] Acoustic source localization is a main task in the development of new products. In the last years, considerable improvements have been achieved in acoustic source localization using microphone arrays. However, main restrictions are given by simplified source models and describing the transfer function between source and microphone signal using Green’s function for free radiation. Furthermore, reflecting (or partially reflecting) surfaces are not really considered, and the method of using mirror sources is quite limited. To overcome these limitations, we solve the corresponding partial differential equation in the frequency domain (Helmholtz equation) with the actual boundary conditions as given in the measurement setup and solve the inverse problem of matching measured (microphone signals) and simulated pressure. The applicability in real world situations and the additional benefit of this inverse scheme compared to the frequency domain beamforming will be demonstrated.
9:20	Azimutalmodenanalyse in Strömungskanälen von Turbomaschinen bei starker Unterabtastung mittels Compressed Sensing Roman Kisler, Maximilian Behn, Lars Enghardt, Ulf Tapken [Abstract] Es wird gezeigt, dass zur quantitativen Analyse dominanter azimutaler Moden von komplexen Schallfeldern, wie sie beispielsweise durch Rotor-Stator-Interaktion in zylindrischen Strömungskanälen von Turbomaschinen auftreten, das klassische Nyquist-Shannon Abtasttheorem deutlich unterschritten werden kann. Mit dem Ansatz des Compressed Sensing wird gezielt nach dem dünnbesetztesten Modenspektrum gesucht. Mit gängigen Methoden, wie der Diskreten Fourier- Transformation oder dem Least-Squares-Fit, bedarf es für eine exakte Zerlegung des azimutalen Schalldruckverlaufs einer äquidistanten Anordnung der Mikrofone in Umfangsrichtung, wobei die Mikrofonanzahl mindestens dem Doppelten der höchsten ausbreitungsfähigen azimutalen Modenordnung entsprechen muss. Bei Missachtung dieses Kriteriums entsteht bekanntermaßen Aliasing, das das resultierende Modenspektrum stark verzerrt und somit für zahlreiche Anwendungen unbrauchbar macht. Compressed Sensing stellt eine Analysemethode dar, die trotz Verletzung des Abtasttheorems hochwertige Ergebnisse hervorbringt, wenn das verwendete Mikrofongitter entsprechend optimiert ist. Diese Methode erfordert, im Gegensatz zu typischen, für Überabtastung ausgelegten äquidistanten Arrays, eine unregelmäßige Verteilung der Sensoren entlang des Umfanges. Im Vergleich zum Compressed Sensing induzieren die bislang üblichen Verfahren bei unregelmäßiger Mikrofonverteilung ein künstliches Rauschen im Modenspektrum, das die Dynamik stark limitiert und sie bei weiterer Reduzierung der Mikrofonanzahl verschlechtert. Anhand generischer und experimenteller Daten wird gezeigt, dass dieser Effekt mit Compressed Sensing bis zu einem hohen Grad der Unterabtastung nicht auftritt.
9:40	Robustheit des Delay-and-Sum-Beamformers gegenüber fehlerbehafteten Eingangsgrößen Laura Fräger, Carl Robert Brand, Jörg Seume [Abstract] Schallquellenlokalisierung erfolgt häufig mittels eines Mikrofonarrays und verschiedensten Beamforming Algorithmen. Ein sehr gebräuchlicher Algorithmus ist dabei der des Delay-and-Sum-Beamformers (DAS-Beamformer), der in dieser Arbeit auf seine Robustheit hinsichtlich fehlerbehafteter Eingangsgrößen untersucht wird. Die Robustheit wird mittels eines synthetischen Beamforming Skriptes in der Software MATLAB untersucht. Die betrachteten Eingangsgrößen sind der Abstand der Scanebene des DAS-Beamformers zum Mikrofonarray, die Schallgeschwindigkeit und die Positionen der Mikrofone im Mikrofonarray. Die Untersuchungen zeigen, dass der DAS-Beamformer sehr robust gegenüber fehlerbehafteten Eingangsgrößen ist.
10:00	Fehlerbetrachtung und Kalibrierung eines portablen Mikrofonarrays zur multilateralen Ortung von Ultraschall-Fledermausrufen Klaus Hochradel, Philipp Dorsch, Timm Häcker, Alexander Sutor, Reinhard Lerch [Abstract] Die Bestimmung der Genauigkeit von Ortungssystemen erfordert Kenntnis über die wahre Position des zu ortenden Objekts. Referenzsysteme, zur exakten 3D-Ortsbestimmung, sind häufig für geringe räumliche Abmessungen konzipiert und nicht feldeinsatztauglich. In diesem Beitrag soll ein Ortungskonzept vorgestellt werden, welches die akustische und optische Ortung unter zu Hilfenahme einer kostengünstigen Kalibrierungstechnik miteinander verbindet und es ermöglicht die Genauigkeit des Systems zu ermitteln. Das Konzept basiert auf drei Komponenten: Dem passiv-akustischen Ortungssystem (Mikrofonarray), dem stereo-optischen System (Infrarotkameras) und dem Kalibrierungssystem (akustisch-optisches Schachbrett). Inspiriert durch die Kalibrierung des optischen Ortungssystems, ermöglichte ein eigens entwickeltes akustisch-optisches Schachbrettmuster die Fehlpositionierung der Mikrofone im Array zu kompensieren und damit den Ortungsbereich und die Genauigkeit zu verbessern. Im Laborversuch ergab dieses Verfahren unter definierten Bedingungen und bekannter Signalform einen maximalen absoluten Fehler der Norm von etwa 10 cm im Abstand von 5 m. Im Feldeinsatz muss es jedoch möglich sein, Signale unbekannter Frequenz, Form, Dauer und Amplitude zu detektieren und zu orten. Diese Faktoren haben signifikanten Einfluss auf die Laufzeitdifferenzmessung und somit auch auf die Positionsbestimmung. Deshalb wurden verschiedene Methoden zur Laufzeitdifferenzmessung auf Robustheit und Genauigkeit untersucht. Der maximale absolute Fehler der Norm der Labormessungen konnte durch die ASDF-Methode auf 5 cm minimiert werden.

Arraytechnologie (Poster)

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10:20	Sonographische Visualisierung struktureller Anomalien in Gletschereis Peter Linder, Dmitry Eliseev, Dirk Heinen, Hendrik Siegler, Christopher Wiebusch, Simon Zierke [Abstract] Thema des Beitrages ist die sonographische Visualisierung struktureller Anomalien in Gletschereis, wie sie im Rahmen des Projektes EnEx-RANGE entwickelt wird. RANGE gehört zur Enceladus-Explorer-Initiative des DLR Raumfahrtmanagments, deren Ziel die Erforschung von Navigationstechnologien für eine zukünftige Raumfahrtmissionen zu dem Saturnmond Enceladus ist. Eine autonome Sonde, die EnEx-Sonde, soll innerhalb des umschließenden Eispanzers zu einer oberflächennahen Spalte navigieren und eine Flüssigkeitsprobe entnehmen. Die Sonde soll mit Hilfe der hier vorgestellten Technologie in der Lage sein, strukturelle Hindernisse (z.B. Steine, Spalten oder Blasen) sowie Sampling-Areale in ihrem Vorfeld zu erkennen und ihre geplante Trajektorie anzupassen. Hierfür sind im Schmelzkopf Piezo-Arrays integriert, welche durch phasenverschobene Ansteuerung das Vorfeld mit einem Schallbündel abscannen und die an strukturellen Übergängen entstehenden Echos empfangen. Das System arbeitet bei Frequenzen < 1 MHz, um eine erhöhte Eindringtiefe bei entsprechend reduzierter lateraler Auflösung zu ermöglichen. Die Ansteuerung erfolgt über eine speziell entwickelte und angepasste Elektronik. Diese generiert die zum Senden benötigten zeitlich präzisen Hochspannungspulse und erfasst die reflektierten Signale. Eine für die gleichzeitige Verarbeitung mehrerer Kanäle ausreichende Rechenleistung sowie Kommunikationsmöglichkeiten werden in einer kompakten Bauform zur Verfügung gestellt. In diesem Beitrag werden der Aufbau des akustischen Umfelderkundungssystems inklusive einer Übersicht der FPGA- und Embedded-PC basierten Lösung, sowie Testergebnisse dargestellt.
10:22	Acoular - Open-Source-Software zur Anwendung von Mikrofonarrayverfahren Ennes Sarradj, Gert Herold [Abstract] Mikrofonarrayverfahren gehören heutzutage zu den Standardwerkzeugen in der Forschung und für Industrieandwendungen. Hauptmerkmal ist die zeitgleiche akustische Signalerfassung an mehreren Sensorpositionen und die anschließende Datenverarbeitung mit geeigneten Algorithmen. Entsprechend ausgerüstete Software ist kommerziell erhältlich; jedoch ist hier eine Anpassung an nutzerspezifische Aufgaben und Randbedingungen oft nur begrenzt möglich. Zudem gestattet es eine Closed-Source- Architektur meist nicht, Änderungen oder Erweiterungen an den verwendeten Algorithmen vorzunehmen sowie deren genaue Arbeitsweise nachzuprüfen. Eine Alternative stellt die quelloffene und frei verfügbare Software Acoular dar, die eine Reihe von Signalverarbeitungs- und Mikrofonarraymethoden implementiert. Hierzu gehören unter anderem Beamformingverfahren im Frequenz- und Zeitbereich sowie diverse Entfaltungsverfahren. Die Betrachtung bewegter Quellen ist ebenso möglich wie die Kartierung räumlich verteilter Quellen in 3D. Die Schnittstellen sind so gestaltet, dass sich neue Algorithmen schnell einbinden lassen und der Programmablauf nachvollziehbar bleibt. Dieser Beitrag umfasst eine Beschreibung der zugrunde liegenden Software-Architektur und einen typischen Signalverarbeitungsablauf. Einige Anwendungsbeispiele werden gezeigt und das Interface zur Implementierung neuer Algorithmen wird erläutert.
10:24	Investigation of Acoustic Rake Receivers in a Realistic Test Scenario Markus Müller-Trapet, Jordan Cheer, Filippo Fazi [Abstract] When trying to localize and quantify sources in rooms with microphone arrays, strong reflections can be detrimental to the result of beamforming algorithms. This holds especially for low frequencies where wall reflection factors are usually high. Matched filter approaches attempt to estimate and then invert the room impulse response (RIR) to essentially de-reverberate the input signal. Recently, the so-called Acoustic Rake Receiver (ARR) was proposed by Dokmanić et al., using only information about early reflections modeled by image sources. This approach can be more stable because an estimation of the entire RIR is not necessary. Good results were reported in their paper for a simplified two-dimensional simulation. This contribution will examine the potential of an ARR in a realistic, three-dimensional environment through simulations as well as exemplary measurements. The benefit of successively adding more image source information to the beamformer will be investigated. By performing real measurements, typical uncertainties as for example the quality and position of the array sensors will be included in the result, showing whether a successful application of the ARR is possible in real-life situations.
10:26	Compressive Beamforming accelerated with the Kronecker Array Transform Bruno Masiero, Vítor Nascimento [Abstract] The problem of acoustic scene description with sensor arrays is to determine the number and location of (usually few) sound sources present in a (possibly noisy) sound scene from measurements of the wave field with a microphone array. Conventional beamforming is the most usual method to extract the sources’ direction-of-arrival and emitted signal, even though it is characterized by low spatial resolution. The compressive beamforming (CB) method asserts that spatially sparse signals can be recovered from arrays with reduced number of sensors by solving a convex minimization problem. However, despite the fact that the compressive sensing framework applied in CB offers computational efficiency compared to other sparsity promoting methods, its iterative algorithm is still very time consuming when compared with conventional beamforming. In the quest for a real-time implementation of CB, we present the Kronecker Array Transform (KAT) to speedup the bottleneck of the CB algorithm, namely, the matrix-vector product calculation, which requires as trade-off for considerable calculation speedup the use of a sensor array with separable geometry.
10:28	High-resolution MIMO DRIR measurements in an opera hall Markus Noisternig, Johannes Klein, Marco Berzborn, Arnaud Recher, Olivier Warusfel [Abstract] Directional room impulse responses (DRIRs) are typically measured with spherical microphone arrays (SMA). When being combined with spherical loudspeaker arrays (SLA), also the directivity of the sound source can be controlled. Such multiple-input multiple-output (MIMO) systems allow for an in-depth analysis of the acoustics of a room. A prototype SMA/SLA system was used to capture 3-D MIMO DRIRs for several measurement points and under different acoustic conditions at the opera hall of the Salzburg Festival. The SMA consists of 64 microphones on a rigid sound-hard sphere (25 cm diameter). It captures the 3-D sound field up to the spherical harmonic expansion order N=7. The SLA consists of 28 speakers (of three different sizes) on a rigid sound-hard sphere (40 cm diameter). It is equipped with an internal tilt motor and mounted on a remote-controlled turntable. The rotated loudspeaker positions chosen for this measurement approximate a Gaussian sampling of order N=11. To ensure coinciding ranges of operation, the SLA and SMA parameters were matched using an analytical MIMO system model previously published by some of the authors. The measurement data can be analyzed with respect to perceptual and acoustical parameters typically used in architectural acoustics.
10:30	Analysis and Design of a Matched MIMO System Prototype Marco Berzborn, Johannes Klein, Michael Vorländer [Abstract] Spherical arrays of loudspeakers and microphones can be utilized to study spatial properties of acoustic wave fields in rooms. They allow for the measurement of multiple-input multiple-output (MIMO) directional room impulse responses with variable source and receiver directivities. Recently Morgenstern et al. proposed an analytic formulation for such a MIMO system. This analytic formulation has been extended to allow for the application of a three way loudspeaker array previously developed at the Institute of Technical Acoustics. The loudspeaker array consists of 28 transducers with three different membrane sizes mounted on a rigid sphere with 20 cm radius. By rotating the array around the z-axis a Gaussian sampling scheme of order N = 11 is achieved. The extended analytic model has been utilized to simulate errors due to spatial aliasing and model mismatch introduced by noise and transducer variations. In order to find a MIMO system with coinciding operating ranges for both arrays, aforementioned errors have been simulated for different microphone array radii. Finally, the microphone array parameters for a matched MIMO system have been obtained.

Binaurale Hörmodelle / Computational modeling of spatial hearing

Binaurale Hörmodelle / Computational modeling of spatial hearing

Sitzungsleitung:

M. Takanen, TU München B. Seeber, TU München, Audio-Signalverarbeitung, München

10:40	Auf dem Weg zu binauraler Modellierung mit Kognition: das Two!Ears Modell Hagen Wierstorf, Alexander Raake [Abstract] Im Rahmen des EU Projektes Two!Ears wird ein auditorisches Modell entwickelt, welches die binaurale Modellierung für komplexere Aufgaben als bisher wappnen soll. Um dies zu erreichen, erlaubt das Modell die aktive Erkundung der Umgebung durch Bewegung und die Integration von Vorwissen. Für die Umsetzung dieser Funktionen wurde ein modularer Aufbau gewählt. Die einzelnen Ebenen beinhalten dabei Komponenten zur Generierung der Ohrsignale, Berechnung unterschiedlichster auditorischer Merkmale, und eine kognitive Ebene. Diese interpretiert die Merkmale, veranlasst und steuert mögliche Aktionen wie zum Beispiel eine Drehung des Kopfes. Dieser Beitrag diskutiert Schwierigkeiten, die solch ein Ansatz mit sich bringt und zeigt wie diese im Rahmen des Two!Ears Modells gelöst wurden. Weiter wird es eine praktische Einführung in die Benutzung des Modelles geben, bei der Versuchsergebnisse aus einem Hörversuch aus der auditorischen Szenenanalyse modelliert werden. In dem Hörversuch sollten Zuhörer einen Sprecher in Anwesenheit von mehreren Maskieren identifizieren und lokalisieren. Dabei zeigen sich Unterschiede in der erzielbaren Genauigkeit, je nachdem ob die Zuhörer Vorwissen über die Positionen der Maskierer hatten oder nicht, vgl. [Brungart and Simpson, Perception & Psychophysics, 2007, 69(1)] oder [Kopčo et al., JASA, 2010, 127(3)].
11:00	Sound localization with a model of the medial superior olive Jörg Encke, Werner Hemmert [Abstract] Säugetiere nutzen hauptsächlich zwei Mechanismen, um Schallquellen in der horizontalen Ebene zu lokalisieren: Bei tieffrequenten Signalen dominieren interaurale Zeitdifferenzen (ITDs) zwischen beiden Ohren, während bei hohen Frequenzen zusätzlich interaurale Pegeldifferenzen (ITD) hinzugenommen werden. Wir haben ein Modell der ITD-Verarbeitung im medialen oberen Olivenkomplex (MSO) entwickelt, welches mit spikenden Neuronenmodellen ITDs dekodiert. Diese Neurone werden im Modell direkt von ipsi- und kontralateralen Nervenfasern des Hörnerven erregt und gleichzeitig über Globulare Bushy Neuronenmodelle aus beiden Hemisphären inhibiert. Unser Modell generiert dabei realistische ITD-Ratenfunktionen mit der experimentell beobachteten asymmetrischen Verschiebung der maximalen Feuerrate (Best-ITD). Wir konnten zeigen, dass die in physiologischen Ableitungen gefundenen Verzögerungen der erregenden Eingänge relativ zu den inhibierenden für die feine Abstimmung dieser Verschiebung verantwortlich ist und dass ihr Maximalwert von der Frequenz abhängt. Durch die Kombination der neuronalen Signale aus beiden Hemisphären erfolgt eine sehr hochauflösende und nahezu lineare Dekodierung der ITD in einen einfachen Ratenkode, der in den folgenden neuronalen Zentren ohne wesentlichen Genauigkeitsverlust weiter verarbeitet werden kann. Diese Arbeit wurde im Rahmen des SPP 1608 ”Ultrafast and temporally precise information processing: normal and dysfunctional hearing” (HE6713/1-1) der DFG gefördert.
14:20	Perspectives on temporal coding in CI listeners using a computational model of the electrically stimulated auditory nerve Suyash Narendra Joshi, Torsten Dau, Bastian Epp [Abstract] Cochlear implants (CI) bypass cochlear processing by directly stimulating the auditory nerve (AN) and are successful in restoring speech intelligibility in quiet. CI listeners, however, experience difficulties with pitch perception and spatial hearing, along with speech understanding in adverse environments. These difficulties are assumed to arise from degraded envelope coding, and state-of-the-art stimulation strategies aimed to provide robust envelope coding have been of limited success. Furthermore, the failure of existing models to account for behavioral outcome measures of CI listeners suggests that the dynamic responsiveness of the AN to electrical stimulation has not yet been correctly described. For this purpose, a computational model of electrical stimulation with focus on temporal response properties was developed. The model accounts for differences in timing and sensitivity for anodic versus cathodic polarity, and correctly describes data obtained with various biphasic pulse shapes, including symmetric, biphasic pulses. Temporal effects like accommodation, facilitation, and refractoriness can be accounted for, enabling the model to predict the effect of stimulation level and carrier pulse rate on amplitude modulation detection. The model provides a computational framework to quantify effects of binaural processing in bilateral CI listeners,such as the effect of binaural jitter on the perception of interaural time differences.
14:40	An auditory model for sound direction estimation with bilateral cochlear implants Mathias Dietz, Daryl Kelvasa [Abstract] Bilateral cochlear implant (CI) users perform above chance level in localizing the source of a sound in the azimuthal (horizontal) plane; although localization errors are far worse than for normal hearing listeners, they are considerably better than for CI listeners with only one implant. Here, we present a binaural model that predicts the azimuthal direction of sound arrival from a 2-channel input signal as it is received at the left and right CI processor. The model includes a replication of a clinical speech-coding strategy, a model of the electrode-nerve interface, a binaural brainstem neuron model, and a prediction stage that is trained to map the neural response rate to an azimuthal angle. The model is trained and tested with various noise and speech stimuli created by means of virtual acoustics. Localization error patterns of the model match experimental data, and are explicable largely in terms of the non-monotonic relationship between ILD and azimuthal angle. The model is freely available (http://sirius.physik.uni-oldenburg.de/downloads/CI-Model/) and can be used to predict the localization of an average CI listener for any 2- channel audio input or to study the influence of subject specific aspects, such as differences between the left and the right CI settings.
15:00	Modellierung von Schallquellenlokalisation in Sagittalebenen bei cochleärer Hörschädigung Robert Baumgartner, Piotr Majdak, Bernhard Laback [Abstract] Das gesunde auditive System nutzt spektrale Merkmale für die Lokalisation von Schallquellen entlang von Sagittalebenen (oben/unten, vorne/hinten). Diese Merkmale werden durch die spektrale Auflösung und den Dynamikbereich der auditiven Peripherie beeinflusst. Beide Faktoren können sich im Falle einer cochleären Hörschädigung, meist ausgeprägt als Ausfall von äußeren Haarzellen (OHC) und auditiven Nervenfasern (ANF), verändern. In der vorliegenden Studie wurde ein Modell der auditiven Peripherie (Zilany et al., 2014 JASA 135) mit einem Modell der Schallquellenlokalisation in Sagittalebenen (Baumgartner et al., 2014 JASA 136) kombiniert, um den Effekt der Hörschädigung auf die Lokalisationsleistung zu untersuchen. Das Modell wurde für Normalhörende evaluiert und anschließend wurden unterschiedliche Konfigurationen hinsichtlich der Stärke des Ausfalls von OHC und ANF simuliert. Die vorhergesagte Lokalisationsleistung verschlechterte sich mit steigendem Ausfall der OHC. Für mittlere Lautstärkepegel zeigte die Lokalisationsleistung eine Abhängigkeit von den Spontanfeuerungsraten der ausgefallenen ANF. Die Bedeutung der Resultate für die Schallquellenlokalisation von Hörgeschädigten wird diskutiert.
15:20	Assessing and modeling apparent source width perception Johannes Käsbach, Manuel Hahmann, Tobias May, Torsten Dau [Abstract] A primary function of the human auditory system is the spatial perception of sound sources in a local environment. This requires that the sound sources are externalized, referring to a correct localization in space (position and distance) and a compact sound image (Hartmann et al. 1996). The present study focused on the compactness of sound sources, which is commonly referred to as the apparent source width (ASW). Cues contributing to the perception of ASW are fluctuations of interaural time differences (ITDs) and interaural level differences (ILDs). A functional model of ASW perception is proposed using the TWO!EARS auditory-front-end (AFE) toolbox to evaluate the auditory processes underlying this percept. To determine the left- and right-most boundary of a sound source, the model uses a statistical representation of ITDs and ILDs based on percentiles integrated over time and frequency. This extends traditional models based on the interaural cross-correlation (IC) alone and reveals a more robust prediction of psychoacoustic data obtained with noise and speech signals in loudspeaker-based experiments. The model might be useful for the evaluation of effects of hearing-aid processing on ASW and sound externalization.
15:40	Predicting binaural speech intelligibility using the signal-to-noise ratio in the envelope power domain Torsten Dau, Alexandre Chabot-Leclerc, Ewen Macdonald [Abstract] A binaural extension to the multi-resolution speech-based envelope power spectrum model (mr-sEPSM; Jørgensen et al., 2013) is presented. It consists of a combination of better-ear (BE) and binaural unmasking (BU) processes, implemented as two monaural realizations of the mr-sEPSM combined with a short-term equalization-cancellation process, and uses the signal-to-noise ratio in the envelope domain (SNRenv) as the decision metric. The model requires only two parameters to be fitted per speech material and does not require an explicit frequency weighting. The model was validated against three data sets from the literature, which covered the following effects: the number of maskers, the masker types (speech-shaped noise (SSN), speech-modulated SSN, babble, and reversed speech), the masker(s) azimuths, reverberation on the target and masker, and the ITD of the target and masker. The Pearson correlation coefficient between the simulated SRTs and the data across all experiments wa! s 0.91. A model version that considered only BE processing performed similarly (correlation coefficient of 0.86) to the complete model, suggesting that BE processing could be considered sufficient to predict intelligibility in most realistic conditions.
16:00	Modeling Effects of the Medial Olivocochlear Reflex on Interaural Level Differences Bernhard Laback, Sridhar Srinivasan [Abstract] The medial olivocochlear reflex (MOCR) is an efferent feedback loop that modulates the amplification of sounds in the inner ear by inhibiting the outer hair cell electromotility. Its magnitude depends on the past ipsilateral and contralateral stimulation levels. It is hypothesized that activation of the MOCR results in enhanced interaural level difference (ILD) cues compared to deactivation of the MOCR, by reducing the amount of cochlear compression. To test this hypothesis, we performed a modeling study using a well-established model of the auditory periphery (Zilany et al., 2013) that incorporates an accurate implementation of the MOCR (Smalt et al., 2013) The ”internal” ILD of a target sound (SAM tone at 6 kHz) in isolation was observed to be linearly increased when activating the MOCR, with the enhancement starting about 80 ms after stimulus onset. Without MOCR activation, presentation of a noise precursor (bandpass filtered at target frequency) reduced the internal ILD of the target compared to presenting the target alone. This reduction was partly mitigated by activating the MOCR, resulting in enhanced ILD cues beginning at target onset. Overall, the MOCR appears to be important for ILD-based spatial hearing and cochlear implant listeners might benefit from its restoration.
16:20	Der Einfluss peripherer Nichtlinearitäten auf die interne Repräsentation binauraler Cues Armin Kohlrausch, Ryan Kim [Abstract] Im gesunden menschlichen Gehör reagiert die Basilarmembran (BM) nichtlinear auf Änderungen im Signalpegel. Dies führt zu bekannten monauralen Effekten, wie der Erzeugung von Differenztönen, pegelabhängiger Breite von Erregungspegelmustern und dem Recruitment Phänomen. Im vorliegenden Beitrag wird detaillierter untersucht, inwiefern diese Nichtlinearitäten das binaurale Hören beeinflussen. Dazu werden Modellsimulationen gezeigt, die mit Hilfe der neuentwickelten (und öffentlich zugänglichen) Softwareumgebung des Two!Ears Projekts [http://www.twoears.eu/] durchgeführt wurden. In dieser Softwareumgebung wird die nichtlineare Verarbeitung der BM mit dem Dual Resoance Non-Linear (DRNL) Filterbank Modell (Meddis et al., 2001, J. Acoust. Soc. of Am., 109(6), 2852-61) realisiert. In den Simulationen wurden die Module berücksichtigt, die folgende Stufen der peripheren Verarbeitung nachbilden: Außen- und Mittelohr, Basilarmembran, Haarzellen, Adaptation in Gehörnerven sowie binaurale Verarbeitung. Als Stimuli wurden sinusförmige Signale, Schmal- und Breitbandrauschen sowie Sprache mit variablen Gesamtpegeln und interauralen Unterschieden verwendet und es wurden binaurale Parameter wie interaurale Unterschiede in Pegel und Zeit, sowie die interaurale Korrelation berechnet. Wie erwartet, führt die Kompression der BM zu einer Pegelabhängigkeit der intern abgebildeten interauralen Pegeldifferenz, und zu einer Dekorrelation von Signalen, bei denen verschiedene Pegel im linken und rechten Ohr vorliegen. Im Vortrag werden die Konsequenzen dieser Ergebnisse für das binaurale Hören diskutiert.

