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Abdul Rawoof, Shanavaz Sanjay

• Optimization of Aspect Ratio and Material Parameters of a DML Membrane
  S.S. Abdul Rawoof, B. Zenker, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

The frequency response of a Distributed Mode Loudspeaker (DML) is predominantly conditional to the selection of membrane materials, dimensions and exciter positioning. Optimization of the frequency response results in the emphasis on the equal distribution of modes. Simulation techniques provide the possibility to investigate the effect of material parameters on the modal distribution. In order to achieve the best design, these parameters are optimized. The model of a membrane with respective material properties are developed and the modes are investigated with the simulation software wave6. The material properties used in simulations were validated with experimental measurements. This model is further utilized to optimize the aspect ratio and material parameters aimed at obtaining an equal distribution of modes.

Abi Raad, Elie

• Fundamental investigation of the applicability of acoustic emission and vibration analysis in Ultrasonic Metal welding processes
  E. Abi Raad, I. Balz and M. Vorländer
[Abstract]

Ultrasonic Metal welding (USMW) is particularly suitable for connecting electrotechnical components. Despite industrial spread, unexplained process fluctuations may occur in USMW. The aim of this research is the fundamental investigation of the applicability of acoustic emission analysis for process analysis in USMW: to derive measurable monitoring criteria for the application, to make the process more manageable, and in the future to open up new possibilities for online process control.

For this purpose, experiments are conducted. The experiments consists of welding two thin metal plates with clean surfaces, and recording the vibrations of machine components and the airborne sound. The welding process happens at 20kHz. Two laser vibrometers record the vibrations of the anvil and sonotrode, which are directly connected to the parts to be welded, and a 1/4’ microphone records the sound emitted during the process. The data is analysed, up to the fourth harmonic, to characterise the different parts of the welding process, and compared to the strength of the welds.

Abshagen, Jan

• Untersuchung zur Variabilität der Schallausbreitung im Flachwasser
  J. Abshagen and V. Nejedl
[Abstract]

Die Ausbreitung von Wasserschall im Meer hängt in besonderem Maße von den ozeanographischen Bedingungen sowie den Eigenschaften der begrenzenden Flächen, wie z.B. des Meeresbodens, ab. Die Variabilität der ozeanischen Schichtung sowie der Strömungsbedingungen, hervorgerufen z.B. durch kleinskalige Turbulenz oder den Tidestrom, kann auf unterschiedlichen Zeitskalen zu einer ausgeprägten Variabilität der Schallausbreitungsbedingungen im Meer führen. Es werden Ergebnisse von experimentellen Untersuchungen zur Schallausbreitung und deren Variabilität in der Nordsee vorgestellt. Die Schallsignale wurden bei einem der Experimente von einem stationären Wasserschallsender, welcher von FS Elisabeth Mann Borgese (IOW) abgehängt wurde, ausgesandt und mit einer stationären AMAR-Boje an unterschiedlichen Positionen im Abstand bis zu 10 km empfangen. Der Ausbreitungsverlust wurde zudem kontinuierlich mit einer frei driftenden Sendeboje und einer Empfangsantenne, die mit niedriger Geschwindigkeit geschleppt wurden, gemessen.

• Vergleich verschiedener piezoelektrischer Dünnschichtsensoren für SONAR-Anwendungen
  A. Namenas, H. Lewitz, J. Abshagen, E. Quandt and G. Schmidt
[Abstract]

Im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen dem Lehrstuhl für digitale Signalverarbeitung, dem Lehrstuhl für Anorganische Funktionsmaterialien und in Kooperation mit der Wehrtechnischen Dienststelle 71 der Bundeswehr wurden Wasserschallmessungen von piezoelektrischen Dünnschichtsensoren analysiert. Die verwendeten Sensoren unterschieden sich nach Art der verwendeten piezoelektrischen Materialien (AlN, AlScN und PZT). Die Flächengröße der aktiven Schicht war ebenfalls variabel. Als Referenz wurden Aufnahmen von Hydrophonen TC4050 von Reson verwendet. In einem definierten Messablauf wurden die Dünnschichtsensoren und Referenzhydrophone mit CW- bzw. LFM-Pulsen der Dauer 20 ms bzw. 500 ms im Vorbeifahren aus unterschiedlichen Entfernungen und Einfallswinkeln im Sognefjord, Norwegen, beschallt. Bei den gewonnenen Aufnahmen wurde eine SNR-Schätzung durchgeführt. Durch zusätzliche Abschätzung der interferierenden Signale und der Rauschanteile in nutzsignalfreien Zeitbereichen bei Referenzhydrophonen und Dünnschichtsensoren konnte die Robustheit der Frequenzgangschätzung der Sensoren verbessert werden. SNR-technisch unterlagen alle Dünnschichtsensoren den Referezhydrophonen. Eine gute Performance zeigten die AlN- und die AlScN- Sensoren dennoch. Die PZT-Sensoren wiesen geringstes SNR auf. Die betragsmäßige Frequenzgangschätzung anhand der Aufnahmen von LFM-Pulsen mit zusätzlicher Mittelung über alle Pings ergab für Sensoren gleicher Art ähnliche Verläufe.