Children's Auditory Rehabilitation – iCARE

Children's Auditory Rehabilitation – iCARE

Sitzungsleitung:

J. Fels, Institut für Technische Akustik, Med. Akustik, RWTH Aachen, Aachen A. Van Wieringen, KU Leuven

9:00	The Acoustical Environment of Cochlear Implant Users Tobias Busch, Filiep Vanpoucke, Astrid Van Wieringen [Abstract] Many profoundly deaf people perceive speech by means of a cochlear implant (CI). Although the auditory environment has been shown to affect treatment outcomes, little is known about the acoustical environments that users experience. CI data logging allows unobtrusive, comprehensive monitoring of the natural acoustical environment of CI users. The CI sound processor continuously analyzes the environment of the wearer, classifies it as one of several acoustical scenes, and registers the time spent in each scene in a data log. We analyzed a convenience sample of data logs from over 1200 CI users of all ages, covering two million hours of implant use. We investigated variability within users, between users and between age groups regarding daily device use and the amount of time spent in different scenes. We found that most people used their CI for the greater part of the day. However, there was substantial variation. We also found age related differences in the auditory environment. Our results shed light on the everyday acoustical experience of CI users; they provide insights for clinical practice and spur further research questions. In the future, data logging can help understand the connection between environment and rehabilitation after cochlear implantation.
9:20	Investigation of sound localization performance in a virtual acoustic environment designed for hearing aid users Florian Pausch, Michael Kohnen, Lukas Aspöck, Z. Ellen Peng, Janina Fels [Abstract] The sound localization performance in binaural reproduction setups, using acoustic crosstalk cancellation filters and loudspeakers, relies on Head-Related Transfer Functions and has been previously examined in several studies on normal-hearing listeners. For applications on listeners fitted with hearing aids, the binaural playback setup has to be extended to include a pair of research hearing aids (RHA) in the playback of simulated binaural signals based on Hearing Aid-Related Transfer Functions. The fusion of these two playback paths enables to include the remaining hearing capabilities of a listener with hearing loss and to simulate sound perception with hearing aids. In this study, sound localization performance in this system designed for hearing aid users is evaluated with normal hearing adults. In the experiment, stimuli are presented by virtual sound sources in three conditions: RHA only, loudspeakers only, and combined RHA and loudspeakers. In the RHA only and the combined RHA and loudspeakers condition, the RHA signals are time-delayed to incorporate the latency in a conventional hearing aid. An optical head-tracking system is included to allow user movements to achieve a virtual scene update in real-time. The head-tracking data provides information on subject behavior in utilizing head movements to improve localization accuracy.
9:40	Auditory Training of Spatial Processing in Children with Hearing Loss in Virtual Acoustic Environments: Pretest Results Z. Ellen Peng, Florian Pausch, Janina Fels [Abstract] Improved efficacy of auditory training was demonstrated in studies by Cameron and Dillon (2007-2012) on normal hearing children with spatial processing disorder, also common among those with hearing loss, by presenting speech training materials in virtual acoustic environments (VAE) with head-related transfer functions (HRTFs) measured from an artificial adult head. To further investigate auditory training using complex realistic acoustic scenes among children fitted with hearing aids, such paradigms are adopted in German for testing in reverberation simulated in loudspeaker-based VAE. In the pretest experiment, while fully immersed in VAE using individually measured HRTFs, children are asked to repeat sentences spoken by a target talker located at 0∘ horizontal azimuth when two distractor talkers are simultaneously telling irrelevant stories. Each child undergoes testing in a total of eight conditions, consisting of manipulations in spatial cues (target-distractor collocated vs. spatially separated horizontally at 90∘), talker pitch cues (target-distractor sharing the same vs. different voices), and room acoustics (0.4 vs. 1.2 sec reverberation time). The speech reception threshold is measured adaptively at 50% intelligibility under each condition. The benefits of spatial cues and talker pitch cues are compared between reverberant conditions. Results are also compared to those from age-matched children with normal hearing.
10:00	Spatial mismatch negativity as an indirect measure of bilateral processing Katharina Vogt, Anja Roye, Luuk Van De Rijt, Andy Beynon, Martijn Agterberg, Ad Snik [Abstract] Hearing with two ears is superior over hearing with one ear especially in complex auditory environments since it provides access to binaural cues. However, listeners who suffer from a hearing loss display difficulties regarding auditory spatial hearing. Until today it is a matter of debate to what degree hearing devices give access to binaural cues and whether listeners can integrate them into a coherent percept. The present study utilized the mismatch negativity as an objective electrophysiological measure to assess automatic spatial discrimination that requires bilateral integration in normal hearing adults. Bilateral listening conditions have been compared with unilateral listening conditions where a one sided conductive hearing loss was mimicked. Listeners were seated in a free field. Within a classic passive oddball paradigm, acoustic stimuli were presented from two different fixed locations. Auditory evoked potentials were analyzed for the different conditions. All participants showed strong individual mismatch negativity responses in the bilateral condition. During unilateral listening, reduced or even absent MMN amplitudes were seen. These findings suggest that the mismatch negativity elicited by acoustic spatial deviations can be used as an objective measure to investigate spatial hearing, complementing or replacing behavioral methods for example in incompliant groups such as children.
10:20	Sonority's Effect as a Surface Cue on lexical Speech Perception in Children with Cochlear Implant vs Normal Hearing in the Greek Language Yasmeen Hamza, Areti Okalidou, Astrid Van Wieringen [Abstract] Sonority is the degree of vocal tract openness during phoneme-production (Goldsmith, 1990). Acoustically it is the relative amount of energy, and perceptually the relative loudness. Phonemes can be classified on a sonority scale. Sonority Sequencing Principle (SSP) is a patterned phonotactic behavior with sonorous sounds preferring to occur next to less sonorous ones. The study’s scope was to investigate whether speech perception auditory capacity of cochlear implanted (CI) children is affected by sonority values of speech or by sonority constraints which represent language learning rules. Sixteen novel CVCV words assigned to16 funny pictures in four conditions, i.e. SSSS, SSNS, NSSS and NSNS were presented to normally- hearing adults, normally-hearing children and age-matched CI children via fast mapping procedures. Both accuracy measures and reaction times were taken. Words were accurately identified 100% by adults. Normally-hearing and CI children showed slightly lower accuracy which depended on the sonority condition of word stimuli. Normal-hearing and CI children showed relatively longer RTs than normally- hearing adults, which varied according to the sonority conditions. The emerging patterns in CI versus normal- hearing children are discussed to unravel whether lexical speech perception for each group relies in auditory salience cues (sonority level) or language-governing principles (SSP).
10:40	Assessing Listening Effort in School-age Children through Depth of Verbal Processing Cheng-Lin Hsu, Filiep Vanpoucke, Astrid Van Wieringen [Abstract] An increased appreciation of the cognitive aspects of hearing has led to a flourishing of studies examining the degree of effort associated with understanding spoken language. As governments move to mainstream more school-age children with hearing impairment, chronic fatigue secondary to effortful listening could negatively impact their educational outcomes as these young students struggle to learn in the noisy acoustics of a typical classroom. The goal of the present study is to develop a sensitive assessment of listening effort based on a dual-task behavioural paradigm and on the notion of ”depth of verbal processing”. The test requires the child to repeat custom-made Dutch words presented in one of the three SNR levels while also engaging in one of the three secondary tasks that vary in the amount of cognitive processing required. We first conduct this assessment in a group of normal-hearing school-age children in order to validate the novel method. Analysis of the data suggest that secondary tasks with deeper levels of processing take longer to do without affecting the child’s ability to repeat the word, and the most demanding secondary task is also the most affected by increasing background noise levels.
11:00	Auditory processing, cognition, and language in children with mild to moderate sensorineural hearing loss Douglas Maccutcheon, Stuart Rosen, Lorna Halliday [Abstract] Severe or profound hearing losses lead to delayed language development, but it is thought that even a mild to moderate sensorineural hearing loss (MMSNHL) may contribute significantly to language problems. In a previous study, Halliday, Tuomainen and Rosen (under review) assessed the basic auditory processing abilities (e.g. frequency modulation detection, frequency discrimination, amplitude modulation detection) and core language skills (vocabulary, reading, grammar) of 8-16 year-olds with MMSNHL and age-matched normally hearing peers. Results suggested a significant relationship between the discrimination of spectral shape and temporal fine structure and language assessments. These results may support the hypothesis that training auditory processes might lead to improved language development. However, more research is needed before such an intervention can be developed. The present experiment aimed to extend the previous findings in a new, younger group of children with MMSNHL, and to explore the effect of other cognitive functions (attention and working memory) on language and an expanded set of auditory processing outcomes including speech in noise. Findings will be presented.

Elektroakustik und Audiosignalverarbeitung (Poster)

Elektroakustik und Audiosignalverarbeitung (Poster)

11:00	Optimized Driving Functions for Curved Line Source Arrays Using Modeled and Measured Loudspeaker Data Florian Straube, Frank Schultz, Michael Makarski, Stefan Weinzierl [Abstract] Line Source Arrays (LSAs) are used for large-scale sound reinforcement aiming at the synthesis of homogenous sound fields for the whole audio bandwidth. The deployed loudspeaker cabinets are generally rigged with different tilt angles. By choosing (numerically) optimized driving functions for the individual loudspeakers the homogeneity of the intended sound field can be further improved. This contribution presents an evaluation of driving functions optimized using a goal attainment multiobjective optimization approach as well as a comparison of the synthesized sound fields for modelled and measured loudspeaker data. The complex-directivity point source model-based calculations include far-field radiation patterns of baffled line and circular pistons and the actual loudspeaker data originate from vertical directivity measurements. The analyses are performed for a typical concert venue employing curved LSA setups. It will be shown with the help of position index plots and driving function index plots that the model-based multiobjective optimizations provide superior results compared to those obtained via common regularized least-mean-square error optimization approaches. The results are similar for modelled and measured loudspeaker data. In the latter case, however, the approach’s quality critically depends on the spatial resolution of the measured directivity and the correct identification of the spatial aliasing behaviour.
11:02	NMF Initialization Using Harmonic/Percussive Discrimination for Blind Audio Source Separation Christian Rohlfing, Julian M. Becker [Abstract] The aim of audio source separation is to separate audio sources out of a mixture. Given the spectrogram of the mixture, nonnegative matrix factorization (NMF) is often used for this task as it is able to model typical structures of audio spectrograms in a compact manner. However, the factorization quality strongly depends on the initialization of the NMF model. In this paper, we propose a novel NMF initialization scheme in the context of blind audio source separation. It is based on an existing deterministic initialization approach utilizing synthesized magnitude spectra of harmonic notes. In addition to that, we propose to extract percussive note spectra out of the mixture with help of a harmonic/percussive discrimination step. The resulting spectra are then added to the harmonic note spectra to enhance the separation quality.
11:04	Optimierung einer omnidirektionalen Quelle Alexander Przibilla, Andreas Haeussler, Steven van de Par [Abstract] Für viele Zwecke (z.B. in der Bauakustik) ist es wünschenswert eine Schallquelle mit möglichst omnidirektionale Abstrahlcharakteristik zu haben. Allerdings werden diese auch in der Forschung z.B. als Referenzquelle eingesetzt. Für die Bauakustik sind meist hohe Schallleistungen, sowie die Einhaltung von Normen in Bezug auf Richtcharakteristik erforderlich. Für eine perfekte Referenzquelle, z.B. in der Virtuellen Raumakustik sind neben einem uniformen Abstrahlverhalten, auch ein glatter Frequenzgang und ein impulstreues Verhalten wünschenswert. In diesem Beitrag wird eine erweiterte Version einer omnidirektionale Quelle [Kruse et al., Journal on Applied Acoustics, 47, 12 (2013)] auf der Basis eines Ringradiators vorgestellt und perzeptiv evaluiert. Der Ringradiator entsteht durch die gegenüberliegende Platzierung zweier Lautsprecher, welche von einem konischen Gehäuse eingefasst sind. Messungen haben gezeigt, dass sich das Abstrahlverhalten sehr uniform sowohl über die horizontale Ebene als auch über die Vertikale verhält. Durch die Bauart entstehen allerdings Resonanzen, welche im Frequenzgang zu erkennen sind. Im Beitrag werden Methoden vorgestellt diese über digitale Filterung sowie mechanische Maßnahmen zu minimieren. Mit einem Hörversuch wurden diese evaluiert, indem die Klangveränderung in Abhängigkeit des Winkels und unterschiedlichen Filtern untersucht wurde.
11:06	Characterization of dynamic loudspeakers using electrical and acoustical measurement data Jens Mecking, Gottfried Behler, Michael Vorländer, Christophe Beaugeant [Abstract] Der Vortrag beschäftigt sich mit der Charakterisierung von dynamischen Lautsprechern mit Hilfe von elektrischen und akustischen Messdaten. Elektrodynamische Lautsprecher können mit Hilfe der sogenannten Thiele-Small Parameter charakterisieren werden. Dies bedeutet, dass sich das elektrische, mechanische und akustische Verhalten eines Wandlers in der Näherung eines linearen, zeitinvarianten Systems vollständig beschreiben lässt. Ursprünglich wurden diese Größen aus einer Reihe von elektrischen und mechanischen Einzelmessungen bestimmt, es ist jedoch auch möglich, dies mit Hilfe einer simultanen Messung der - jeweils komplexen - elektrischen Impedanz sowie der Auslenkungsübertragungsfunktion der Membran zu erreichen. Hier soll nun eine dritte Möglichkeit der Charakterisierung untersucht werden, in der die Messung der Membranauslenkung durch eine Schalldruckmessung ersetzt wird. Diese Methode bietet den Vorteil, dass auch solche Wandler untersucht werden können, für die klassische Messmethoden wie das Anbringen eines Zusatzgewichts auf der Membran ungeeignet sind (z.B. Microspeaker). Auf der anderen Seite würde es die aufwendige Vermessung der Membranauslenkung (z.B. durch ein Laser-Vibrometer) durch eine einfache Schalldruckmessung ersetzen. Im Fokus der Betrachtungen stehen vor allem geeignete Randbedingungen für einen entsprechenden Aufbau, die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse sowie ein Vergleich mit den eingangs erwähnten Messmethoden.

Elektroakustik und Audiosignalverarbeitung I

Elektroakustik und Audiosignalverarbeitung I

9:40	High-directional beamforming with a miniature loudspeaker array Christoph Sladeczek, Daniel Beer, Jakob Bergner, Albert Zhykhar, Maximilian Wolf, Andreas Franck [Abstract] Practical electroacoustic applications often demand a directional behavior of the dedicated loudspeaker setup. A common goal in sound reproduction applications is a uniform distribution of sound pressure over the listening area. A desired application in sound reinforcement is to focus the emitted sound to a defined region, to locally enhance speech intelligibility in reverberant environments or to keep high sound pressure levels on certain areas. The use of loudspeaker arrays with dedicated signal processing is a well-known technique to create directional radiation characteristics. This technology, often termed as loudspeaker beamforming, allows controlling the radiation of sound to a distinct direction. For decades directional sound radiation is used in public address systems. In recent years similar requests came up for other markets like home entertainment. Due to the size of conventional speaker systems, the usage in this field is still not feasible. This paper presents the design of a miniature beamforming array. The presented concept shows an array that consists of a small number of loudspeakers, while providing a high directional radiation behavior.
10:00	Lautsprecher Optimierung mit Hilfe von FEM Simulationen Hinrich Arnoldt, Mads J. Herring Jensen, Gilles Pigasse [Abstract] In der Entwicklung neuer Lautsprecherdesigns spielen die Direktivität des Lautsprechers sowie seine Resonanzcharakteristik eine große Rolle. Mit Hilfe von FEM-Simulationen lassen sich diese Eigenschaften bei der Entwicklung des Designs gezielt optimieren noch bevor erste Prototypen gebaut werden müssen. In diesem Vortrag wird am Beispiel der Simulationssoftware COMSOL Multiphysics gezeigt, wie optimierte Designs aus einer FEM-Analyse gewonnen werden können. Dabei wird gezielt eine Direktivität oder die Antwort in einem Frequenzband vorgegeben, und das entsprechende Design durch die Simulation berechnet. Der Vortrag behandelt sowohl die generelle Vorgehensweise bei der Modellierung des Lautsprechers als auch die Implementierung passender Optimierungsalgorithmen. Dabei wird insbesondere auch gezeigt, wie der Rechenaufwand bei einer solchen Simulationsaufgabe möglichst gering gehalten werden kann.
10:20	Diskussion zur Miniaturisierung von Schallführungen Daniel Beer, Lorenz Betz, Timo Gabb, Jan Küller, Robin Ritter [Abstract] Der Trend mobiler Kommunikations- und Unterhaltungselektronik zu Geräten mit immer flacheren Gehäusen erfordert die Verwendung miniaturisierter Lautsprechersysteme. Miniaturlautsprecher haben aufgrund ihrer Größe eine sehr geringe Effizienz. Aus dem Bereich der Elektroakustik ist bekannt, dass die Effizienz eines Lautsprechers durch konstruktive Maßnahmen, z. B. Resonatoren, gesteigert werden kann. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, ob derartige Schallführungsformen soweit miniaturisierbar sind, dass sie auch in Verbindung mit Miniatur- bzw. MEMS-Lautsprechern eine Pegelsteigerung bzw. Frequenzbereichserweiterung ermöglichen.
10:40	Entwicklung eines Lautsprecherantriebs aus dielektrischem Elastomer Petko Bakardjiev, M. Ercan Altinsoy, Jan Troge, André Bucht [Abstract] In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung eines innovativen magnetfreien Lautsprecherantriebs auf Basis eines dielektrischen Elastomer-Aktors beschrieben. Dielektrische Elastomere werden als sogenannte Smart Materials bezeichnet. Es handelt sich dabei um einen nachgiebigen elektrostatischen Kondensator, der aus zwei flexiblen Elektroden besteht, zwischen denen sich eine passive, inkompressible Elastomerfolie befindet. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung ziehen sich die gegenüberliegenden Elektroden an und setzen das inkompressible Elastomer unter Druck, welches sich dadurch seitlich ausdehnt. Elastomer-Aktoren verfügen dabei über eine potentiell höhere Leistungsdichte als elektrodynamische Antriebe. Durch geeignete Parametrisierung des Aktormaterials, sowie dessen Anordnung, kann eine Vielzahl unterschiedlicher Aktortypen mit spezifischen Eigenschaften erstellt werden. Für den Lautsprecherantrieb wurde ein Wickelaktor aufgebaut, der aus einer leitfähig beschichteten Silikonfolie besteht und Bewegungen in axialer Richtung erzeugen kann. Dieser wurde messtechnisch charakterisiert und in ein elektromechanisches Modell überführt. Anhand dieses Modells wurde eine geeignete Lautschprechermembran für den Aufbau ausgewählt. Der Elastomer-Aktor ersetzt in der so erstellten Lautsprecheranordnung den elektrodynamischen Antrieb und die Zentrierspinne. Dieser erste Prototyp zeigt bereits das hohe Potential zur Gewichts-, Bauraum- und Kostenreduktion im Vergleich zu herkömmlichen elektrodynamischen Antrieben, sowie ein günstiges Impulsverhalten.

Elektroakustik und Audiosignalverarbeitung II

Elektroakustik und Audiosignalverarbeitung II

14:20	Excitation Signals for Online Secondary Path Estimation in Active Noise Control Stefan Liebich, Christiane Antweiler, Peter Jax, Peter Vary [Abstract] For active noise control in audio devices such as headphones or hearing aids, the knowledge of the secondary path between the noise-cancellation loudspeaker and the error microphone is crucial for the performance. For the identification of this often time variant path a measurement or excitation signal is required. It should allow fast tracking, be robust as well as uncorrelated with respect to the ambient noise and be subjectively not too annoying. Most approaches proposed in the literature apply white Gaussian noise (WGN). So far, alternative options have largely been disregarded. In this contribution, we propose and investigate by example two different classes of signals which are either objectively optimal or subjectively less disturbing but still effective. The first class consists of unnatural synthetic signals. Two representatives are the perfect sequences and perfect sweeps. These signals are characterized by an impulse-like autocorrelation function. The second subjectively less disturbing class consists of signals derived from or shaped by natural sounds. One example is sea noise which exhibits a comparable spectral flatness as WGN but shows amplitude modulation over time. For the performance evaluation we use state-of-the-art noise cancellation algorithms.
14:40	Elektroakustische Modellierung eines Ohrpassstücks mit integrierten Mikrofonen und Lautsprechern Steffen Vogl, Tobias Sankowsky-Rothe, Matthias Blau [Abstract] In zukünftigen Hörsystemen ist die Verwendung von einem oder mehreren Mikrofonen sowie von einem oder mehreren Lautsprechern im Gehörgang denkbar. Solche Konfigurationen können prinzipiell dazu benutzt werden, um über entsprechende Signalverarbeitungsalgorithmen eine möglichst optimale akustische Anpassung an das individuelle Ohr zu erzielen und gleichzeitig akustische Rückkopplungen sowie Okklusion zu minimieren. Um diese Möglichkeiten optimal zu nutzen, ist das Verständnis der elektroakustischen Übertragungseigenschaften solcher Systeme hilfreich. Hierzu wurde der Prototyp eines offenen Ohrpassstücks mit 2 integrierten Lautsprechern und 3 integrierten Mikrofonen elektroakustisch modelliert. Die Lautsprecher wurden dabei als Schallflussquellen, das rohrähnliche Innere des Ohrpassstücks durch Zweitore modelliert. Im Modell können beliebige Übertragungsfunktionen zwischen Lautsprechern und Mikrofonen berechnet werden. Die Parameter des Modells wurden in einer definierten Einbausituation bestimmt, d.h. bei innerem Abschluss durch bekannte Röhrchen und äußerem Abschluss durch eine schallharte Fläche mit einem Mikrofon zur Nachbildung einer Feedback-Situation. Schon mit einer relativ einfachen Modellierung mit nur 12 physikalischen Parametern gelingt die Nachbildung aller 8 Übertragungsfunktionen mit einer Genauigkeit von besser als 4dB im Frequenzbereich von 200Hz bis 10kHz. Das Modell wurde an einem IEC-711 Ohrsimulator erfolgreich validiert.
15:20	Frame Theory for Acoustics Peter Balazs, Diana Stoeva, Nicki Holighaus, Thibaud Necciari [Abstract] Signal representation tools play a major role in the fields of signal processing and acoustics. In particular, time-frequency transforms are widely used to analyse signals, extract relevant acoustic features, and (re-)synthesize. Allowing redundancy provides the possibility for multiple representations and more freedom for the design of analysis/synthesis systems. So-called frames can be redundant (overcomplete) and still allow perfect and stable reconstructions, while not being as restricted as widely-used non- redundant transforms such as DCT and wavelet bases. For certain purposes it is even impossible to construct non-redundant frames, while redundant ones exist. For example, Gabor frames (which can be considered as obtained by sampling the STFT) generated by a function well localized in both time and frequency, are necessarily redundant. The steady increase in electronic devices’ computing and storage capacity further reduces the need for critical sampling. The above reasons have lead to the frames becoming more and more prominent in signal processing and acoustics. We present a survey on general frame theory and time-frequency analysis. In particular, we show how frame theory allows to define adaptive time-frequency transforms. A short overview of the theory of frame multipliers, as well as their possible applications in acoustics concludes the presentation.
15:40	Hybrid Volterra and Hammerstein Modelling of Nonlinear Acoustic Systems Simon Grimm, Jürgen Freudenberger [Abstract] This paper studies nonlinear system models for a tube power amplifier feeding a guitar loudspeaker cabinet in an acoustic room. A cascaded structure of nonlinear filters is proposed. In the literature there exist different models for nonlinear systems with memory. The Hammerstein model, consisting of a static nonlinear curve followed by a linear filter is capable of modelling higher order nonlinearities without high computational complexity. However, this model is not capable of identifying the considered system with high accuracy. The Volterra filter in comparison is capable of modelling a nonlinear system with high accuracy, but with higher orders of nonlinearity, the computational demand grows fast. The proposed cascaded model contains several parallel branches, consisting of polynomial functions followed by a filter for each order of nonlinearity. The second order of nonlinearity is additionally modelled with a parallel branch, containing a Volterra filter of shorter filter length. These parallel branches are followed by a long linear FIR filter that models the room acoustics. The system is identified by using the adaptive normalized least mean square (NLMS) algorithm. Compared to the Hammerstein model, the accuracy in modelling the real world system can be improved with only a slight increase in computational complexity.
16:00	Elektret- und Piezoelektret-Energy-Harvester Perceval Pondrom, Joachim Hillenbrand, Xiaoqing Zhang, Gerhard M. Sessler, Joachim Bös, Tobias Melz [Abstract] Im vorliegenden Beitrag werden schwingungsbasierte Elektret- Energy-Harvester und mehrlagige Piezoelektret-Energy-Harvester vorgestellt. Piezoelektret- und Elektretwandler eignen sich wegen ihrer hohen Empfindlichkeiten besonders gut für Energy Harvesting. Im Vergleich zu den früheren Harvestern (DAGA 2015) wurden durch konstruktive Maßnahmen die Resonanzfrequenzen reduziert und die erzeugten Leistungen um etwa eine Größenordnung erhöht. Beim Mehrschicht-Piezoelektret-Energy-Harvester wird ein sogenannter Piezoelektret-Stapel, der aus gefalteten Piezoelektretfolien besteht, bei einer angelegten Eingangsbeschleunigung von einer seismischen Masse dynamisch komprimiert und generiert eine elektrische Leistung. Im Vergleich zum Einschicht-Harvester erzeugt ein Mehrschicht- Piezoelektret-Harvester mit gleicher seismischer Masse eine größere elektrische Leistung bei gesenkter Resonanzfrequenz. Beim ähnlich aufgebauten Elektret-Energy-Harvester ist eine einseitig metallisierte Elektretfolie an der seismischen Masse angebracht. Der Luftspalt zwischen dem Elektret und einer metallischen Rückelektrode wird von einem elastischen Abstandshalter aus zellularem Polypropylen kontrolliert. Durch Verkleinerung der Fläche und Vergrößerung der Dicke des Abstandshalters wird die Resonanzfrequenz des Harvesters und die von ihm erzielte Leistung ohne Veränderung der seismischen Masse vergrößert. Mit seismischen Massen von 10 bis 50 g wurden bei Piezoelektret- und Elektret-Energy-Harvestern Leistungen bis einige 100 µW bei Resonanzfrequenzen von 50 bis 500 Hz und einer Beschleunigung von 1 g = 9,81 m/s2 gemessen. Diese Leistungen können zur Versorgung von batterielosen elektrischen Schaltungen verwendet werden.
16:20	Digitale Audiosignalverarbeitung auf dem Raspberry Pi David Bau, Dieter Leckschat, Christian Epe [Abstract] Der in den letzten Jahren sich immer größerer Beliebtheit erfreuende Mini-Computer ”Raspberry Pi” stellt eine verhältnismäßig große Rechenleistung für wenig Geld auf sehr kleinem Raum zur Verfügung. Diese drei Faktoren (Preis, Leistung, Größe) machen ihn auch interessant für die Verwendung als DSP-Alternative im Audiobereich. Leider gibt es bis dato kaum verwendbare Ansätze dafür. Grund dafür mag sein, dass der Raspberry Pi nicht für einen solchen Zweck ausgelegt ist. Es muss eine zufriedenstellende Lösung für eine AD/DA-Wandlung gefunden werden, sowie eine Echtzeit-Audioverarbeitung auf dem Linux-Betriebssystem eingerichtet werden, mit der man DSP-Algorithmen implementieren kann. Diese Problematik wurde im Rahmen einer Bachelorarbeit untersucht und erfolgreich gelöst. Darüber hinaus wurde eine Bibliothek an Basis-DSP-Algorithmen zur Verwendung auf dem Raspberry Pi erstellt, um dessen Möglichkeiten zu demonstrieren und das System zur weiteren Verwendung am ISAVE der Hochschule Düsseldorf zugänglich zu machen. Zu den Möglichkeiten der Audio-Plattform zählen neben herkömmlichen DSP-Aufgaben wie Frequenzweichen oder Multi-Effekten auch die Verwendung von MIDI, externer C-Bibliotheken sowie die flexibel anwendbaren GPIO-Pins des Raspberry Pi, mit denen externe Elektronik wie Sensoren und LED’s angesteuert werden können.

Fahrzeugakustik III

Fahrzeugakustik III

9:00	Aktives Sound Design von Innengeräuschen für Elektrofahrzeuge Markus Bodden, Torsten Belschner [Abstract] Die Erzeugung von Innengeräuschen für Elektrofahrzeuge erlaubt eine Maskierung von Geräuschproblemen, die Wiederherstellung der akustischen Rückmeldung auf die Fahrzustände, die Erzeugung einer emotionalen Bindung für den Fahrer, und die stringente Umsetzung eines markenspezifischen Brand Sounds. Hauptanforderungen an die zu erzeugenden Geräusche sind die Authentizität (d.h., die Geräusche müssen in jeder Situation als vom Fahrzeug kommend interpretiert werden) und die Dauertauglichkeit (d.h., die Geräusche müssen interessant, aber abnutzungsfrei sein) bei einer gleichzeitig eindeutigen Abstraktion von den gewohnten Geräuschen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor. Zur Erfüllung dieser Anforderungen muss das einzusetzende Sound Design komplexe Strukturen aufweisen, über die einfache Kopplung einer Geräuschsynthese an den Fahrzeugparameter Drehzahl (wie für das Außengeräusch gefordert) weit hinausgehen, und die Erzeugung einer Vielzahl unterschiedlicher Geräusche erlauben. Die einzelnen Elemente des Sound Designs werden anhand eines Beispiels diskutiert, und die Umsetzung in ein effizientes Tool für die Soundentwicklung vorgestellt.
9:20	Aktive Klanggestaltungskonzepte für eine elektrische Parkbremse Adam Kujawski, Oliver Jung [Abstract] In Fahrzeugen der aktuellen Generation wurde die konventionelle mechanische Feststellbremse von der elektrischen Parkbremse weitestgehend abgelöst. Allerdings ist deren Geräusch oftmals sowohl aus klangästhetischer Sicht als auch in seiner Funktion als Informationsträger verbesserungswürdig. Abhängig von der Quellenstärke der Komponente sowie der Körper- und Luftschallübertragung in den Fahrzeuginnenraum kann das Funktionsgeräusch entweder als störend empfunden oder aber durch andere Schallquellen maskiert werden. Im letzteren Fall fehlt dem Fahrer die akustische Rückmeldung über die Funktion und den Betriebszustand der Parkbremse. Das Ziel der Arbeit war es herauszufinden, ob eine aktive Klanggestaltung des Funktionsgeräusches der elektrischen Parkbremse in Bezug auf die empfundene Klangqualität und den Informationsgehalt des Geräusches sinnvoll ist. Hierbei wurden unterschiedliche Konzepte der aktiven Klanggestaltung wie eine Klanganreicherung des Funktionsgeräusches (Sound Enhancement) und das Hinzufügen von Informationstönen berücksichtigt. Diese Klanggestaltungskonzepte wurden in Hörversuchen auf ihre Eignung als Funktionsgeräusch hinsichtlich ihrer Lästigkeit und Hochwertigkeit untersucht. Durch die direkte Implementierung der Klänge in ein Fahrzeug war eine Bewertung bei realer Benutzung der elektrischen Parkbremse möglich. Dadurch konnten Erkenntnisse in Bezug auf die technische Realisierbarkeit, die Akzeptanz einer aktiven Klanggestaltung seitens potentieller Käufer und Experten sowie die Gestalt eines möglichen finalen Klangs gewonnen werden.
9:40	Initiative Entwicklung von synthetischen Antriebsgeräuschen für Innenräume von Elektrofahrzeugen Mirko Djukic, Gerhard Krump [Abstract] Die Geräuschentwicklung von Elektrofahrzeugen fordert neue Lösungsansätze in der Fahrzeugakustik. Diese Situation als Chance für Innovationen wahrzunehmen, ist die Aufgabe der Psychoakustik und des Sound-Engineering im Automobilbereich. Das Innenraumgeräusch befindet sich dabei im Gegensatz zum Außengeräusch in dem größeren Spannungsfeld zwischen Sicherheit und Komfort im Fahrzeug. In einer ersten Stufe wurden zwei Klangdefinitionen für synthetische Antriebsgeräusche entwickelt und unter Laborbedingungen evaluiert. Die Klangdefinitionen wurden hierzu in Abhängigkeit von verschiedenen Fahrzeugparametern erarbeitet und basierten auf den Erkenntnissen der Verbrennungsmotorakustik und der Musiklehre. Anhand von realen Fahrzeugdaten wurden aus den Klangdefinitionen Audiodaten erstellt, binaurale Umgebungsgeräusche hinzugemischt und dem Fahrverhalten entsprechende Videoaufzeichnungen erzeugt. Diese Summensignale, welche unterschiedliche Fahrsituationen nachbildeten, wurden im Rahmen einer Hörversuchsreihe mit der Methode des Semantischen Differentials bewertet. Die subjektiven Messergebnisse werden vorgestellt und Aspekte abgeleitet, mit denen die Klangdefinitionen in der nächsten Stufe optimiert und neue Gesichtspunkte bei der Entwicklung und Evaluierung berücksichtigt werden können.
10:20	Akustische Funktionsmehrung elektrischer Lenksysteme, Teil 1: Möglichkeiten und Umsetzung mit Hilfe des E-Motors Simon Hecker, Stefan Sentpali, Robert Henneberger, Florian Schaschko, Stefan Schubert, Martin Meyer [Abstract] Mit der zunehmenden Elektrifizierung in der Fahrzeugtechnik ergeben sich neue Möglichkeiten, klassische Funktionen elektrischer Antriebssysteme zu erweitern. Gemeint sind hierbei nicht nur Fahrzeugantriebe, sondern geregelte und gesteuerte elektrische Antriebe jeglicher Art, wie z.B. Fensterheber oder Lenksysteme. Wird das Ziel der akustischen Funktionsmehrung verfolgt, bedeutet dies, komplett neue Funktionen, wie z.B. Active Sound Design (ASD) und Active Vibration Control (AVC) bzw. Active Noise Control (ANC) ohne signifikante Zusatzkosten darzustellen. Am Beispiel der permanenterregten Synchronmaschine eines Lenksystems für den BMW X3 wird eine Modifikation der Motorregelung vorgestellt. Diese erlaubt es, ohne störende Beeinflussung der Lenkfunktion, den E-Motor in einem bestimmten Frequenzbereich als Luft- und Körperschallquelle zu nutzen. Die damit realisierbaren Funktionen reichen von der Erzeugung einfacher Töne und Klänge bis zur aktiven Reduktion von Betriebsgeräuschen.
10:40	Akustische Funktionsmehrung elektrischer Lenksysteme, Teil 2: Aufbau einer prototypischen Steuerkette für eine Sound Design-Funktion im Kraftfahrzeug Florian Schaschko, Robert Henneberger, Simon Hecker, Stefan Sentpali, Stefan Schubert, Martin Meyer [Abstract] Unter gewissen Voraussetzungen ist es möglich, eine permanenterregte Synchronmaschine so anzusteuern, dass diese als akustischer Aktuator eingesetzt werden kann, anstatt Drehmoment in Wirkrichtung zu liefern. Dieser Einsatzzweck kann aufgrund bereits vorhandener, elektrischer Motoren in modernen Kraftfahrzeugen besonders günstig zur Gestaltung von akustischen Funktionen realisiert werden. Hier wurde eine prototypische Steuerkette für eine Sound Design-Funktion mit Hilfe eines Microcontrollers aufgebaut. Als Aktuator wurde eine permanenterregte Synchronmaschine eingesetzt. Es wurde eine Funktion entwickelt, mit der das Fahrzeuginnengeräusch in Abhängigkeit der Verbrennungsmotordrehzahl verändert wird. Da die Synchronmaschine aufgrund Ihrer Anbindung im Fahrzeug mit dieser Funktionalität sowohl Luft-, als insbesondere auch Körperschall erzeugt, kann damit der vibroakustische Klangeindruck im Fahrzeuginnenraum besonders plastisch verändert werden. In diesem Vortrag wird insbesondere der Versuchsaufbau und die Funktionsimplementierung auf dem Microcontroller dargestellt.
11:00	Akustische Funktionsmehrung elektrischer Lenksysteme, Teil 3: Experimentelle Validierung im Fahrzeug Robert Henneberger, Florian Schaschko, Simon Hecker, Stefan Sentpali, Stefan Schubert, Martin Meyer [Abstract] Die Auswirkungen einer aktiven Körperschallquelle, realisiert durch eine Aktuatorfunktion einer elektrischen Lenkung hängen stark von der Applikation im Gesamtfahrzeug ab. Neben dem Quellverhalten des E-Motors (konstruktionsbedingt) sind vor allem die Strukturempfindlichkeit der Karosserie sowie die Körperschallübertragungen im Gesamtfahrzeug bestimmend. Um einen authentischen, vibroakustischen Klangeindruck zu realisieren, müssen Kennfelder und Filter zur Berücksichtigung der Körperschallübertragungen eingesetzt werden. Anhand von Beispielen werden verschiedene Motorsoundcharakteristika dargestellt. Ferner wird auf die wichtigsten Körperschall- und Luftschallübertragungspfade zum Fahrer eingegangen. Außerdem wird die vibroakustische Energiebereitstellung der E-Maschine in Abhängigkeit der elektrischen Leistungsaufnahme genauer untersucht.
11:20	Einfluss verschiedener Raumparameter des Fahrzeuginnenraums auf die Klimatisierungsakustik Silke Hohls, Thomas Biermeier, Ralf Blaschke, Stefan Becker [Abstract] Das Klimatisierungssystem wird durch den zunehmenden Einsatz von Technologien wie der Start-Stopp-Automatik oder von Elektromotoren vermehrt demaskiert. Hinzu kommt eine weitere akustische Optimierung weiterer Lärmquellen am Fahrzeug. Es ist daher notwendig, die Geräuschqualität der Klimaanlage im Fahrzeug bereits im frühen Produktentwicklungsprozess messbar zu machen. In der vorliegenden Studie wurde ein Klimagerät in ein vereinfachtes Fahrzeugmodell verbaut und eine Raumparameterstudie durchgeführt. Hierdurch wird ein allgemeingültiges Verständnis dafür geschaffen, welche den Fahrzeuginnenraum charakterisierenden Parameter das wahrnehmbare Schallfeld der Klimaanlage bestimmen, wodurch wiederum der Geräuscheindruck erzeugt wird. Für die Bewertung der Geräuschqualität werden spektrale Eigenschaften sowie psychoakustische Parameter verwendet.