Achs, Günther

• Analyse der Veränderungen von Schall und Schwingungen in einem mehrjährigen U-Bahn Betrieb
  T. Tietze, H. Töll, T. Hauser and G. Achs
[Abstract]

In einer Zusammenarbeit mit den Wiener Linien werden seit Juni 2016 Dauermessanlagen zur Erfassung von Schwingungen und Luftschall aus dem U- Bahn Verkehr betrieben. Die Motivation für die Errichtung von 4 Luftschallmessstellen und 9 Messstellen zur Aufzeichnung der Schwingungsemissionen war die Untersuchung der Einflüsse von gummigefederten Radsätzen in Gegenüberstellung mit kostengünstigeren Monoblockrädern. Ziel war die Bestimmung etwaiger negativer Auswirkungen hinsichtlich Schall und Schwingungen. An außerhalb des Tunnels gelegenen Monitoringstellen wurden zusätzlich Wetterstationen betrieben, um Feuchtigkeit, Temperatur und Windgeschwindigkeit sowie Windrichtung während der Überfahrt zu erfassen. Aufgrund der Fülle an Messdaten können weitere statistische Auswertungen, wie z.B. das Schwingungsverhalten der Schiene aufgrund von Abnutzung sowie Veränderungen der Schallpegel aufgrund von Zugwartungen durchgeführt werden. Die Datensätze von täglich rund 2000 Zugsüberfahrten können weiters mit Luftfeuchtigkeit und Temperatur korreliert werden, um so eine differenzierte Betrachtung während unterschiedlicher Wetterkonstellationen zu geben.

Adams, Christian

• Evidenzbasierte Modellierung von Schwingungssystemen
  C. Adams, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

Bei der evidenzbasierten Modellierung werden virtuelle Modelle, beispielsweise Differenzialgleichungen, unmittelbar aus Messdaten abgeleitet. Dabei kommen datenbasierte Algorithmen und maschinelles Lernen zum Einsatz. Für die evidenzbasierte Modellierung von Schwingungssystemen bieten sich vor allem symbolische Regression und spärliche lineare Regression an. Die evidenzbasierte Modellierung stellt eine völlig neue Art der Modellierung in den Ingenieurwissenschaften dar. Einerseits bieten die zuvor genannten Methoden großes Potenzial, um auch komplexe Schwingungsphänomene, wie beispielsweise Nichtlinearitäten, abzubilden. Andererseits kann dieses Potenzial in der Praxis nur ausgeschöpft werden, wenn die Methoden robust einsetzbar sind. Ziel dieses Beitrags ist es, das Potenzial evidenzbasierter Modellierung für die Analyse von Schwingungssystemen aufzuzeigen. Dazu wird beispielhaft die Schwingungsdifferentialgleichung (SDGL) eines diskreten Schwingungssystems mit spärlicher linearer Regression aus dem Zeitverlauf der freien Schwingungen rekonstruiert. Dabei werden verschiedene Funktionen wie beispielsweise Polynome und trigonometrische Funktionen für die spärliche lineare Regression verwendet und die rekonstruierte SDGL wird mit der tatsächlichen SDGL verglichen. Darüber hinaus werden auch die Einflüsse von künstlichem Messrauschen diskutiert. Es zeigt sich, dass evidenzbasierte Modellierung ein hohes Potenzial für die Analyse von Schwingungssystemen aufweist. Zukünftig muss jedoch die Unsicherheit evidenzbasierter Modelle analysiert und beherrscht werden, damit evidenzbasierte Modellierung auch in der Praxis Anwendung finden kann.