Fahrzeugakustik IV

Fahrzeugakustik IV

14:20	Zur autonomen Messung von Vorbeifahrgeräuschen Maximilian Ertsey, Manuel Männel, Hugo Fastl [Abstract] Beim statistical pass-by-Verfahren (SPB) gem. ISO 11819-1 wird der maximale, A-bewertete Schalldruckpegel (LAF,max) gemeinsam mit der Geschwindigkeit einzeln vorbeifahrender Kraftfahrzeuge in einem Abstand von 7,5 m zur Fahrstreifenmitte gemessen. Ziel ist die indirekte Ermittlung der akustischen Eigenschaften von Fahrbahnoberflächen durch die Messung von Vorbeifahrgeräuschen einer statistisch ausreichenden Zahl einzelner Fahrzeuge verschiedener Fahrzeugklassen (Pkw, zweiachsige Lkw, mehrachsige Lkw). Da Fahrzeuge nur gemessen werden können sofern sie sich um 6 dB gegenüber Fremdgeräuschen hervorheben, kann die Messung besonders bei Strecken mit hohen Verkehrsaufkommen nur nachts und unter erheblichem Zeitaufwand durchgeführt werden. Zudem erfolgt die Entscheidung, ob ein Fahrzeug für die jeweilige Kraftfahrzeugklasse repräsentativ ist, subjektiv über das Messpersonal. Abhilfe schafft ein autonom arbeitendes Messsystem. Hierbei wird die obligatorische Mikrofonposition um weitere Mikrofonpositionen ergänzt. Durch Schallquellenlokalisation werden normativ gültige Vorbeifahrten erkannt und abgespeichert, eine spektrale Analyse des Vorbeifahrgeräusches schließt atypische Vorbeifahrten aus. Der autonome Betrieb ermöglicht eine objektive Erfassung einer wesentlich höheren Anzahl von Vorbeifahrten; im direkten Vergleich mit einer geführten Messung zeigen sich gute Übereinstimmungen in den Ergebnissen, so dass der Einsatz als normative Messmethode möglich erscheint.
15:00	Objektive Beurteilung der Auswirkungen turbulenter Anströmung auf das Fahrzeuginnengeräusch Jasmin Dörr, Jan Schulze, Jörn Sesterhenn [Abstract] In der aktuellen Fahrzeugentwicklung erfolgt die Bewertung der Fahrzeug-Aeorakustik vor allem in einem Akustik-Windkanal. Aufgrund der unterschiedlichen turbulenten Anströmbedingungen - wie z.B. Turbulenzgrad und Längenskalen - von Windkanal und Straße werden Windkanalmessungen durch eine Straßenerprobung ergänzt, um realitätsnah aus Kundensicht das Fahrzeuginnengeräusch bewerten zu können. Häufig werden die turbulenten Einflüsse auf die Aeroakustik nur subjektiv bewertet. Ziel der Arbeit ist es einen Kennwert zur objektiven Bewertung des Einflusses turbulenter Strömung auf das Fahrzeuginnengeräusch zu entwickeln. Dazu werden Strömungs- und Akustikmessungen durchgeführt, um eine Korrelation der turbulenten Anströmung und des Fahrzeuginnengeräusches zu ermitteln.
15:20	Charakterisierung der Empfindungsgrößen Sportlichkeit und Komfort basierend auf der subjektiven Beurteilung von Fahrzeuggeräuschen Christian Köber, Dennis Bönnen, Christine Huth, Jörg Bienert [Abstract] Die Erwartungen des Kunden zu erfüllen und ihn zufriedenzustellen ist eines der Hauptziele bei der akustischen Entwicklung von Fahrzeugen. Es ist daher notwendig, sich Kenntnisse über dessen Erwartungen bezüglich der Charakteristik von Fahrzeuggeräuschen zu verschaffen. Da diese von verschiedenen Einflussfaktoren wie dem Image und der Marktpositionierung des Fahrzeugs abhängen, kann die unterschiedliche Wahrnehmung durch den Kunden oft nur durch mehrere Merkmale beschrieben werden. Um einen umfassenden Eindruck der Geräuschwahrnehmung zu erhalten, werden im Rahmen dieser Studie zwei Empfindungsgrößen betrachtet, welche in der Literatur häufig als verschiedenartig beschrieben werden. Ziel ist es sowohl die durch den Menschen wahrgenommene Sportlichkeit bei Außengeräuschen als auch den empfundenen Komfort bei Innengeräuschen mithilfe von physikalisch messbaren Größen zu charakterisieren. Dazu werden geeignete Testfahrzeuge ausgewählt, welche als Basis für die Aufzeichnung der in Hörversuchen präsentierten Geräusche dienen. Zur quantitativen Bewertung des wahrgenommenen Geräuscheindrucks wird das Verfahren der Größenschätzung mit Ankerschall verwendet. Dessen Ergebnisse werden verschiedenen signalcharakterisierenden Parametern gegenübergestellt und mittels Anwendung der statistischen Methoden der Faktoren-, Korrelations- und Regressionsanalyse auf ihre mathematischen Zusammenhänge überprüft. Als Ergebnis liegen Modelle zur Beschreibung der Größen Sportlichkeit und Komfort im Verhältnis zu einem vorher definierten Referenzgeräusch vor.
15:40	Eine Typisierung von Fahrzeugkunden nach Geräuschvorlieben David Maiberger, Uwe Letens, Martin Tischler, Reinhard Weber, Steven van de Par [Abstract] Wie in vielen Bereichen unseres Alltags wachsen auch im Pkw-Bereich die Ansprüche der Nutzer. Neben Fahreigenschaften und finanziellen Aspekten rücken zunehmend auch Umweltaspekte wie z.B. Lärmbelastung in den Fokus. Neben der Belastung durch Lärm haben die Fahrgeräusche für viele Menschen aber eine viel weitreichendere Bedeutung: sie sind Träger von Informationen, sie sind die ”Sprache” des Fahrzeugs, sie können sogar Emotionen auslösen. Die Wirkung der Fahrgeräusche eines Fahrzeugs auf eine Person kann aber ganz unterschiedlich ausfallen, je nachdem in welchem Kontext das Gehörte steht, so z.B. die Beziehung der Person zum Fahrzeug, die Situation, in der sie die Geräusche erlebt, aber sicherlich auch ihre individuelle Einstellung zu Fahrgeräuschen: persönliche Vorlieben und damit verbundene Erwartungen und Ansprüche an das Fahrgeräusch sind moderierende Faktoren bei der Beurteilung von Fahrgeräuschen. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer Befragung dargestellt, in der die Einstellung der Teilnehmer zum Thema Fahrzeuggeräusche sowie ihre Beurteilung der bzw. Wünsche an die Geräusche des eigenen Fahrzeugs erfasst wurden. Anhand der Ergebnisse einer großen Stichprobe von Fahrzeugkunden aus dem Premium-Segment wurde eine Typisierung vorgenommen, um damit einen Ansatzpunkt für weitere Analysen der individuellen Einflüsse auf die Beurteilung von Fahrgeräuschen zu schaffen. Die Ergebnisse deuten auf drei unterschiedliche ”Fahrzeugsound”-Typen hin.
16:00	Verfahren zur Berechnung der Impulshaftigkeit von Motorgeräuschen Arne Oetjen, Steven van de Par, Reinhard Weber, Jesko Verhey, Jan Hots, Uwe Letens [Abstract] Bei der Beurteilung der Geräuschqualität bzw. des Geräuschkomforts eines Kraftfahrzeugmotors stellt die Impulshaftigkeit eine sehr wichtige psychoakustische Größe dar. Beim Dieselmotor wird diese Größe auch als Dieselnageln bezeichnet. Allerdings gewinnt die Impulshaftigkeit auch bei modernen Ottomotoren zunehmend an Bedeutung, hier z.B. beim Injektortickern. Bei der Fahrzeugentwicklung ist daher ein psychoakustisches Berechnungsverfahren wünschenswert, das diese Phänomene in Form von aus Geräuschaufnahmen berechneten Impulshaftigkeitswerten quantitativ beschreiben kann. Dieser Beitrag stellt ein neues Verfahren zur Bestimmung dieser Größe vor. Das Verfahren zeichnet sich durch eine Verarbeitung mit einer auditorisch motivierten Filterbank sowie die explizite Berücksichtigung des Einflusses der Einhüllendenwellenform auf die Impulshaftigkeit eines Geräusches sowie anderen aktuellen Daten und Erkenntnissen aus Hörversuchen aus. Es wird durch Vergleich mit Subjektivurteilen gezeigt, dass das Verfahren Impulshaftigkeiten bei Fahrzeuggeräuschen in stationären Betriebszuständen, z.B. beim Leerlaufbetrieb, gut vorhersagen kann. Unter Einbeziehung der Motordrehzahl ist es zusätzlich möglich, bei dynamischen Fahrzuständen wie z.B. dem Teillastbetrieb auftretende, impulshafte Geräuschanteile in Übereinstimmung mit subjektiven Höreindrucken als zeitlichen Verlauf darzustellen. Durch die gehörorientierte Vorverarbeitung ist das Verfahren auch sensitiv für sehr kleine impulshafte Geräuschanteile.
16:20	Untersuchung der Kontextvariablen bei der Bewertung von Fahrzeuggeräuschen Ewald Strasser, David Maiberger, Reinhard Weber, Uwe Letens, Steven van de Par [Abstract] In diesem Beitrag behandeln wir die Fragewelchen Klangcharakter ein Fahrzeug aufweisen muss um positiv wahrgenommen zu werden. Dabei ist ein zentraler Aspekt, ob es interindividuelle Unterschiede in der Wahrnehmung des Fahrgeräusches gibt, und wie die Reaktion des Fahrers ausfällt wenn der Klangcharakter des Fahrzeuges nicht mit seiner Erwartung übereinstimmt. In der hier vorgestellten Studie wurden diese Fragen in holistischer Weise betrachtet. Bei der als Feldexperiment ausgelegten Blindstudie fuhren 20 Probanden eine Limousine der oberen Mittelklasse jeweils dreimal zur Probe, wobei bei zwei Fahrten der Fahrzeugklang durch einen elektroakustischen Soundgenerator modifiziert wurde. Die Probanden wurden instruiert während der Fahrt all ihre Gedanken zum Fahrgeräusch laut zu äußern. Die Probanden wurden im weiteren Verlauf gebeten eine globale bzw. auf die Faktoren Komfort und Sportlichkeit bezogene Bewertung des Fahrgeräusches abzugeben. Durch die Gestaltung als Leitfadeninterview wurden auch qualitative Aspekte der Wahrnehmung des Fahrgeräusches miterfasst. Am Ende der Testfahrt wurden die Probanden gebeten einen Fragebogen zu Persönlichkeitsfaktoren, ihrer Einstellung zu Lärm sowie ihrer Einstellung zu Fahrzeugen auszufüllen. Darüber hinaus wurde die implizite Einstellung der Probanden zu Statussymbolen abgefragt. Die vorliegende Publikation präsentiert die zentralen Ergebnisse dieser Studie und diskutiert deren Implikationen.

Lärm am Arbeitsplatz

Lärm am Arbeitsplatz

Sitzungsleitung:

S. Dantscher, Institut für Arbeitsschutz der DGUV, St. Augustin, Sankt Augustin

9:00	Schalleinwirkung auf Bediener-Arbeitsplätze an Ultraschall-Schweißmaschinen Heiko Kusserow [Abstract] In der industriellen Produktion werden heute in vielen Bereichen Ultraschalltechnologien eingesetzt. Typische Anwendungsbeispiele hierfür sind das Reinigen, Schweißen, Bohren und Schneiden. Aufgrund der energieeffizienten und damit preiswerten Arbeitsweise, ist eine weiterhin ansteigende Zahl der eingesetzten Ultraschall-Geräte, -Maschinen und -Anlagen zu verzeichnen. An Arbeitsplätzen, die in direkter Verbindung zu derartigen Ultraschallquellen stehen, sind Beschäftigte neben Geräuschen im Hörfrequenzbereich (16 Hz bis 16 kHz) auch Schallimmissionen im Ultraschallbereich (> 16 kHz) ausgesetzt. Mit der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung und den zugehörigen Technischen Regeln liegen den Arbeitgebern in Deutschland Vorschriften zur Messung, Bewertung, Beurteilung und Minderung von Lärm am Arbeitsplatz vor. Per Definition beschränken sich diese Dokumente dabei auf Schalleinwirkungen im Hörfrequenzbereich. Ein entsprechendes staatliches Vorschriften- und Regelwerk zu Einwirkungen im Ultraschallbereich existiert nicht. Zur Gefährdungsbeurteilung von Ultraschalleinwirkungen steht in Deutschland lediglich eine auf die 20 kHz-Terzmittenfrequenz beschränkte Grenzwertempfehlung in der fast 30 Jahre alten VDI 2058 Blatt 2 ” Beurteilung von Lärm hinsichtlich Gehörgefährdung” zur Verfügung. Dieser Vortrag zeigt die Ergebnisse einer Messserie an Bediener-Arbeitsplätzen von Ultraschall-Schweißmaschinen, die unter Berücksichtigung der im September 2012 veröffentlichten VDI 3766 ”Ultraschall - Arbeitsplatz - Messung, Bewertung, Beurteilung und Minderung” durchgeführt wurde.
9:20	Gehörgefährdung durch professionelle Feuerwerkskörper Andrea Wolff, Tim Schumacher [Abstract] Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurden Schallpegelmessungen an verschiedenen Feuerwerkskörpern der Kategorie IV durchgeführt. Es wurden sowohl Bodeneffekte in Form von Blitzknallsätzen, wie auch Himmelseffekte durch sogenannte Kugelbomben untersucht. Neben der Erfassung verschiedener Messgrößen für diese einzelnen Ereignisse, wurde auch die Wirkung von Gehörschützern untersucht. Mit Hilfe eines Kunstkopfes wurde die Dämmwirkung von vier Gehörschützern bei den verschiedenen Knallereignissen ermittelt. Neben einem klassischen passiven Kapselgehörschutz und einem Schaumstoffstöpsel wurden auch ein aktiver Kapselgehörschützer und spezielle Impulsgehörschutzstöpsel untersucht. Wir präsentieren die Ergebnisse der Messungen und deren Konsequenzen für den Arbeitplatz des Pyrotechnikers, dessen Aufgabe unter anderem die Vorbereitung und Durchführung von Feuerwerken ist
9:40	Akustisches Verhalten von pegelabhängig dämmendem Gehörschutz und geeignete Einsatzmöglichkeiten Peter Sickert [Abstract] Von pegelabhängig dämmenden Gehörschützern wird erwartet, dass sie in ruhigen Situationen die Geräusche verstärken, aber in lauter Geräuschsituation genügend Schutz bieten. Es wird häufig angenommen, dass die Elektronik den Schall so weit begrenzt, dass ein angenehmer Schallpegel am Ohr entsteht. Aber ist das wirklich so? Um das beurteilen zu können, muss man die Verstärkung und den wiedergegeben Schallpegel in Relation zum gedämmten Umgebungsschall setzen und ermitteln, welche Gesamtschallpegel am Ohr unter dem Gehörschutz erreicht werden. Aus den am Ohr gemessenen Schallpegeln lassen sich Schlüsse auf die Situationen (z.B. Arbeitslärmumgebung), für die der jeweilige pegelabhängig dämmende Gehörschutz geeignet ist, ziehen. Der Beitrag zeigt auch, dass durch die Elektronik im Gehörschutz keine Reduzierung des Schallpegels stattfindet. Vielmehr entscheidet die Art, wie die Verstärkung mit wachsendem Außenschallpegel abnimmt, über die Möglichkeiten des Einsatzes. Die Bedeutung des Kriteriumspegels als Einsatzgrenze wird diskutiert.
10:00	Neuartige lärmgeminderte Sägeblätter für die Holzbearbeitung Florian Schelle, Markus Janssen, Jürgen Maue [Abstract] Für die Bearbeitung von Holz existieren verschiedene Arten lärmgeminderter Sägeblätter. Neben den bekannten Sandwichkonstruktionen und Blättern mit Lasereinschnitten ist ein neuartiges Konzept mit reduzierter Schneidkante und ohne Spanprofil auf dem Markt erschienen. In der vorliegenden Untersuchung wird der Lärmminderungserfolg der einzelnen Sägeblätter ermittelt und gegenübergestellt.
10:20	Strategien zur Lärmprognose für Arbeitsstätten mit Maschinen Wolfgang Probst [Abstract] Die bei der DAGA 2015 vorgestellten Verfahren zur computergestützten Lärmprognose bieten eine ausgezeichnete Möglichkeit, die Normung zur Geräuschemission von Maschinen, zur Geräuschangabe und zur Verwendung der angegebenen Emissionsdaten bei der schalltechnischen Planung wesentlich effektiver als bisher miteinander zu verzahnen. Speziell bei den Normen der Reihe ”ETS - Emission Technischer Schallquellen”, die mit großem Aufwand erstellt worden sind, sollte man bei ihrer Überarbeitung verstärkt diesen Anwendungsbereich berücksichtigen. Es wird gezeigt, wie auf der Basis von Layout-Plänen geeignete Maschinenmodelle erzeugt werden und wie die entsprechenden Geräuschemissionswerte zugewiesen und auch in der vorgesehenen Umgebung angewendet werden. Es wird gezeigt, wie mit einem quasi ”virtuellen” Baukasten viele Probleme der schalltechnischen Planung unter Einbeziehung der genormten Verfahren zielgerichtet erledigt werden können.
10:40	Raumakustische Gestaltung von industriellen Arbeitsräumen Jürgen Maue [Abstract] Nach der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung sind Arbeitsräume so zu gestalten, dass die Schallausbreitungsbedingungen dem Stand der Technik entsprechen. In den Technischen Regeln zur Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung (TRLV) Lärm finden sich dazu im Teil 3 konkrete Vorgaben zu den zu realisierenden raumakustischen Kennwerten. Da es vielfach noch Unsicherheiten bei der Ermittlung dieser raumakustischen Kennwerte und Missverständnisse bei der Interpretation der Ergebnisse gibt, sollen die entsprechenden Messverfahren kurz vorgestellt und Empfehlungen für die Beurteilung der Raumakustik gegeben werden. Dabei wird auch auf das neue Lärmschutz-Arbeitsblatt IFA-LSA-Blatt 01-234 eingegangen, das die Auslegung von industriellen Arbeitsräumen ausführlich behandelt und einige Beispiele von günstig gestalteten Räumen zeigt. Darüber hinaus sollen die Anforderungen nach TRLV Lärm mit den Vorgaben der Neufassung der DIN 18041 ”Hörsamkeit in Räumen” verglichen werden.
11:00	Wirkungsoptimierte Gehörvorsorgeuntersuchungen nach ISO 1999 Beat W. Hohmann [Abstract] Dass sich lärm- und altersbedingte Hörverluste überlagern, ist allgemein bekannt. Die internationale Norm ISO 1999 zeigt seit 1990, dass sich mindestens auf Gruppenebene (nicht unbedingt im Einzelfall) der lärmbedingte Anteil in den ersten Jahren einer ungeschützten Lärmexposition rasch entwickelt und dann verflacht, während der altersbegleitende Hörverlust kontinuierlich zunimmt. Für die Prävention bedeutet dies, dass der Schutz des Gehörs ab Eintritt in den Lärm gewährleistet sein muss. Auch Gehörvorsorgeuntersuchungen sind nur in den ersten 10 bis 15 Lärmjahren sinnvoll, denn danach wird nur noch die unaufhaltsame Zunahme der Altershörverluste registriert. Die Schweizerische Unfallversicherungsanstalt Suva fokussiert deshalb ab 2016 ihr Gehörvorsorgeprogramm auf lärmgefährdete Beschäftigte unter 40 Altersjahren und solche, die erst im späteren Verlauf der Berufstätigkeit eine lärmige Tätigkeit aufgenommen haben. Beschäftigte mit bereits erkannter Lärmanfälligkeit werden unabhängig von ihrem Alter betreut (”bedingte Eignungsverfügung”). Die praktische Umsetzung und erste Erfahrungen - auch in der Kommunikation mit den Betrieben - werden besprochen. Abschliessend werden die Überlegungen der Suva zum Stellenwert der Gehörvorsorge innerhalb einer prospektiven Berufskrankheiten-Strategie vorgestellt.
11:20	Application of the Speech Transmission Index (STI) for planning communication areas Michael Böhm, Wolfgang Probst [Abstract] Der STI (Sound Transmission Index) ist eine Kenngröße, die das ”Verschmieren” der in der Modulation enthaltenen Information von Sprachgeräuschen bei der Ausbreitung quantifiziert. Er berücksichtigt u. A. die verbleibende Signalstärke in den für Sprache wesentlichen Frequenzbändern, die detaillierte energiebezogene Impulsantwort des Raumes oder allgemein der Umgebung zwischen einer Quell- und einer Empfängerposition sowie die Verringerung der Modulationstiefe durch Fremdgeräusche. Damit ist er sehr gut geeignet, um die bei der Planung von Großraumbüros, Restaurants oder anderen Bereichen auftretenden Probleme zu lösen bzw. um alternative Planungsstrategien zu bewerten. Der Ablauf eines derartigen Planungsvorgangs wird am Beispiel eines Restaurants bzw. Mehrpersonenbüros erläutert, wobei die anwesenden Personen die Quelle sowohl des verdeckenden Hintergrundgeräuschs wie auch des gewünschten Sprachsignals sind. Obwohl vorhandene Planungsnormen vorwiegend auf einzuhaltende Obergrenzen für die Nachhallzeit abzielen, würde eine verstärkte Einbeziehung der für die extraauralen Wirkungen so wichtigen Sprachverständlichkeit eine wesentliche Verbesserung der akustischen Planung ermöglichen.

Lärm in öffentlichen Gebäuden (Krankenhäuser, Altenheime, Kindertagesstätten, ...)

Lärm in öffentlichen Gebäuden (Krankenhäuser, Altenheime, Kindertagesstätten, ...)

Sitzungsleitung:

M. Schneider, Hochschule für Technik Stuttgart, Stuttgart

14:20	Lärmbelastung in einem deutschen Klinikum – Pegelmessungen und Befragungsergebnisse Gert Notbohm, Silvester Siegmann [Abstract] Die Lärmsituation in Krankenhäusern wird in den letzten Jahren zunehmend häufiger diskutiert: Aus Intensivstationen und OP-Sälen werden erhebliche Schallpegel berichtet, die kaum mit anspruchsvollen Tätigkeiten vereinbar sind. Aus Deutschland liegen jedoch wenige Ergebnisse vor. In verschiedenen Häusern des Klinikums Westfalen wurden daher Langzeit-Schallmessungen und Befragungen der Belegschaft durchgeführt. Auf drei Stationen (chirurgische und innere Normalstation, Intensivstation) wurden jeweils an mehreren Messorten 3-wöchige Pegelmessungen aufgezeichnet. Auf der Intensivstation zeigten sich durchgängig höhere Werte als für ärztliche Tätigkeiten und Patientengenesung empfohlen. Beispielsweise ergaben sich am Personalstützpunkt der Intensivstation - über die gesamte Messdauer berechnet - folgende schichtbezogene Leq-Werte: Frühschicht 61.9 dB(A), Spätschicht 60.0 dB(A), Nachtschicht 54.4 dB(A). Aber auch auf der internistischen Station (mit vielen Geräten der OP-Nachsorge) lagen die entsprechenden Werte mit 60.1, 58.7 bzw. 52.6 dB(A) nicht viel niedriger. Die unterschiedlichen Belastungen auf den Stationen und in den verschiedenen Schichten schlagen sich auch in den individuellen schichtbezogenen Beurteilungen der Beschäftigten nieder. Beispielsweise korreliert der Schicht-Leq in den stärker belasteten Stationen mit der subjektiv wahrgenommenen Lärmbelästigung sowie mit angegebener Konzentrationsstörung, Gereiztheit und Erschöpfung. Besonders bedenklich: In lauteren Schichten werden tendenziell mehr Fehler oder Beinahe-Fehler angegeben. Die Verbesserung der akustischen Situation ist daher äußerst wichtig für Beschäftigte und Patienten.
14:40	Akustische Belastungen und Beanspruchungen in Operationssälen Silvester Siegmann, Gert Notbohm, Klaus Schöne, Holger Sauer [Abstract] In der internationalen Literatur spielt das Problem zu hoher Lärmbelastung für Patienten und Personal in Krankenhäusern eine große Rolle. Aus Deutschland liegen sehr wenige Studien zu diesem Thema vor. Ziel unserer Studie ist die Erfassung und Bewertung der akustischen Situation in einem deutschen Krankenhaus der Maximalversorgung mit dem Ziel, gegebenenfalls Problemstellen aufzuzeigen und daraus Interventionsbedarf abzuleiten. In dem Beitrag sollen die ersten Ergebnisse vorgestellt werden. Es wurden über drei Wochen durchgängige Messungen über mindestens 4 x 24 Stunden pro Woche in zwei baugleichen OP’s und einem HNO-OP sowie im Gang zwischen OP1/OP2 und der Patientenschleuse durchgeführt. Die Messungen wurden in der Regel am Sonntag nachmittags aufgebaut und am Ende der Woche wieder abgebaut. Die Halligkeit als bestimmender raumakustischer Parameter wurde ebenfalls ermittelt. Zeitgleich wurde die Beanspruchung der Mitarbeiter mit standardisierten Fragebögen erfasst. Belastungen: Empirisch zeigt sich, dass wesentliche Schallpegel vor allem zwischen 6 und 15 Uhr zu verzeichnen sind, gefolgt von einer Pause und in der Regel nochmaligen Aktivitäten am Nachmittag. Die ermittelte Nachhallzeit in den OPës und im Flur überschreitet die empfohlenen Grenzwerte nach DIN 18041:2004 für Räume mit dem Nutzungsprofil Sprache in allen Oktavbändern. Beanspruchungen: Insgesamt wurden 100 Fragebögen von insgesamt 29 Personen ausgefüllt und ausgewertet.
15:00	Schalltechnische Untersuchungen in Kindertagesstätten und in Altenheimen Wolfgang Sorge [Abstract] Lärm in öffentlichen Gebäuden, hier untersucht in Kindertagesstätten und Altenheimen, kann bei den Beschäftigten und den Nutzern zu Beschwerden und Streßsituationen führen. Allgemein gültige Anforderungen an die Begrenzung der Schalldruckpegel, die Bedämpfung der Räume und die Schalldämmung, bestehen nicht. Aus DIN18041 können grundsätzliche Empfehlungen an die Soll-Nachhallzeiten für Raumgruppen entnommen werden, es bestehen aber keine gesamtheitlichen Anforderungen an den Lärmschutz. Es wurden Kindergärten und Altenheime schalltechnisch untersucht. Zusätzlich wurden subjektive Einstufungen der Lärmsituationen abgefragt. Auf dieser Grundlage können Empfehlungen an die Raumbedämpfung und an die Schalldämmung der Bauteile, abgeleitet werden. In den Kitas sind nicht nur in den Gruppenräumen, sondern insbesondere auch in den Fluren, Garderoben und Umkleiden maximal mögliche Raumbedämpfungen vorzunehmen. Hohe Schalldämmungen sind bei den Schlafräumen, aber kaum zwischen den simultan genutzten, gleichartigen Räumen erforderlich. In Alten- und Pflegeheimen führen hohe Schalldruckpegel verstärkt von -hier in Vielzahl anzutreffenden- Personen mit Hörgeräten zu Klagen, da die Hörsamkeit erheblich eingeschränkt wird und Streßfaktoren entstehen, die zum Rückzug der Betroffenen aus der Gemeinschaft führen. Anforderungen an die Schalldämmung zwischen Räumen unterschiedlicher Nutzung lassen sich aus den Vertraulichkeitsansprüchen ableiten. Die Ergebnisse der Untersuchungen und die Schlussfolgerungen für den Lärmschutz in Kindertagesstätten und Alten- und Pflegeheimen werden vorgetragen.
15:20	Subjektive Wahrnehmung und Monitoring von Lärm in Kindergärten Francois X. Nsabimana, Jan Rennies-Hochmuth [Abstract] Lärm gehört zu den Hauptfaktoren für Stress am Arbeitsplatz in Kindertagesstätten. Im Rahmen des SmartKita-Projektes wurden die in verschiedenen Räumen einer großen KiTa (u.a. Gruppenräume, Schlafräume, Flure) auftretenden Schalldruckpegel über einen Zeitraum von mehreren Monaten gemessen. Die Analysen zeigen, dass Spitzenpegel (”slow”) über 90 dB(A) sehr häufig auftreten, die äquivalenten Dauerschallpegel aber unterhalb von 80 dB(A) liegen. Die täglichen Routinen (z.B. Schlafphasen) haben einen erheblichen Einfluss auf den Lärm. Auch treten deutliche Unterschiede zwischen Kindergarten und Krippe auf. Die physikalischen Messungen wurden mit fragebogenbasierten subjektiven Einschätzungen von ErzieherInnen verglichen, die tendenziell in Hinblick auf den Einfluss von Tageszeit, Wochentag und Jahreszeit mit den gemessenen Pegeln übereinstimmen. Raumakustische Analysen der Kita-Räume gemäß DIN 18041 ergaben eine über den Soll-Werten liegende Nachhallzeit in allen Räumen. Neben den physikalischen Messungen diskutiert der Beitrag auch zwei Arten von Lärmmanagement: zum einen wird einen innovative Realisierung einer ”Lärmampel” vorgestellt, die neben dem Pegel auch die Art des Geräusches berücksichtigt und so beispielsweise ”Fehlalarme” verhindert. Zum anderen wird ein Katalog ”einfacher” Maßnahmen vorgestellt, die in Kitas ohne großen zeitlichen und finanziellen Aufwand umgesetzt werden können. Die Erwartungen, Akzeptanz und Zufriedenheit in Bezug auf diese Maßnahmen wurden erneut im Rahmen von Befragungen der ErzieherInnen erhoben.
15:40	Einfluss raumakustischer Bedingungen auf die Geräuschentwicklung in Schulräumen Klaus Schöne, M. Schäfer, S. Letzel, D.M. Rose [Abstract] Einleitung: Schulartübergreifend empfinden über die Hälfte der bisher vom Institut für Lehrergesundheit (IfL) befragten Lehrkräfte (n=3.216) die vorhandene Geräuschkulisse im Unterricht und während den Pausen als störenden und wesentlichen Belastungsfaktor. Für die Geräuschentwicklung im Unterricht spielen Schalldruckpegel interner und externer (Lärm-)Ereignisse sowie die raumakustischen Bedingungen in den Schulräumen eine wichtige Rolle. In diesem Beitrag werden Untersuchungsergebnisse des IfL zur akustischen Situation in Schulen vorgestellt. Methoden: Seit dem Schuljahr 2012/13 wurden 56 Nachhallmessungen (gemäß DIN EN ISO 3382-2:2008) und 37 personen- und arbeitsplatzbezogene Schalldruckpegelmessungen (DIN EN ISO 9612:2009) an unterschiedlichen Lehrerarbeitsplätzen durchgeführt. Ergebnisse: Ergebnisse durchgeführter Messungen in 20 Unterrichtsräumen mit günstiger und ungünstiger Raumakustik weisen auf einen starken Zusammenhang zwischen den Parametern Nachhallzeit und äquivalenter Dauerschallpegel hin (r = 0,57; p < 0,01). Schlussfolgerung: Unter anderem durch moderne Unterrichtsformen und mit Blick auf die voranschreitende Inklusion haben sich die Anforderungen an die raumakustische Gestaltung von Unterrichtsräumen verändert. Zur Reduzierung der Lärmbelastung von Lehrkräften müssen in Zukunft sowohl verhältnis- als auch verhaltenspräventive Maßnahmen umgesetzt und hinsichtlich ihrer Wirksamkeit überprüft werden.

Lärmwirkung II

Lärmwirkung II

14:20	Berücksichtigung der Berechnungsunsicherheit in der Lärmwirkungsstudie NORAH Manfred Liepert, Maximilian Mühlbacher, Ulrich Möhler, Maria Klatte, Georg Thomann [Abstract] In der Ende 2015 veröffentlichten breit angelegten Lärmwirkungsstudie NORAH (Noise-related annoyance, cognition, and health) wurde in den verschiedenen Teilmodulen Belästigung und Lebensqualität, Gesundheit und Wirkungen chronischer Fluglärmbelastung auf kognitive Leistungen und Lebensqualität bei Grundschulkindern die Verkehrslärmexposition für insgesamt fast 1.000.000 Adressen die Verkehrslärmexposition rechnerisch ermittelt und den Wirkungsvariablen gegenübergestellt. Zur Beschreibung der Exposition wurde jeweils die individuelle Lärmbelastung durch Luftverkehrs-, Straßenverkehrs- und Schienenverkehrsgeräusche in Form von Mittelungspegeln und Maximalpegeln ermittelt. Während bei der Darstellung von Expositions-Wirkungs- Beziehungen die Unsicherheit bzw. die Streuung der Ergebnisse wirkungsseitig fast immer angegeben wird, unterbleibt bislang häufig die Darstellung der Mess- bzw. Berechnungsunsicherheit bzgl. der Exposition. Im Rahmen der NORAH-Studie wird die Berechnungsunsicherheit der akustischen Kenngröße Mittelungspegel abgeschätzt und deren Einfluss auf die Expositions-Wirkungs-Beziehung exemplarisch dargestellt. Zur Bestimmung der Unsicherheit werden zunächst die Unsicherheiten der maßgeblichen Parameter, welche die Emission, die Transmission und die Immission bestimmen, jeweils getrennt für die Lärmquellen Flug, Straße, Schiene beschrieben, quantifiziert und zu einer Gesamtunsicherheit für jede Quellenart zusammengefasst. In einem zweiten Schritt werden die Auswirkungen der ermittelten Unsicherheiten auf die Ermittlung der Exposition- Wirkungsbeziehung beispielhaft dargestellt und interpretiert.
14:40	Nachhaltiges und lärmrobustes Wachstum der Ballungsgebieten im Kontext der Smart City Andrey Yordanov [Abstract] Im Vergleich zur Vielzahl von Studien über der Lärmkartierungs- und Aktionsplanung, sowie über das Smart City Konzept wird im diesen Vortrag die mögliche Verbindung zwischen dem Ansatz der Lärmaktionsplanung und dem Smart City Konzept präsentiert. Die Frage, ob die nachhaltige, lärmarme Umgestaltung und der Wachstum der Ballungsgebiete auf Grund der Mitwirkung einer partizipativ in die städtische Verwaltung einbezogene Öffentlichkeit durch aktuelle IKT Möglichkeiten zu verbessern ist, steht in Zentrum dieses Beitrags. Das Potenzial zur Verstärkung der Synergien umweltgerechter Lärmminderungsmaßnahmen durch die öffentliche Hand, sowie Public Private Partnership (öffentlich - private Partnerschaft) wird untersucht. In einem empirisch entwickelten Lärm - Smart City - Nachhaltigkeit Model werden administrative, partizipative und planerische Hinweise gegeben, die in eine denkbare methodologische Herangehensweise zur Bewältigung der Lärmproblematik in den Großstädten mündet. Es hat sich herausgestellt, dass die Nutzung von IKT in der integrierten Arbeit zwischen Fachleuten, Gremien, Träger öffentlicher Belangen und der Öffentlichkeit möglich ist und so einer lärmrobusten sowie ressourcensparenden Stadtpolitik dienen kann. IKT hilft dabei, Entscheidungen über Lärmminderungsmaßnahmen zu optimieren. Gleichzeitig können diese für die Öffentlichkeit nachvollziehbarer werden.
15:20	Der Einfluss von Musik auf die Bewertung der Umwelt Jochen Steffens, Daniel Steele, Catherine Guastavino [Abstract] Musik ist ein wichtiger Teil unserer alltäglichen Umwelt, aber welchen Einfluss hat Musik auf deren Beurteilung und auf psychologische Faktoren wie Stimmung und Aufmerksamkeit? Dieses spezifische Zusammenspiel zwischen Umwelt, Hörer und der Situation wurde mithilfe der sog. Experience Sampling Methode (ESM) erforscht. Im Rahmen der einwöchigen ESM-Studie hatten die Versuchsteilnehmer u.a. die Aufgabe, zehnmal täglich die Angenehmheit ihrer akustischen und visuellen Umgebung zu beurteilen. Ferner wurden sie aufgefordert, die dominante Schallquelle im Soundscape sowie die Ausprägung diverser situativer Faktoren zu berichten. Ergebnisse mit 34 Teilnehmern zeigen, dass Musik als dominante Schallquelle einen positiven Einfluss auf die Bewertung der akustischen als auch der visuellen Umwelt hat. Außerdem berichteten die Teilnehmer bessere Stimmungen und eine erhöhte Aufmerksamkeit in Hinblick auf das Soundscape. Diese Effekte konnten auch beobachtet werden, wenn das Zuhause der Teilnehmer gesondert betrachtet wurde. Darüber hinaus zeigt sich, dass die Häufigkeit der Nennungen von Musik als dominante Schallquelle mit situativen Variablen (z.B. Aktivität) sowie Persönlichkeitseigenschaften (z.B. Lärmempfindlichkeit) im Zusammenhang steht. Zusammenfassend kann Musik daher als entscheidendes Mittel betrachtet werden, mithilfe dessen Menschen ihre audiovisuelle Umwelt in positiver Weise formen und kognitiv umgestalten. Die Studie gibt zudem Aufschluss darüber, inwieweit die Gründe dafür von der Situation und der Person selbst abhängen.
15:40	Konzepte für die Prognose tieffrequenter Schalle Maximilian Mühlbacher, Christian Eulitz, Ulrich Möhler [Abstract] Sörende Lärmwirkungen durch tieffrequente Schalle müssen in der Regel erst durch Messungen festgestellt werden, bevor sie erkannt werden. Die Betroffenen haben bis dahin häufig bereits einen mehrjährigen Leidensweg hinter sich und empfinden das dauerhafte Auftreten von technischen Geräuschen externer Verursacher in ihrem Wohnungsumfeld - bereits im Bereich an ihrer Wahrnehmungsschwelle - als erhebliche Belästigung und Gesundheitsgefahr. Eine wesentliche Ursache für dieses planerisch ungelöste Konfliktpotential ist das Fehlen eines einheitlichen Prognoseverfahrens für tieffrequente Geräusche und Infraschall. Häufig sind bereits die Emissionsparameter von geplanten Anlagen nicht oder nur unzureichend bekannt. Bereits die Berechnungsmethode für die Luftschallausbreitung technischer Schallquellen, entsprechend der Technischen Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm), ist für orographisch gegliedertes Gelände, hoch liegende Schallquellen oder Schalle unterhalb der 63 Hz- Oktav nach DIN EN ISO 9613-2 nicht oder nur mit Einschränkungen anwendbar. Vielschichtig sind zudem die individuellen Einflüsse bei den Betroffenen selbst (Gebäude-/Raumreaktionen auf tieffrequente Luft- und Körperschallimmissionen). Auf Basis von Konfliktsituationen mit tieffrequenten Schallen aus der Beratungspraxis werden verschiedene Ansätze zur planerischen Konfliktvermeidung vorgestellt. Aus diesen Ansätzen werden Konzepte für die Prognose tieffrequenter Schalle abgeleitet.
16:00	Kann die Angenehmheit kombinierter Schallereignisse auf Basis von Einzelgeräuschbewertungen erklärt werden? Sabrina Skoda, Jörg Becker-Schweitzer [Abstract] Alltägliche Geräuschumgebungen beinhalten gewöhnlich mehrere unterschiedliche Schallquellen, deren Zusammenwirken, beispielsweise in Gestalt von Maskierungseffekten, die menschliche Bewertung des Gesamtszenarios beeinflusst. Um die Lästigkeit von kombinierten Geräuschen zu beschreiben, existieren Modelle, die auf der Summation von Lautheitswerten oder Schalldruckpegeln basieren. Zur Beschreibung der Qualität eines Geräuschszenarios sind diese Modelle jedoch nur begrenzt geeignet, da beispielsweise die Addition von Naturgeräuschen in lärmbelasteten Umgebungen auch zu einer Verbesserung der empfundenen Geräuschqualität beitragen kann. Im Rahmen zweier Hörversuche wurde daher der Zusammenhang zwischen Angenehmheitsbewertungen einzelner und miteinander kombinierter Geräusche untersucht. Im ersten Experiment bewerteten die Probanden verschiedene Geräusche, die üblicherweise in Wohngebieten auftreten (z.B. Straßenverkehrsgeräusche, Vogelzwitschern). Darauf aufbauend wurde ein Regressionsmodell aufgestellt, das die Gesamtbewertung der Angenehmheit zweier kombinierter stationärer Geräusche basierend auf der Summe der gewichteten Einzelbewertungen und deren Interaktion erklärt. Das Modell gewichtet unangenehme Geräusche stärker, was mutmaßlich auf partielle Verdeckungseffekte sowie die Eigenschaft des Menschen zurückzuführen ist, negative Informationen leichter aus dem Gedächtnis abrufen zu können (negativity bias). In einem zweiten Experiment mit gleichem Testdesign, jedoch mit jeweils drei kombinierten Geräuschen, wurde das vorliegende Modell validiert. Das erweiterte Modell liefert eine wertvolle Grundlage für die wahrnehmungsbasierte Klassifizierung komplexer akustischer Umgebungen sowie für Berechnungen von Lärmzuschlägen.

Mess- und Sensortechnik III

Mess- und Sensortechnik III

14:20	Vereinfachtes Verfahren zur Schallleistungsbestimmung als Grundlage zur Ermittlung der Schallimmission an Immissionsorten im Umfeld von Industriestandorten Andreas Fischer [Abstract] Schallleistungsbestimmungen von Schallquellen werden in der Regel neben Intensitätsmessungen nach DIN EN ISO 9614-2 durch Messung der Schalldruckpegel nach den Normen DIN EN ISO 3740 ff. durchgeführt. Diese Verfahren sind sehr aufwändig und bei kontinuierlich laufenden Anlagen unter Praxisbedingungen kaum einsetzbar. Deshalb wurde ein vereinfachtes Verfahren, das sog. ”Nahfeldverfahren”, unter den Aspekten der Minimierung des Aufwandes und Unempfindlichkeit gegen hohe Fremdgeräusche aus dem Verfahren nach DIN EN ISO 3744 entwickelt und validiert. Es dient vorzugsweise als Grundlage zur Ermittlung der Schallimmission an Immissionsorten im Umfeld von Industriestandorten.
14:40	A new scanning apparatus for the dissemination of the unit Watt in airborne sound Spyros Brezas, Christian Bethke, Volker Wittstock [Abstract] The sound power emitted by a sound source can be determined in a hemifree field by averaging the sound pressure over an enveloping surface. At PTB, such measurements are usually performed by applying the spiral path method. The disadvantage of this method is that the sound source is rotated during measurements and that the microphone path physically covers only one quarter-circle. Within the EMRP-project ”SoundPWR”, a new scanning apparatus has been developed, set up and tested at PTB. It will be used to disseminate the unit from the primary sound power standard to the transfer standards. The scanning apparatus consists of a hemi circular arc that can be tilted over a hemi spherical surface. Twenty four microphones can be mounted across the arc in a way that allows measurements over surfaces of different radii. An additional advantage of the new device is that the directivity of the sound source under measurement can be directly calculated. Major performance criteria like background noise and uniformity of the movement were optimised. This new device has been used to determine sound powers of aerodynamic reference sound sources. The results are compared to those derived by using a spiral microphone path.
15:00	Untersuchungen zur Eignung einer elektroakustischen Schallquelle als sekundäres Schallleistungsnormal Heinrich Bietz, Volker Wittstock, Spyros Brezas [Abstract] Ziel des europäischen Projektes ”EMRP JRP SIB 56 SoundPwr” ist die Darstellung, Weitergabe und Anwendung der Einheit Watt in der Akustik auf Grundlage eines primären Schalleistungsnormals. Eine Teilaufgabe besteht darin, ein Sekundärnormal für Schalleistungen mit tonalen Komponenten (kleiner Terzbandbreite) zu entwickeln. Dieses sollte neben einer gleichmäßigen Richtcharakteristik die Möglichkeit beinhalten, den erzeugten Schallfluss direkt oder indirekt messen zu können. Nach Diskussion verschiedener Konzepte fiel die Entscheidung für eine kommerziell verfügbare elektroakustische Schallquelle, die im Wesentlichen für raumakustische Messungen zum Einsatz kommt. Der Vorteil einer elektroakustischen Quelle ist, dass im Prinzip beliebige Signale abgestrahlt werden können. Weiterhin ist für diese Schallquelle ein Adapter zur Messung der Volumenschnelle nach dem Zwei-Mikrofon-Verfahren erhältlich, so dass der erzeugte Schallfluss direkt gemessen werden kann. Allerdings stellt sich bei einer elektroakustischen Schallquelle immer die Frage nach Linearität und Langzeitstabilität. Weiterhin lagen für den Einsatz des Volumenschnelleadapters bisher keine praktischen Erfahrungen vor. Es stellte sich auch die Frage, ob die Schallquelle in einem reflexionsarmen Halbraum als bodennahe Punktquelle einsetzbar ist. Die Schallquelle wurde vor dem Hintergrund dieser Fragestellungen umfassend getestet, und die erzielten Ergebnisse werden vorgestellt.
15:20	Study on the Influence of Spectrum and Directivity on the Uncertainty of the Sound Power Determined Using the Substitution Method Katharina Völkel, Volker Wittstock [Abstract] Beim Substitutionsverfahren wird die Schallleistung einer Quelle bestimmt, indem sie durch eine Referenzquelle bekannter Schallleistung ersetzt wird. Gemessen wird der Schalldruck beider Quellen nacheinander, woraus unter Berücksichtigung der bekannten Schallleistung der Referenzquelle die gesuchte Schallleistung berechnet wird. Genormt ist das Verfahren in DIN EN ISO 3741, 3743-1 und 3747. In diesen Normen fehlt derzeit der quantitative Zusammenhang zwischen den Eigenschaften der beteiligten Schallquellen und der Unsicherheit der Schallleistung. Um dies zu ändern wurden Theoriemodelle für das Spektralverhalten sowie die Richtcharakteristik der Schallabstrahlung zu testender Quellen entwickelt. Modelliert wurden dabei Schalldruckpegel auf einer Hüllfläche, zu der Vergleichswerte aus einer Messung an einer Referenzschallquelle vorlagen. Die Schallleistungen der zu testenden Quellen wurden dann im Vergleich mit der bekannten Referenzschallquelle berechnet. Die Modelle wurden zum einen analytisch sowie zum anderen numerisch erstellt, wobei Richtcharakteristiken zwischen 0 und 10 dB und sowohl stark absorbierende wie stark reflektierende Schallfelder untersucht wurden. Über Monte-Carlo- Simulationen wurde der Unsicherheitsbeitrag ermittelt, der durch die spektralen Eigenschaften sowie die Richtwirkung der Schallquellen entsteht.
15:40	Kalibrierservice für Luftultraschall Christoph Kling [Abstract] Die Messung von Luftultraschall, also die Bestimmung von Schalldruckpegeln über 20 kHz, findet zunehmend Anwendung, zum Beispiel zur Bestimmung der Lärmimmission am Arbeitsplatz nach VDI 3766 oder zur Schallemissionmessung von Produkten nach DIN EN 61010. Sollen die Messungen QM-tauglich oder gerichtsfest sein, so ist das generelle Problem, dass verwendete Schallpegelmessgeräte im Frequenzbereich über 20 kHz bisher nicht rückgeführt werden können. Neben der in der Regel notwendigen Kalibrierung des elektrischen Teils der Messkette, ist der schwierigste Teil die akustische Kalibrierung des verwendeten Mikrofons. Seit kurzem ist ein Primärnormal für die Einheit Schalldruck im Ultraschallbereich verfügbar. Um Messsysteme von Anwendern an dieses anzuschließen, wurde an der PTB ein Kalibrierservice für Luftultraschall aufgebaut. Im akustischen Freifeld wird das Leerlauf-Übertragungsmaß einer Kombination aus einem 1/4”-Messmikrofon und einem Adapter auf 1/2” mit einem Substitutionsverfahren bis zu einer Frequenz von 100 kHz auf ein primäres Transfernormal rückgeführt. Das vorgestellte Sekundärverfahren schließt die Rückführungskette, so dass nun, wie aus dem Hörschall gewohnt, auch für den Ultraschall bis 100 kHz Bezugsnormale erstellt werden können. Das ermöglicht erstmals allen interessierten Anwendern die rückgeführte Messung von Luftultraschall.
16:00	Ein Verfahren zur Modellbildung für Monte-Carlo-Simulationen im Rahmen des GUM Tobias Ring, Sabine Langer [Abstract] Die Angabe des Messergebnisses umfasst immer eine Angabe zur Messunsicherheit. Die direkte Angabe der Messunsicherheit ist jedoch für Größen, welche der direkten Messung nicht zugänglich sind, nicht immer möglich. Beispielsweise für die Messung der Schallleistung ist dies der Fall. Dennoch hängt hier die Ausgangsgröße durch eine analytisch angebbare Gleichung von den Eingangsgrößen ab. Dadurch können etablierte Verfahren wie beispielsweise das analytische Verfahren nach dem Leitfaden des GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) zur Anwendung kommen. Der Leitfaden des GUM sieht neben dem analytischen Verfahren auch ein stochastisches Verfahren mittels Monte-Carlo-Simulation vor. Dazu ist ein geeignetes Modell zu bilden, welches die Ausgangsgröße abhängig von den Eingangsgrößen beschreibt. In diesem Beitrag wird ein Vorschlag für eine Modellbildung zur Anwendung der Monte-Carlo-Simulation im Rahmen des Leitfaden des GUM gegeben. Diese Modellbildung sieht aufgrund der Anwendung von Übertragungsfunktionen vor, komplexe Prozesse handhabbar abzubilden und die Unsicherheitsfortpflanzung durch die Prozesskette zu beschreiben. Aufgrund des Modellaufbaus ist es dabei auch vorgesehen, nicht analytisch beschreibbare Komponenten zuzulassen. Dies kann zur Anwendung kommen, wenn keine ausreichenden Informationen zur Beschreibung des Prozesses zur Verfügung stehen, diese aber grundsätzlich messtechnisch erfassbar sind.
16:20	Raumgebundenes Akustisches GPS zur Bestimmung von Koordinaten in Messräumen Wolfgang Foken, Alexander Krauß, Bernd Mast, Bruno Eckert, Luis Fernando Da Costa E Silva Mollo [Abstract] Die Motivation für ein raumgebundenes Koordinatenmesssystem im Semifreifeldraum der FH in Zwickau war einerseits die Reproduzierbarkeit des Standortes von Messobjekten andererseits sollte eine Möglichkeit geschaffen werden im Rahmen der experimentellen Modalanalyse automatisch die Koordinaten der Messpunkte zu ermitteln und z. B. ein Drahtgittermodell im Modalanalyse- oder CAD-Programm zu erzeugen. Basis dieses GPS-ähnlichen Verfahrens sind mehrere Lautsprecher in den Raumecken und ein kleines Empfangsmikrofon. Aus den Laufzeitunterschieden kurzer Lautsprechersignale wird die jeweilige Position des Mikrofons im Raum bestimmt. Damit werden z. B. in der Modalanalyse die Anschlagkoordinaten bestimmt. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung ist in diesem Zusammenhang hinreichen genau.

Musikalische Akustik

Musikalische Akustik

14:40	A Comparison of Intonation Estimates for Reed Woodwinds Timo Grothe, Johannes Baumgart [Abstract] The bore and tone holes of reed woodwinds determine their intonation properties to a large extent. Acoustical modal frequencies of the air-column can be calculated from the geometry with great accuracy. However, the prediction of sounding frequencies from the air column modes is much more scarce because the reed’s dynamic behaviour has to be taken into account. Due to the non-linear coupling to the reed mouthpiece, the resulting pitch may deviate largely from the respective fundamental air column modal frequencies. To investigate this for the bassoon, a numerical study is presented employing a minimal model of reed-resonator interaction. Some aspects of the model are explored using previously obtained experimental data from artificial mouth experiments. Further, the computed sounding frequency from the model is compared to empirical estimates basing only on the impedance curve of the resonator. The results of all intonation estimates point to the importance of higher modes for the pitch in the bassoon, especially for notes in the low range.
15:00	Examination of a novel organ pipe construction with blown open tongue Péter Rucz, Judit Angster, András Miklós [Abstract] In a traditional pipe organ the pipe ranks are composed of labial (flue) and lingual (reed) pipes. Both kinds of ranks are tuned and voiced to a nominal windchest pressure. Changing this pressure not only affects the volume of the radiated sound but both the pitch and the timbre of the pipes. This means a strict limitation to the dynamic range of these pipe ranks. In this contribution a new construction is examined that can possibly have an extended dynamic range: organ pipes with blown open tongues. These pipes have three main parts. From the windchest air is first conveyed into a small pressure tank which functions as the pipe foot. On the inner side of the pressure a blown open tongue is mounted. The other side of the tongue faces the resonator that can have various shapes. Contrary to traditional lingual pipes which have blown closed tongues, the blown open tongue can operate in a very wide range of driving pressures. The paper focuses on experimental investigations and discusses the results of laboratory measurements performed on experimental pipes. In addition, a simplified model of the new construction is established explaining the observed phenomena.
15:20	Schalldruck im Mundstück von Tuba und Sousaphon Guenter Krauss [Abstract] In den Mundstücken von Blechblasinstrumenten treten beim Spielen sehr hohe Schalldrücke und daher stark nichtlineare Vorgänge auf. Bei fortissimo gespielten Tönen liegen die Wechseldrücke für ein Sousaphon in der Größenordnung von 5 -20 kPa pp, ganz grob um die 170 dB SPL. In der Präsentation werden Schalldrücke in einem Mundstück eines Sousaphons bei verschiedenen Tönen in Echtzeit gemessen und der zeitliche Verlauf in Echtzeit auf einem Bildschirm dargestellt. Der Zeitverlauf von Pedaltönen wird demonstriert. Pedaltöne sind Töne die unterhalb der tiefsten Instrumentenresonanz liegen und durch geeignete Lippenspannung erzeugt werden können.
15:40	Modal Analysis of the Persian Tar: Finite Element Modeling and Experimental Investigation Ferina Saati Khosroshahi, Christian A. Geweth, Kheirollah Sepahvand, Steffen Marburg [Abstract] Tar is one of the most important string instruments of Iran and the Caucasus region. With a membrane of lamb-skin for the resonating top, the mulberry-wooden resonance box is of a specific shape, creating various types of the instrument. In our case of study, the resonance box geometry of Iranian Tar is far more complicated to be modeled by hand due to its specific patterns and sculpturic design; thus, geometry was created by means of 3D laser scanning method. In this paper, it is further assumed that the instrument membrane is of isotropic and the resonance box is of orthotropic properties. Experimental modal analysis is performed on the instrument. An in-house measurement setup is formed by a Polytec PSV400 scanning laser vibrometer. The dynamic responses measured by the vibrometer are next treated in a modal post-processing stage in order to extract the modal data, i.e. natural frequencies, mode shapes and damping with a high level of accuracy. The experimental data are employed to compare with the finite element model to have a first image of the instrument behavior. Keywords: Tar, experimental modal analysis, resonance box, membrane, FEM modeling
16:00	Revisiting Maximum Bow Force with Precise Empirical Data Robert Mores [Abstract] The maximum bow force defines the transitional point between Helmholtz regimes and bifurcation regimes. Schelleng (1971), Askenfelt (1989), Schumacher (1993) and Schoonderwaldt et al. (2008) formulated-in different ways-how the maximum bow force relates to bow velocity, relative bow-bridge distance, string impedance and friction coefficients. Related measurements at the respective regime transitions cover a diverse scenario of bowing machines and stringed instruments. So far, the empirical data does not clearly support either of the theories in a general way. A low-friction bowing pendulum has been constructed to allow precise measurement of relevant bowing parameters. Two cellos are measured across all strings for three different bow-bridge distances. The empirical data proofs that none of the previous theories holds but a combination of two of them. The result is confirmed by supplementary measurement of the friction coefficients, while in the earlier publications these have only been estimated. Furthermore, the pendulum employs an adaptive bow driving mechanism instead of a motor or engine. Such adaptive bowing discloses that mentioned regimes are quite stable and transitions between them sometimes require a hysteresis on force and speed variations. This explains some of the uncertainties in earlier studies and in this study.

Nachhall und Distanz in Umgebungen mit virtueller Akustik

Nachhall und Distanz in Umgebungen mit virtueller Akustik

Sitzungsleitung:

F. Zotter, Kunstuniversität Graz, Inst. f. Elektronische Musik u. Akustik, Graz S. Spors, Universität Rostock, Institut für Nachrichtentechnik, Rostock

9:00	Vergleich von Distanzwahrnehmung in simulierten und realen Räumen Giso Grimm, Jan Heeren, Volker Hohmann [Abstract] Distanzwahrnehmung wird in der Regel mit dem Hallmaß (direct-to-reverberant ratio, DRR) in Verbindung gebracht. Daher ist eine Interaktion von raumakustischen Simulationsmethoden und Distanzwahrnehmung zu erwarten. In dieser Studie wurde die Distanzwahrnehmung in einem realen Raum mit der Distanzwahrnehmung in einer einfachen Simulation desselben Raums verglichen. Dazu wurde ein Identifikations-Test verwendet, in dem die Versuchsteilnehmer fünf akustische Stimuli einer visuellen Darstellung von fünf Lautsprechern in unterschiedlichen Entfernungen zuordnen sollten. Die Stimuli unterschieden sich nur in der Aufnahmeposition. Die ”realen” Teststimuli wurden mit aufgenommenen kopfbezogenen Impulsantworten (HRIR) aus dem zu testenden Raum generiert. Die simulierten Stimuli wurden mit reflexionsarmen HRIR und einer Raumakustiksimulation erzeugt. Für die Raumakustiksimulation wurde ein Werkzeug genutzt, welches auf zeitvariante Simulationen für Anwendungen in der Audiologie optimiert ist. Frühe Reflexionen werden mit einem geometrischen Spiegelschallquellenmodell nachgebildet, später Nachhall wird über positionsunabhängigen Faltungshall hinzugefügt. Unterschiedliche Einstellungen des Spiegelschallquellenmodells und des Übergangs von frühen Reflexionen zu spätem Hall wurden untersucht. Die subjektiven Ergebnisse wurden mit etablierten Raumakustikmaßen wie DRR, IACC und T60 verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die verwendete effiziente Simulationsmethode bei geeigneter Parametrisierung eine natürliche Distanzwahrnehmung ähnlich wie in realen Räumen erreichen kann.
9:20	Spatial impression and directional resolution in the reproduction of reverberation Matthias Frank, Franz Zotter [Abstract] What is the relation between perceived spatial impression and directional resolution in reverberant audio recordings? A high degree of decorrelation of the playback signals has often been recognized as an important influence factor for spaciousness, thus it is difficult to achieve with coincident main microphone arrays of limited resolution. To create the impression of spaciousness using measured, low-resolution, directional room impulse responses, one may employ the spatial decomposition method (SDM). Using, e.g., a first-order Ambisonic microphone array, SDM can enhance the spatial resolution up to a desired resolution / Ambisonic order. We investigate the dependency of the spatial impression on the directional resolution for different listening positions inside an Ambisonic playback system.
9:40	Auralizing Listener Position Shifts of Measured Room Impulse Responses Christoph Pörschmann, Philipp Stade [Abstract] The auralization of acoustic environments based on dynamic binaural synthesis can be used for various applications. For this purpose, circular sets of binaural room impulse responses (BRIRs) can be acquired by performing measurements with a rotating dummy head. When dealing with different listener positions, a specific set of BRIRs needs to be measured for every position. This procedure is rather costly and therefore often not feasible in practice. Recently, we presented an approach to synthesize circular sets of BRIRs based on a single omni-directional room impulse response (RIR). Direct sound, early reflections and diffuse reverberation are extracted from the RIR and treated separately. Spatial information is added according to generic geometric assumptions and by exploiting certain psychoacoustic effects. The presented study investigated in which way a parameter-based modification of the listener position in a room can be applied. Based on a simple underlying estimated geometric model, the direct sound and the reflections are modified and the listener position can be shifted freely. Finally, it is discussed in which way this parametric modification of the sound field can be included in a broader concept for the parametrization of room impulse responses.
10:00	Influence of directivity pattern order on perceived distance Florian Wendt, Matthias Frank, Franz Zotter, Robert Höldrich [Abstract] The directivity index of a sound source determines the strength of sound propagation paths in rooms and thus the direct-to-reverberant energy ratio (D/R-ratio). Among others, the D/R-ratio is known to be a prominent cue for the perceived distance of an auditory object. Recent studies focus on this linkage and show that the perceived distance can be controlled by manipulation of lower-order loudspeaker directivity patterns. To provide more insight into the influence of higher-order directivity index on the perceived distance, we performed listening experiments. Both directional source and room are auralized using a 24- channel loudspeaker ring inside our anechoic laboratory. The directional source is described by frequency- independent higher-order directivity patterns and is facing towards and away from the listening position. In addition to addressing directivity, the influence of bandwidth and envelope of the excitation signal is studied.
10:20	On the Generation of Virtual Early Reflections in Wave Field Synthesis Jens Ahrens [Abstract] Wave field synthesis aims at creating wave fronts with a controlled curvature by means of dense loudspeaker arrays. While this is achievable in theory, practical implementations suffer from artifacts subsumed under the term spatial aliasing. This spatial aliasing occurs above a given frequency, which is typically in the order of 2000 Hz, and constitutes additional, spurious wave fronts that follow the main wave front. There are indications that the auditory system cannot reliably differentiate between spatial aliasing and early wall reflections. We determine in what situations this circumstance is relevant when creating virtual reverberation in wave field synthesis, and we propose guidelines for the design of virtual early reflections that take the properties spatial aliasing into account.
10:40	Evaluation eines Algorithmus zum Rendern von Distanz und Nähe bei binauraler Kopfhörerwiedergabe Simone Füg, Jan Plogsties, Felix Fleischmann, Mikko-Ville Laitinen [Abstract] Das menschliche Gehör ist in der Lage, Entfernungen von Schallquellen wahrzunehmen und genau abzuschätzen. Im Zeitalter der virtuellen Realität ist es daher für ein realistisches Zusammenspiel von visuellem und auditivem Eindruck wichtig, neben der Richtung einer Schallquelle auch eine der Quelle zugeordnete Distanz reproduzieren zu können. Im Gegensatz zur Erzeugung eines Richtungseindrucks ist die gezielte Steuerung von Distanz und Nähe unter Verwendung von räumlicher Audiowiedergabe oder Rendering-Systemen bislang wenig erforscht. Diese Arbeit vertieft einen Ansatz zur Erzeugung eines Entfernungseindrucks bei Lautsprecherwiedergabe. Dabei wird ein Eingangssignal aus mehreren Richtungen wiedergegeben und zusätzlich eine Pegel- und Kohärenzanpassung durchgeführt. Dieser Ansatz kann gemeinsam mit einem Panning-Algorithmus genutzt werden, um ein Audio-Objekt an eine zugehörige Position im dreidimensionalen Raum zu rendern. Für Lautsprecherwiedergabe auf einem 5.1-Setup erzeugt dieses Verfahren einen realistischen und plausiblen Distanzeindruck. Die Verarbeitungsschritte des Verfahrens werden nun von der Lautsprecherwiedergabe auf binaurale Kopfhörerwiedergabe übertragen. Die Aufnahmen der verwendeten binauralen Raumimpulsantworten entstanden im gleichen Raum und unter gleichen Bedingungen wie der Hörtest zur Kopfhörerdarbietung. Anhand eines Hörtests wird nun untersucht, inwiefern sich die Wahrnehmungseffekte der Lautsprecherwiedergabe auf die Binauralwiedergabe übertragen lassen, und ob sich die untersuchte Methode auch bei binauraler Wiedergabe eignet, um den Distanzeindruck des Hörers gezielt zu beeinflussen.
11:00	Perception of spatiousness in rooms in dependence of the strength of absorption at the side walls Stefan Klockgether, Steven van de Par [Abstract] The Perception of spaciousness in rooms is depending on the reflections of the sound at the walls. Especially the strength of the reflections at the side walls are often assumed to be important for the perception of source width and envelopment. This study shows the results of a psychoacoustic experiment, where the perception of source width and envelopment had to be rated by subjects. The stimuli were anechoic music signals convolved with binaural room impulse responses (BRIR) and were presented with headphones. The BRIRs were either recordings of real rooms or simulated with a mirror image model. The simulation of BRIRs allowed to alter the absorption coefficients of the side walls separately from the other surfaces of the room. By systematically varying the strength of the side reflections within the room, the dependency of the perception of spaciousness on lateral fraction was investigated. The resulting subjective ratings of the stimuli are compared to subjective ratings of stimuli gained by direct manipulations of the interaural cross-correlation of BRIRs. In this way we can compare the influence of side reflections on the perception of source width and envelopment to the influence of interaural cross-correlation.
14:20	Distance perception in virtual auditory environments with a moving avatar Annika Neidhardt [Abstract] Virtual auditory environments (VAEs) gain increasing attention for industrial applications. Potential future buildings or products can be explored e.g. in virtual auditory walk through scenarios. Of course, the practical value of a VAE system depends on its overall quality and criteria like plausibility or immersion. But the benefit of such a system relies upon its suitability for a certain application. Therefore, information is needed, how well details of a VAE can be perceived. Head movements improve the localization of sound sources in real world scenarios and in VAEs with head tracking. Furthermore, in the real world the translation of a listener improves the auditory judgement of distance, e.g. by an effect called acoustic tau. It is unclear, whether this effect is also observable in VAEs. Assuming a perfect sound reconstruction, VAEs still may suffer from reduced interaction possibilities or conflicting sensory input of other modalities. This paper examines the effect of the acoustic tau in VAEs. In a listening experiment in-ear-recordings of moving people were evaluated systematically. Passive listening to in-ear- recordings is a special case, because only audio information is provided for the listener. Additionally, the recordings might contain information that is not available in VAEs based on simulation.
14:40	An Interactive Virtual Icosahedral Loudspeaker Array Markus Zaunschirm, Matthias Frank, Franz Zotter [Abstract] Loudspeaker systems with controllable directivity are new tools to influence the presentation of sound in a room. By individually influencing the strengths of acoustic propagation paths (direct and reflected sound) such loudspeakers allow to control auditory objects in terms of perceived localization, distance, width, etc. As one instance of such a device, our compact icosahedral loudspeaker system (ICO) has been employed in various concerts at different venues. At each venue, the electroacoustic compositions have been adjusted to cause similar auditory objects in the specific acoustic environment. For these artistically important adjustments, despite typically limited, a reasonable amount of time is required in which the venue and the ICO are available. We discuss the interactive virtualization of the ICO for different setup locations at various venues, to be used on a simple laptop equipped with a spatial audio workstation (Reaper with ambiX plugin suite) and headphones. We finally present an evaluation study that consists of listening experiments done with the ICO and compared to such done using its virtualized counterpart. The virtual ICO employs MIMO convolutions by measured RIRs, by IRs controlling the ICO and Eigenmike, and by individual HRIRs used for Ambisonic binaural rendering with head tracking.

News in Environmental Noise and Soundscapes

News in Environmental Noise and Soundscapes

Sitzungsleitung:

B. Schulte-Fortkamp, TU Berlin, Inst. f. Strömungsmechanik u. Technische Akustik, Berlin L. Lavia, Noise Abatement Society, UK

9:00	Environmental Noise – Case Studies from the USA Bennett Brooks [Abstract] Environmental noise is a concern for community stakeholders in the USA, just as it is in many other nations. However, the approach to solutions may differ in that there is a variety of governance. There is no unified noise policy in the USA. It is a mixture of federal, state and local laws, ordinances and regulations. Enforcement is not consistent, with private civil lawsuits common. Regulations are usually based on source noise emission, not on receiver immission. In general, federal law governs interstate transportation such as aircraft, highways and energy pipelines. State and local law governs local stationary sources. These are further classified for industrial, commercial and residential source noise at the source’s property line with a policy of source noise emission control. Why? The historical common law system which provides a means to control individual and corporate behavior is based on individual property rights. Oftentimes, the goal of a project is to go beyond the requirements of law and to improve the perceived sound in the environment. This could be to prevent sound inside a building from getting out, or sound outside a building from getting in. Recent environmental noise case studies will be discussed.
9:20	Reliability of In-Situ Measurements of Acoustics Environments André Fiebig [Abstract] Beyond doubt, soundscape studies must be carried out in the original context. As a valuable measurement instrument, soundwalks are frequently proposed for exploring urban areas by minds of local experts. Usually, acoustical measurements are performed to complete the data collection and to determine the link between acoustics and the responses of the soundwalk participants. A frequently discussed issue concerns the measurement interval required to collect significant data, which represent the investigated location reasonably well. In principle, the duration of the measurement should be sufficiently long to obtain a representative picture of the investigated soundscape with its important and typical sound sources (such as signals, soundmarks or keynote sounds). To investigate the reliability of acoustical as well as of perceptual data gained by in-situ measurements, consecutive measurement campaigns were performed and analyzed. Due to the performance of repeated measurements information about the level of constancy of soundscapes in terms of acoustical quantities and assessments as well as about the needed measurement interval is gathered. The paper will focus on the perception process of the acoustic environments in context investigated by means of in-situ measurements and will discuss required measurement conditions to collect reliable data.
9:40	A Preliminary Soundscape Management Model for Added Sound in Public Spaces to Discourage Anti-social and Support Pro-social Effects on Public Behaviour Lisa Lavia, Harry J. Witchel, Jian Kang, Francesco Aletta [Abstract] In 2011, we conducted a sonic arts-based applied research night- noise intervention, designed in line with a soundscape management approach, in a busy UK city centre clubbing and entertainment district. In 2014, our new series of experiments were undertaken in a pedestrian subway (i.e. an underground passageway for pedestrians). The goals of the projects were to test the feasibility of making sound / music-based interventions, using a soundscape approach, to help minimise public disorder and increase feelings of safety amongst the visitors to and those passing through these areas. In 2015, a measurement session was carried out to characterise the acoustics of the pedestrian subway. Sound-pressure distributions of the levels and reverberation times were investigated. Preliminary analysis of the results show that such parameters have different patterns in long enclosures with respect to other indoor environments. We triangulated these findings with preliminary sample data from the behavioural analysis and found a direct correlation between certain acoustic characteristics and the behaviour of the public in the space. We have developed a preliminary soundscape management model based on these results for added sound in public spaces to discourage anti- social and support pro-social effects on public behaviour.
10:00	Investigating the relationship between particulate matter and traffic sound levels Sung Min Kim, Joo Young Hong, Jin Yong Jeon [Abstract] The aim of this study is to investigate statistical relationships between traffic noise and air pollution. Noise, particulate matter (PM2.5), and traffic data were measured for 24 hours at a location adjacent to three traffic bearing roads and a subway line in Seoul, Korea. The results indicate that traffic speed and sound pressure level (SPL) have a negative correlation in the low frequency band, which represents the engine noise of vehicles, but conversely a positive correlation in the mid frequency band. Traffic volume and SPL show a negative correlation in the mid frequency band, but a significant positive correlation in the low frequency band. PM2.5, however, has a significantly positive correlation with traffic speed rather than traffic volume. In addition, the correlation between PM2.5 and SPL suggest that the PM2.5 concentration of the road side area is indicated by high frequency band sound increases. In particular, LAeq and the LAmin display a significant correlation with PM2.5.
10:20	Soundscape Enrichment for Southern White Rhinoceros Suzi Wiseman [Abstract] The World Health Organization warns how not only extreme or chronic noise can impact humans, other aspects of sounds can cause physiological and mental stress. For species like rhinoceri that do not breed readily in zoos and are waning in the wild due to poaching and habitat loss, understanding and removing any stress that might inhibit breeding is crucial. Animals are attracted or deterred by certain sounds, and even a tiny sound can provoke flight or frightened freeze. Cattle may become more or less productive according to their soundscape. Rhinos have highly sensitive hearing but little is known about their response to sound events to which they may be exposed in everyday zoo life. Modern zoological associations mandate environmental enrichment for animals in order to promote species-appropriate behaviors, thereby enhancing animal welfare. Zoo policy may forbid unnatural-looking enrichment materials and physical space may be limited. So enrichment was trialed using selected sound recordings with behavioral response to a variety of soundscape elements being documented under conventional enrichment guidelines. Direct responses and immediate enrichment were noted. Sound may prove a cost effective and practical enrichment tool, and understanding soundscape response and controlling noise may provide a new concept in animal care.
10:40	Socio-cultural differences in sound perception using soundwalks in a public park and interviews with residents of the surroundings Margret Sibylle Engel, Janina Fels, Carmella Pfaffenbach [Abstract] The city of Aachen is a university city with 250,377 inhabitants, surrounded by some green areas, including a recreational area close to the center: the Westpark with 7,985 inhabitants within its surroundings. While the park is close to the university campus, some of the students’ population lives near to the park and they use it during leisure time. According to the city of Aachen, 36% of the inhabitants living in this area are aged between 20 and 29 years and 16% are non-German. This study aims to verify socio-cultural differences in sound perception of users of a public park and residents who live in its neighborhood. In this study, soundwalks are carried out with users of the park and interviews on sound perception are conducted with local residents. During the soundwalks and interviews, synchronized sound and meteorological measurements are also performed. The subjective data collected from both, the park user and resident samples, are analyzed using a two-step cluster analysis model. Results of the cluster analysis from these two samples are compared to indicate how sound is perceived in Westpark in the spatial and social-cultural contexts.
11:00	Der Soundscape-Ansatz zur Sicherung und Schaffung von „Stadtoasen“ aus akustischer Sicht Claude Origer [Abstract] Laut Angaben der europäischen Union sind über 50 Millionen Menschen der urbanen Bevölkerung einem Lärmpegel von über 55 dB(A) LDEN ausgesetzt. Unter dem Aspekt aktueller städtebaulicher Verdichtungsprozesse der Innenstädte führen diese Entwicklungen zu einem Bedeutungsgewinn der Lärmproblematik. Um dieser Entwicklung im urbanen Kontext nachhaltig entgegenwirken zu können, zielen städtebauliche Planungsmaßnahmen zunehmend auf die Schaffung von sog. ”Stadtoasen” ab, welche durch räumliche, gestalterische und auch akustische Maßnahmen eine besonders hohe Aufenthalts- und Erholungsfunktion für die Besucher garantieren sollen. Um die Funktionen der urbanen ”Stadtoasen” beurteilen zu können, sollen teilstrukturierte Interviews mit einer detaillierten schalltechnischen Erhebung der Lärmeinflüsse der Umgebung kombiniert werden. Neben der Begutachtung von öffentlichen Ausbreitungsberechnungen und der Anfertigung von eigenständigen Schallausbreitungsmodellen sollen verschiedene Messreihen zu dem akustischen Tagesverlauf der täglichen Schallbelastung, zu der Charakteristik besonderer Geräuschquellen und zu den simultan stattfindenden Interviews durchgeführt werden. Anschließend sollen die ausgewerteten Messdaten in Zusammenhang mit den Befragungen analysiert werden. Ziel dieser mehrdimensionalen Informationsbetrachtung von Schalldruckpegeln und qualitativen teilstrukturierten Interviews ist eine Subjekt-fokussierte Beurteilung der akustischen Aufenthaltsqualität von ”Stadtoasen”. Aufbauend darauf können gestalterische Verbesserungsvorschläge ausgearbeitet werden. Der Vortrag soll einen Beitrag zum Diskurs der Soundscape-Forschung leisten.

News in Environmental Noise and Soundscapes (Poster)

News in Environmental Noise and Soundscapes (Poster)

Organisation:

B. Schulte-Fortkamp, TU Berlin, Inst. f. Strömungsmechanik u. Technische Akustik, Berlin L. Lavia, Noise Abatement Society, UK

11:20

Transformationspotentiale von Hochhausfassaden für lärmbelastete Stadträume Jochen Krimm, Holger Techen, Ulrich Knaack [Abstract] In den Großstädten sind Verkehrslärmquellen und die, in großer Zahl vorhandenen, schallharten Hochhausfassaden die beiden Hauptfaktoren eines akustischen Klimas, dem sich die Bewohner nicht entziehen können. Durch die Mehrfachreflexion der Schallquellen an den meist schallharten Fassaden erhöht sich der Lärmpegel im Stadtraum deutlich. Aktuelle Ergebnisse aus dem laufenden Forschungsprojekt ”Akustische Fassaden” zeigen die Unterschiede von Interventionen an Fassaden um diesen zusätzlichen Lärmeintrag zu kontrollieren und zu transformieren. Es wird aufgezeigt wie sich die Einbringung von Absorptionselementen in die Fassade im Gegensatz zur gezielten Reflexion von Schallenergie an Hochhausfassaden verhält. Diese Ergebnisse zeigen nicht nur die Wirksamkeit der möglichen Fassadenmodifikationen, sie zeigen auch den möglichen Einfluss auf eine Transformation des akustischen Stadtraumes. Betrachtet man diesen Aspekt unter dem Soundscape Ansatz lassen sich neue Designparameter für Hochhausfassadenkonstruktionen ableiten um möglicher weise unangenehme akustische Stadträume in angenehmere zu transformieren.

11:22

Virtual Sound Environment - Creation of Synthetic Car Sound; Akustische Umgebung in Virtueller Realität - Synthetische Erzeugung von Fahrzeuggeräuschen Tobias Wilczek [Abstract] Diese Arbeit legt den Grundstein der Entwicklung einer virtuellen, auditiven Umgebung für den Fußgängersimulator am Lehrstuhl für Ergonomie der TU München. Von der Fahrzeugakustik aus geht sie über die digitale Audiosignalverarbeitung hin zu den Möglichkeiten der Erzeugung von Fahrzeuggeräuschen mittels synthetischer Klangerzeugung. Es wird ein Syntheseverfahren zur Generierung von Motor- und Rollgeräuschen mit der Software PureData vorgestellt. Als Alternative werden Aufnahmen von realen Fahrzeuggeräuschen auf dem Rollprüfstand durchgeführt. Zuletzt werden die Möglichkeiten einer räumlichen Darstellung der Soundscape im Hinblick auf psychoakustische Faktoren miteinander verglichen.

Sound insulation of integrated systems and adaptive building facades

Sound insulation of integrated systems and adaptive building facades

Sitzungsleitung:

M. Rychtáriková, KU Leuven P. Fausti, Ferrara University

9:00	Acoustic Performance of the External Thermal Composite Insulation Systems Influence in Slovakia Peter Zatko, Daniel Urbán, Peter Tomašovič, Monika Rychtáriková [Abstract] The systematic integration of thermal insulation in the wall and roof claddings in Slovakia, has began in 1992. Nowadays, the usual thickness of the facade thermal insulation (with thermal conductivity around 0,04 W/mK) is about 120 mm. Predictions of the European Association for External Thermal Insulation Composite Systems (ETICS) show, that the requirements for thermal insulation thickness will exceed 210 mm in year 2021. Constantly increasing requirements on energy saving and consequently thermal properties of facades may lead to additional insulation of already insulated buildings. The amount of thermally insulated dwellings and family houses has reached 52%, respectively 33% of the total number of residential buildings in Slovakia in 2011. It has been shown, that certain types of ETICS affect the sound insulation of building elements significantly. This paper provides an overview of selected composite insulation systems used commonly in Slovakia, and discusses their sound insulation properties of several systems, based on the measurements.
9:20	Is the sound insulation of a facade a relevant factor in price estimation of an apartment? Andrea Vargova, Monika Rychtáriková [Abstract] The quality of thermal insulation of a building facade significantly influences a financial value of an apartment. Thought, type of the used thermal insulation system can have a significant impact on an acoustic behavior of the wall cladding as such and depending on a type of the ETICS sound insulation may increase, stay the same or, in some cases, even decrease. The current calculation algorithms that are used for price estimation of apartments in Slovakia use relatively large number of different input data. Besides the factors such as location of the house in the city context and the position of the evaluated apartment inside the building, other factors (e.g. size and age of the apartment, durability of constructions, energetic performance), have impact on the final price. Although acoustic comfort can have significant impact on living standard and even on human health, in the recent algorithms the sound quality aspects are not taken into account. This article shows to what extend the inclusion of the sound insulation - as a factor in a price creation algorithm could possibly influence the economic value of an apartment.
9:40	Sound Insulation of New Wood-based Curtain Wall System Jiri Novacek [Abstract] Envilop is a lightweight facade module system which can be used for replacement of old metallic curtain walls as well as for new buildings with non-bearing envelopes. It has low primary energy consumption compared to standard metallic facades, low carbon footprint and low heat transfer coefficient (U-value). Prefabricated wood-based panels also allow integration of active elements like photovoltaic and heat recovery units. This paper is dealing with the acoustic behavior of Envilop modular facade. The results of laboratory measurements of airborne sound insulation are presented and discussed for different wall compositions (including freestanding front walls). Finally, the solution for very high sound insulation called Envilop Silent is introduced together with appropriate sound insulation data.
10:20	Thermal and Acoustic Analysis of Innovative Integration of PV Modules in Façade Envelopes Antonino Di Bella, Michele De Carli, Hagar Elarga, Nicola Granzotto [Abstract] The crucial need of implementing efficient techniques to improve energy performance in building’s sector without jeopardizing the indoor comfort levels is more and more widespread. The aim of the study is to analyze an innovative integration of PV modules inside the cavity of multiple skin glazed facade buildings according to the thermal and acoustics comfort point of view. Numerical simulation and experimental validation have been applied to evaluate this innovative integration. The analysis include various aspects such as cavity width and different ventilation typologies and its relation to the overall thermal, electrical and acoustical efficiency of the system.
10:40	Wave Conversion in Coupled Plates of Cross Laminated Timber – A Case Study of the Effect and its Consequences Blasius Buchegger, Heinz Ferk, Martin Schanz [Abstract] The sound radiation of a vibrating surface is based on the out-of-plane movement of the structure. A significant part of the total vibration energy may be carried by the in-plane movement. At junctions, where incoming bending waves are converted not only in outgoing bending waves but also in quasi-longitudinal waves, this effect may become important. An immediate contribution to the sound radiation may not occur, but an essential part of the overall energy may be carried by the converted waves. These quasi-longitudinal waves travel to other junctions, where they are converted back to bending waves and, therefore, contribute to sound radiation. To neglect these effects may lead to an error in the determination of the flanking sound reduction index based on EN ISO 10848-1. Subsequently, it also may influence predictions of sound insulation between adjacent rooms based on EN 12354-1, where values of the flanking sound reduction index are used. This in principle known effect has been studied with numerical models of selected junctions made of plates of cross-laminated-timber and has been compared to equivalent models made of concrete. The results show the relevance of this effect for common practical situations.

Sound insulation of integrated systems and adaptive building facades (Poster)

Sound insulation of integrated systems and adaptive building facades (Poster)

Organisation:

M. Rychtáriková, KU Leuven P. Fausti, Ferrara University

11:00

Experimental evaluation of a ductile aerogel as damping layers in gypsum wallboards for increased sound transmission loss Ning Xiang, Fen Wang, Qun Lu, Gitogo Churu, Tingge Xu, Alison Lee, Nicholas Leventis, Hongbing Lu [Abstract] Low-density highly porous solid monolithic macroscopic objects consisting of hierarchical mesoporous three- dimensional assemblies of nanoparticles (aerogels) are pursued mainly for their low thermal conductivity. Unlike classical aerogels of the most common kind based on silica being fragile materials, structural fragility issue has been addressed successfully with materials referred to as polymer-crosslinked (or X-) aerogels. X-aerogels are very low-density materials, yet their mechanical strengths have been significantly increased. This work explores ductile aerogels in potential uses as constrained damping layers integrated into gypsum wallboards. Due to their ductility and mechanical strength, light weight X-aerogel panels of less than 1 cm in thickness can be conveniently integrated in to gypsum wallboards. The objective of this work is to develop integrated wallboards to achieve significantly increased sound transmission loss without significantly increasing thickness and weight of integrated wallboard system. This paper discusses preliminary test results carried out in chamber-based diffuse sound field measurements, and potentials of combining their excellent thermal and sound insulation into an integrated wallboard system.

Sprache im KFZ

Sprache im KFZ

Sitzungsleitung:

H.W. Gierlich, HEAD acoustics GmbH, Herzogenrath G. Schmidt, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Kiel

9:00	Konzeption eines instrumentellen Evaluationsprotokolls für interaktive Sprachdienste im Kraftfahrzeug Sebastian Möller, Klaus-Peter Engelbrecht, Stefan Hillmann, Florian Hinterleitner [Abstract] Trotz begrenzter Spracherkennungs-, Interaktions- und Sprachausgabeleistungen erhalten interaktive Sprachdienste zunehmend Einzug in das Kraftfahrzeug. Um eine für den Nutzer adäquate Qualität und Gebrauchstauglichkeit sicherzustellen bedarf es daher einer umfangreichen Evaluation. Leider sind die hierfür anwendbaren Verfahren entweder unbekannt oder personell recht aufwändig, sodass eine detaillierte Evaluation häufig unterbleibt. Hier könnten automatisierte Verfahren helfen, welche einzelne Komponenten des interaktiven Systems oder ihr Zusammenspiel bei der Interaktion testen und Hinweise auf Schwachstellen liefern können. Auf Basis von Erfahrungen in anderen Anwendungsdomänen soll im Vortrag ein Protokoll für eine instrumentelle Evaluation skizziert werden. Es umfasst eine Bestimmung der Performanz der Spracherkennung unter Anwendungs-bedingungen, eine Bestimmung der Qualität der Sprachausgabe, sowie einen simulationsbasierten Test des Interaktionsverhaltens. Bei der Spracherkennung kommt es auf die Aufzeichnung realistisch gestörter Sprachdaten an, welche idealerweise im fahrenden Kfz oder alternativ mit einer akustischen Simulation geschehen kann. Für die Qualitätsbestimmung synthetisierter Sprache wurden instrumentelle Schätzer entwickelt, welche die Gesamtqualität sowie einzelne Qualitätsdimensionen zuverlässig vorhersagen können. Zur Analyse des Interaktionsverhaltens können gemischt regelbasiert- statistische oder rein statistische Simulationen verwendet werden, je nach verfügbarem Wissen über das System. Im Vortrag werden die derzeit bekannten Möglichkeiten vorgestellt und notwendiger Entwicklungsaufwand zur Anpassung an die Domäne im Kfz abgeschätzt.
9:20	Freisprechen mit adaptiver geräuschabhängiger Bandbreite Martin Schießl, Klaus Linhard, Harald Schnepp [Abstract] Für Freisprechen in geräuscherfüllter Umgebung ist seit vielen Jahren als einfaches Verfahren die Spektrale Subtraktion in der Praxis. Es wurden viele Verbesserungen des Verfahrens publiziert, um z.B. die Adaption an das Geräusch oder die Vermeidung von Artefakten zu erhöhen. Hier wird ein Verfahren vorgestellt, dass als eine Art Vorstufe zur Geräuschreduktion gesehen werden kann. In dieser Vorstufe wird die Bandbreite geregelt, eine Geräuschreduktion wird anschließend durchgeführt. Die Geräuschreduktion kann eine Spektrale Subtraktion oder eine andere Verarbeitung sein. Beim Anwendungsbeispiel Freisprechen im Kraftfahrzeug werden zunächst Mikrofone mit einem Frequenzgang analog der VDA-Spezifikation verwendet. Insgesamt wird innerhalb eines Toleranzbandes ein Kompromiss-Frequenzgang eingestellt, der sich einerseits aus dem Frequenzgang des Mikrofons, anderseits aus einer Eingangssignal-Filterung ergibt. Die Eingangssignal-Filterung wird hier adaptiv gestaltet, so dass immer der ”optimale” Frequenzgang eingestellt wird. Abhängig vom Umgebungsgeräusch kann der Frequenzgang sehr breit sein (näherungsweise linear) für sehr wenig Geräusch, oder aber im Bassbereich stark abfallend für laute tieffrequente Geräusche (z.B. Gebläse). Ein Optimalitäts-Kriterium bestimmt den Frequenzbereich, abhängig von Sprache und Geräusch. Die Regelung betrifft den niederfrequenten Frequenzbereich, so dass gewissermaßen die Bandbreite geregelt wird. Der Vorteil des Verfahrens ist der Ersatz des Kompromiss-Frequenzgangs durch einen adaptiven Frequenzgang, der an das Geräusch angepasst ist. Beispiele demonstrieren die Arbeitsweise.
9:40	eCall System with Improved Speech Intelligibility Gonzalo Lucioni, Michael Pauls [Abstract] Integrierte eCall-Systeme in Kraftfahrzeugen erlangen zunehmend den Status eines Massenprodukts. Dies geschieht u.a. weil die Definition der dazu notwendigen Normen, die Regelung von Zuständigkeit und Aufbau der öffentlichen eCall Infrastruktur von den rechtlich verantwortlichen Instanzen inzwischen weitestgehend erfolgt ist, z.B. ERA/Glonass in Russland oder das PAN European eCall in der EU. Dabei stellt sich heraus, dass die Kriterien für die Sprach- Kommunikation an die eCall spezifischen Anforderungen angepasst bzw. neu definiert werden müssen: - So sind ein ausreichender Schallpegel und eine gute Sprachverständlichkeit neben eines guten Double-Talk Verhaltens extrem wichtig für die eCall Situation nach einem Crash. - Andere Kriterien die für Sprachqualität relevant sind wie z.B. die Variation der Loudness Ratings, das Einfügen von Komfortrauschen, oder eine geringe Verzerrung sind eher als zweitrangig für das eCall Szenario zu betrachten. Lösungen, die alle relevanten Kriterien erfüllen, insbesondere unter nicht-linearen Bedingungen, sind weiterhin Gegenstand intensiver Forschung . Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Verbesserung der Echounterdrückung und des Double-Talk Verhaltens bei gleichzeitig höher erlaubtem Schallpegel und stärkerer Verzerrung in fahrzeugbezogenen eCall Lösungen. Der Ansatz berücksichtigt insbesondere Einschränkungen durch limitiertes Energie-Budget z.B. durch die Verwendung von Backup-Batterien oder eingeschränkte Rechenleistung der Signalverarbeitung durch Kostenrestriktionen.
10:00	Nichtlineare Kennlinien zur Verbesserung der Sprachverständlichkeit in geräuschbehafteter Umgebung Philipp Bulling, Klaus Linhard, Arthur Wolf, Gerhard Schmidt, Anne Theiß, Marco Gimm [Abstract] Durch gezieltes Hinzufügen von harmonischen Oberwellen kann ein Audiosignal klanglich aufgewertet werden. Da die Harmonischen in den hohen Frequenzbereichen liegen, klingt das Signal subjektiv angenehmer und frischer. Im musikalischen Kontext werden hierfür seit vielen Jahren Effekte wie Exciter oder Enhancer verwendet. In diesen Geräten werden die Oberwellen erzeugt, indem das Signal zunächst gefiltert und anschließend mit einer nichtlinearen Kennlinie verzerrt wird. Das resultierende obertonreiche Signal wird dann auf das ursprüngliche Signal addiert. Die erzeugten Oberwellen und damit auch das klangliche Ergebnis hängen dabei stark von der verwendeten nichtlinearen Kennlinie ab. In dieser Arbeit wird untersucht, wie sich eine solche Verzerrung auf die subjektive Qualität von Sprache auswirkt. Der Fokus liegt dabei auf der Wiedergabe von Sprachsignalen im Fahrzeug, da dort die Verständlichkeit aufgrund starker Hintergrundgeräusche beeinträchtigt ist. Anwendungsbeispiele aus dem Automobilbereich sind Freisprecheinrichtungen und Innenraumkommunikationssysteme. Im ersten Teil dieser Arbeit werden verschiedene Kennlinien hinsichtlich ihrer harmonischen Eigenschaften analysiert und in einen Algorithmus integriert. Im zweiten Teil werden die Ergebnisse eines subjektiven Hörtests präsentiert.
10:40	[Abstract] Nonlinear behavior in the loudspeaker of embedded systems remains a challenge in acoustic echo control. The Hammerstein model consisting of a memoryless nonlinear unit in cascade with a linear system adequately describes the echo path for high signal levels. A variety of methods for controlling such nonlinear echo exists. These are usually evaluated using the well-known echo return loss enhancement (ERLE) measure. However, it is difficult to compare the preconditions of different experiments, which are dependent not only on the nonlinear mapping function in use, but also on the statistics of the input signal. Measures that characterize both can be used to quantify actual nonlinear behavior for all Hammerstein-type systems. In this contribution, we describe the scope of applicability of several established measures for nonlinear behavior. We introduce a novel measure that quantifies nonlinear distortion severity and takes into account the input signal’s amplitude histogram or its amplitude probability density function (PDF). Finally, we demonstrate the use of said measure by experimentally assessing the robustness of a Hammerstein-type acoustic echo canceler against estimation errors in the nonlinear mapping function as well as against frequency aliasing errors.
11:00	Sprachmaskierung im Fahrzeuginnenraum Jan Rennies-Hochmuth, Lena Schell-Majoor, Andreas Volgenandt, Christian Volkmar, Niklas Schmincke, Stefan Behr [Abstract] In manchen Anwendungen ist es wünschenswert eine möglichst unverständliche Übertragung von Sprache zwischen Fahrzeuginsassen innerhalb eines Kfz sicher zu stellen. Ein wirksames Mittel hierfür kann das Abspielen von Maskiersignalen sein. Dabei ist jedoch zu beachten, dass neben der gewünschten Maskierwirkung auch Akzeptanzprobleme auftreten können, beispielsweise wenn das Maskiersignal zu laut ist, unangenehm klingt und über längere Zeiträume aktiviert ist. In dieser Studie wurden daher 16 verschiedene Signale mit unterschiedlicher zeitlicher und spektraler Struktur hinsichtlich ihrer Maskierwirkung und ihrer Lästigkeit bzw. ihres Störcharakters in realen Hörsituationen im Fahrzeuginnenraum untersucht. Zur Quantifizierung der Sprachverständlichkeit wurden psychometrische Funktionen des Oldenburger Satztests für alle Störgeräusche ermittelt. Anschließend wurde die Lästigkeit von gleichmäßig maskierenden Signalen mittels eines Skalierungsverfahrens bewertet. Die Daten zeigen, dass besonders durch sprachähnliche Maskierer eine hohe Reduktion der Verständlichkeit bei verhältnismäßig geringem Pegel erreicht werden kann, jedoch ein zu schnelles adaptives Anpassen an den Zielsprecher weder im Sinne der Maskierwirkung noch der Lästigkeit vorteilhaft ist. Effekte von Kopfbewegungen des potenziellen Zuhörers sowie Equalizer-Einstellungen des Abspielsystems werden anhand der Messdaten und Vorhersagen binauraler Sprachverständlichkeitsmodelle abgeschätzt und diskutiert. Im Allgemeinen sind die Modelle geeignet die wesentlichen Trends der gefundenen Maskierwirkung vorherzusagen und können somit die Entwicklung von Sprachmaskierungssystemen unterstützen.
14:20	Applications for Time–synchronized Noise Compensation (TNC) Udo Müsch, Frank Kettler, Stefan Bleiholder [Abstract] A new method for a very efficient noise compensation facilitating speech quality analysis in presence of simulated background was introduced by Müsch et al. at the 2015 DAGA for analysis of In-Car Communication systems (ICC). If the noise playback system, used e.g. for hands-free (HFT) or ICC testing, and the speech quality measurement system are accurately synchronized in the time domain, the noise playback can be compensated by subtracting the noise signal (noise-only) from the speech and noise recording (denominated as Time-synchronized Noise Compensation (TNC)). This contribution discusses applications like the very accurate analysis of speech in presence of noise (relevant for HFT and ICC testing), the ability to measure Talker Echo Loudness Rating via real phones (instead of calculations based on standard sensitivities) or echo tests on 2-wire interfaces. Practical limits are demonstrated.
14:40	Third Party Listening Test in Emergency Call Scenarios using Different Languages Frank Kettler, Silvia Poschen, Radi Serafimov [Abstract] A Third Party Listening Test according to ITU-T P.832 was developed and implemented for a realistic performance verification test supplementing instrumental measurements of In-Vehicle-System (IVS). The test is based on prerecorded conversations between a person in a vehicle and a PSAP operator and generates binaural sounds samples at the drivers and passengers position in the test vehicle (equipped with an IVS) and on the far end side (PSAP side). The speech material currently covers English, Russian and German languages. Recordings are carried out over different hands-free implementations and judged by three groups of native test persons. The test procedure is described; the results from the three test groups are compared and discussed.
15:00	Auditory Evaluation of Receive-Side Speech Enhancement Algorithms Jan Reimes, Günter Mauer, Hans Wilhelm Gierlich [Abstract] Multiple enhancement signal processing algorithms for receive-side recently are integrated in modern state-of-the-art mobile devices. Such algorithms target on the improvement of listening comfort on the near end. Methods like (artificial) bandwidth extensions or additional noise reduction are already quite common. Additionally, more sophisticated enhancement algorithms manipulate the speech signal with respect to the instantaneous local background noise estimation. The focus here is to improve speech intelligibility. Such methods are also known as speech reinforcement, intelligibility or near-end listening enhancement. Whenever speech processing is inserted into a conversation, quality aspect must be regarded. So far there are no suitable instrumental methods for the assessment of quality and intelligibility of acoustically captured speech signals in the presence of near-end noise. Thus, auditory assessments are currently the only method for performance evaluation. This contribution presents a new proposal for the auditory evaluation for this use-case in order to evaluate also the trade-off between speech quality and intelligibility. A large database with different kinds of enhancement algorithms, multiple realistic background noise scenarios and acoustic handset simulation was created for this purpose. Finally, results and findings of this evaluation are presented.
15:20	Entwicklung und Validierung einer deutschsprachigen Testumgebung für die Weiterentwicklung des Speech Transmission Index (STI) Thomas Fedtke, Florian Kramer, Martin Peter, Alfred Schmitz [Abstract] Das übliche Verfahren zur Bestimmung des Speech Transmission Index (STI) benutzt ein einzelnes omnidirektionales Mikrofon und stellt damit die auf das diotische Hören bezogene Sprachverständlichkeit dar. In nahezu allen praktischen Situationen wird der Schall jedoch binaural wahrgenommen. Durch die Vernachlässigung des binauralen Gewinns unterschätzt der (monaural bestimmte) STI die subjektive Sprachverständlichkeit erfahrungsgemäß zum Teil erheblich. Deshalb soll, unter Verwendung bekannter Modelle binauraler Verarbeitung, ein neuer Parameter, der binaurale STI, entwickelt werden, der zur Beurteilung von Sprachwiedergabe über Beschallungsanlagen in kritischen räumlichen Situationen eingesetzt werden kann. Um die Sprachverständlichkeit für den kompletten Wertebereich des (binauralen) STI differenziert untersuchen zu können, ist die Auswahl geeigneten Sprachmaterials besonders wichtig. CVC-Einsilber-Tests mit Ankündigungsphrase haben sich hierbei in internationalen Studien bewährt. Für diesen Zweck wurde aus vorhandenem deutschsprachigem Testmaterial ein entsprechendes Instrumentarium entwickelt und in Hörversuchen validiert. Damit konnten Bezugskurven für die Abhängigkeit der Sprachverständlichkeit vom STI für den diotischen Fall gemessen werden, die eine Basis für die weiterführenden Untersuchungen bieten.
15:40	A Modeling Framework for Predicting Consonant Perception Johannes Zaar, Torsten Dau [Abstract] Consonant perception is typically investigated using nonsense syllables like consonant-vowel combinations (CVs) presented in steady-state noise at various signal-to- noise ratios. The listeners’ responses are then evaluated in terms of consonant recognition and confusions. Such an analysis has the potential to reveal the connection between the microscopic acoustic characteristics of the stimuli and the consonant percept. In a recent study (Zaar and Dau, 2015, J. Acoust. Soc. Am. 138, 1253-1267), a detailed experimental investigation of consonant perception with respect to various sources of perceptual variability was presented. The present study aimed to predict the obtained responses based on the experimental stimuli using a suitable modeling framework. Various auditory-inspired front ends were combined with a template-matching back end to investigate which of these front ends captured the consonant cues best. In particular, a long-term excitation pattern and an auditory spectrogram were obtained using a gammatone filterbank followed by envelope extraction. Furthermore, a long-term modulation spectrum and a modulation spectrogram were calculated by decomposing each subband envelope of the auditory spectrogram using a modulation filterbank. The suitability of the considered front ends is discussed based on their prediction accuracy with respect to consonant recognition, main consonant confusions, and the entropy of confusions.
16:00	Introducing a new Test-Method for Diagnostic Speech Quality Assessment in a Conversational Situation Friedemann Köster, Sebastian Möller [Abstract] Traditional methods for assessing the quality of transmitted speech are usually limited to specific restrictions. On the one hand, the methods only ask test participants to judge how the overall quality is perceived, and on the other hand users are placed in simulated situations, like listening- or speaking-only, that do not reflect reality. To overcome this limitations the speech quality in a conversational situation was analyzed by dividing a conversation into three separate phases and identifying seven corresponding quality-relevant perceptual dimensions. The extracted dimensions can be combined for the overall quality assessment and may separately be used to diagnose the technical reasons of quality degradation. In this article, we present a new method for directly assessing the identified quality dimensions in a conversational situation. The benefit of this new analytic assessment method is to the reduced experimental effort due to reduced number of necessary scales and thus the number of judgments per condition. Additionally, the method enables to analyze conversational speech quality for diagnosis and optimization.
16:20	Messung der Sprachverständlichkeit bei Sprachübertragung durch in Sauerstoffmasken von Piloten eingebaute Mikrofone Benjamin Becker, Patricia Kliem, Frank Leuenberger [Abstract] Die Cockpits moderner Flugzeuge verfügen über Sauerstoffmasken mit eingebauten Mikrofonen für die Cockpit Crew. Diese Masken ermöglichen das Aufrechterhalten der Kommunikation im Falle eines Druckabfalls und Rauchentwicklung im Cockpit. Das in die Sauerstoffmasken einströmende Gas erzeugt in der Maske ein Strömungsgeräusch, das die zu übertragende Sprache störend überlagern kann. Insbesondere kann das Atemgeräusch eines Piloten die Sprache des anderen Piloten stören, da beide Kanäle zusammen übertragen werden. Ziel der in diesem Beitrag dargestellten Untersuchungen war es, ein objektives Kriterium für die Bewertung der Sprachverständlichkeit von verschiedenen Sauerstoffmasken zu finden. Unter Anderem wurden STI, STIPA und STITEL in Anlehnung an die IEC 60268-16 (Objective rating of speech intelligibility by speech transmission index) im Labor nach der direkten und nach der indirekten Methode gemessen. Da das vom Mikrofon erzeugte Signal nicht als Schalldruck beim Hörer sondern als Spannung vorlag, mussten die nicht vermessenen Teile der Signalkette im Postprocessing rechnerisch berücksichtigt werden. Dies ist notwendig, um zusätzliche Störgeräusche im Cockpit sowie die Verdeckung gemäß der IEC 60268-16 korrekt zu berücksichtigen. Dieser Beitrag soll die Vor- und Nachteile der direkten und indirekten Methode zur Messung des STI sowie die Besonderheiten bei der Messung an Sauerstoffmasken in Cockpits von Flugzeugen darstellen.

Strömungsakustik II

Strömungsakustik II

9:00	Vergleich unterschiedlicher Formulierungen in der Strömungsakustik Marcus Guettler, Steffen Marburg [Abstract] Seit den 1950er Jahren wurde das Gebiet der Aeroakustik ständig weiter entwickelt. Beginnend mit den Arbeiten von Lighthill, Curle, Ffowcs Williams and Hawkins, Lilley, usw. ergaben sich unter Verwendung unterschiedlicher Annahmen und Zerlegungen eine Vielzahl von Betrachtungsweisen und Formulierungen. Ziel dieser Arbeit ist es, die unterschiedliche Formulierung wie die ”Linearisierten Euler-Gleichungen”, die ”Linearisierten Navier-Stokes-Gleichungen”, die ”Störungsgleichungen” und die ”Galbrun-Gleichung” mit ihren entsprechenden Quelltermen zu vergleichen. Anhand der getroffenen Annahmen, die zu den jeweiligen Formulierungen führen und den daraus gewonnen Erkenntnissen lassen sich Grenzen der Anwendung und Genauigkeiten besser einschätzen und gegenüberstellen. Verdeutlicht wird dies an numerischen Testrechnungen.
9:20	Einfluss der Quellinterpolation auf hybride strömungsakustische Berechnungen in Finiten Volumen Thorben Schröder, Patrick Silkeit, Otto von Estorff [Abstract] Bei hybriden Ansätzen in der numerischen Strömungsakustik werden meist unterschiedliche Netze für die Strömungs- und die anschließende Akustiksimulation genutzt. Es wird daher ein Verfahren zur Interpolation von Strömungsgrößen bzw. Quelltermen aus dem CFD-Netz auf das Akustik-Netz benötigt. Der Aufwand und die Genauigkeit der denkbaren Methoden zur Berechnung der Interpolationsgewichte variiert stark. Es stellt sich die Frage, wie hoch der für ausreichende Ergebnisqualität benötigte Aufwand ist. Besonders entscheidend ist diese Fragestellung, wenn viele Berechnungen mit unterschiedlichen Akustik- oder CFD-Netzen durchgeführt werden. Dieser Fall kann beispielsweise bei Netz-Konvergenzanalysen, sukzessiven (adaptiven) Netzverfeinerungsstrategien, Problemen mit zeitlich veränderlicher Geometrie oder Topologieoptiemierungsverfahren auftreten. Der gegenwärtige Beitrag beschäftigt sich anhand des Beispielfalles einer Zylinderumströmung mit der für eine ausreichend genaue und stabile Akustiksimulation benötigten Quellauflösung. Hierfür werden unterschiedliche Interpolationsansätze verglichen, welche sich im Grad der Exaktheit, sowie bezüglich des numerischen Aufwandes unterscheiden. Es werden sowohl die Genauigkeit der Ergebnisse als auch Einflüsse auf die numerische Stabilität der Akustik-Berechnung betrachtet. Da der verwendete Akustik-Löser aufbauend auf dem Simulationspaket OpenFOAM entwickelt wird, basiert er auf der Finite-Volumen-Methode. Die sich daraus ergebenden speziellen Anforderungen werden dargestellt und eingehend diskutiert.
9:40	Analyse und Simulation turbulent überströmter Helmholtz-Resonatoren Johannes Kreuzinger, Stefan Schimmelpfennig [Abstract] Eine der auffälligsten Lärmquellen eines Personenkraftfahrzeugs ist die Gesamtheit aller überströmter Karosseriespalte, insbesondere der Heckklappenspalt. Dieser bildet zusammen mit dem darunter liegenden Hohlraum einen Helmholtz-Resonator, angeregt von der darüberstreichenden turbulenten Grenzschicht. Betrachtet wird ein generisches Modell dieses Systems. Im Windkanal wurden unterschiedliche Halsformen und Resonanzvolumina verglichen. In den betrachteten Fällen wird der Resonator passiv durch die Strömung angeregt, es konnte keine Rückkopplung zwischen Resonator und Strömung beobachtet werden. Eine Analyse der Druckschwankungen im Resonator nach dem Produktansatz, bei dem das Druckspektrum in einen von der Strouhalzahl (Anregungsfunktion) und einen von der Helmholtzzahl abhängigen Anteil (Systemfrequenzgang) aufgeteilt wird, zeigt, dass die Halsform (scharfkantig oder abgerundet) nur die Anregungsfunktion beeinflusst. Messung und Simulation bestätigen, dass lokal die Grenzschicht und die Scherschicht über dem Hals verändert werden. Um die Frage zu beantworten, ob und mit welchem Aufwand dieses System simuliert werden kann, wurden in einem ersten Schritt getrennte Schall- und Strömungssimulationen durchgeführt. Der Vergleich mit Messwerten zeigte, dass die Schallsimulationen mit APE-Gleichungen die akustischen Eigenschaften des Resonators und die LES der Strömung die Einflüsse der Halsform abbilden konnten. Daher wurden Simulationen des Gesamtsystem mit einer hybriden LES-CAA-Methode (MGLET) durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit Messwerten.
10:20	Reduktion und Analyse von Tragflächen-Vorderkantenschall, verursacht durch eine turbulente Anströmung Till Biedermann, Tze Pei Chong, Frank Kameier [Abstract] Durch die Interaktion einer turbulenten Anströmung mit der Vorderkante eines flachen umströmten Körpers können signifikante breitbandige Schallemissionen auftreten. Insbesondere bei umströmten Tragflächen ist dies ein oft beschriebenes Phänomen (Aerofoil-Gust-Interaction Noise). Gerade im Hinblick auf Anwendungsgebiete wie Axialverdichter, Turbinen oder kontrarotierende Rotoren ist eine Reduktion des emittierten Schalls von großer Bedeutung. In diesem Sinne wurde das Lärmminderungspotential von, durch Wale und Eulen inspirierten, sinusförmigen Profilvorderkanten (Leading Edge Serrations) umfassend im Rahmen einer kooperativen Studie der Brunel University London und der Hochschule Düsseldorf untersucht. Diese Modifikation ist bekannt als effektives Mittel der passiven Schallreduktion und lieferte in einem breiten Frequenzband einen um bis zu 10 dB reduzierten Schalldruckpegel. Parameter wie sehnenbezogene Reynoldszahl, Turbulenzgrad der Anströmung und Anstellwinkel der Tragflächen sowie Designparameter der Vorderkantenzacken, definiert als Amplitude und Wellenlänge, wurden im Hinblick auf eine maximale Schallreduktion systematisch analysiert. Neben der strömungsakustischen Optimierung der Tragflächen wurde als zweiter Ansatz der Schallreduktionsmechanismus näher untersucht. Die Strömungsvisualisierung via Particle Image Velocimetry (PIV) lieferte aussagekräftige Ergebnisse im Hinblick auf Änderungen der lokalen Geschwindigkeit, des Turbulenzgrades und der Wirbelstärke sowohl im Bereich unmittelbar vor den modifizierten Profilvorderkanten als auch zwischen den Vorderkantenzacken.
10:40	Der Einfluss der Grenzschichtdicke auf die aeroakustische Schallentstehung an einem generischen Heckklappenspaltmodell Philipp Winter, Sebastian Haas, Marvin Wenzel, Manuel Weiß, Reinhard Lerch