• Akustische Eigenschaften einer geometrisch unvollständig ähnlichen Getriebebaureihe
  C. Adams, J. Bös, K. Völker, M. Lutz and T. Melz
[Abstract]

Modellgesetze können in der Maschinenakustik eingesetzt werden, um das akustische Verhalten von Maschinenbaureihen zu analysieren. Dabei geht es weniger um eine exakte Vorhersage des akustischen Verhaltens als vielmehr um eine schnelle und zuverlässige Abschätzung. In diesem Beitrag werden die akustischen Eigenschaften einer Getriebebaureihe analysiert und die Modellgesetze der Getriebebaureihe hergeleitet. Die Getriebebaureihe ist geometrisch unvollständig ähnlich, d. h. die geometrischen Abmessungen werden mit unterschiedlichen Faktoren skaliert. Dadurch lässt sich das akustische Verhalten der Getriebebaureihe nur näherungsweise mit den Modellgesetzen abschätzen. Zunächst werden experimentelle Modalanalysen an drei Getriebegehäusen aus einer Getriebebaureihe durchgeführt und die Reihenfolge der Eigenschwingformen analysiert. Anschließend werden Finite-Elemente (FE)-Modelle der Getriebegehäuse aufgebaut und verifiziert, so dass die Reihenfolge der Eigenschwingformen mit der aus der experimentellen Modalanalyse übereinstimmt. Mit Hilfe der FE-Modelle wird das akustische Verhalten der Getriebebaureihe untersucht, wobei sowohl das Eigenverhalten als auch das Betriebsverhalten bei einer vorgegebenen dynamischen Anregungskraft betrachtet werden. Das Betriebsverhalten wird experimentell validiert, indem die Betriebsschwingformen eines Getriebegehäuses exemplarisch mit 3D-Laservibrometrie untersucht werden. Die Betriebsschwingform des gesamten Getriebegehäuses wird dabei aus drei separaten Einzelmessungen zusammengefügt. Im letzten Schritt werden Modellgesetze angewendet, um das akustische Verhalten eines Getriebegehäuses auf die beiden anderen Getriebegehäuse zu übertragen.

Ahnert, Wolfgang

• Orchestergräben in Mehrspartentheatern - Typische Herausforderungen bei der Gestaltung
  T. Behrens and W. Ahnert
[Abstract]

Die Gestaltung des Orchestergrabens bei Um- und Neubau von Mehrspartentheatern gehört zu den typischen Aufgabenstellungen des Raumakustikers. Bei vielen Orchestergräben finden sich oft Unzulänglichkeiten (zu eng, zu laut, schlechtes Untereinander-Hören im Graben, unzureichende Interaktion mit Bühnenakteuren, schlechte Orchesterbalance und Überdeckung der Bühnenakteure im akustischen Gesamtergebnis im Zuschauerbereich usw.). Anhand von verschiedenen bearbeiteten Projekten und Literaturangaben wird im Beitrag ein Überblick geboten über Ist- und Sollwerte bezüglich der Grabengröße, Anzahl der Musiker, Öffnungsmaß des Grabens und lichte Höhe im überdeckten Bereich, sowie zu Lärmbetrachtungen (Kennwerte, typ. Maximalwerte, Zusammenhänge mit der Graben-Geometrie und raumakustischen Gegebenheiten). Lösungsansätze zur Konzeption raumakustischer Maßnahmen in Orchestergräben werden dargestellt und diskutiert.

Ahrens, Jens

• Measurement-Based Modeling of Higher-Order Non-Linearities of the Parametric Loudspeaker
  C. Andersson and J. Ahrens
[Abstract]

The so-called ”Parametric Audio” effect is a method to create highly directional audible sound using ultrasonic carrier waves. It bases on an acoustical phenomenon where two high-frequency waves at high intensity will interfere and generate intermodulation tones due to non-linear effects in the wave propagation. Most analytical models apply a second-order approximation to predict the level of the audible sound, which makes it impossible to predict all orders of distortion in the audible signal. We chose a measurement-based approach to identify the parameters of the non-linear model of the system, which is composed of the amplifier, the transducers, and air. State-of-the-art signal processing methods to compensate for the second-order distortions were used and the distortions of the audible sound were measured. Our results indicate that any potential inaccuracies in the second-order approximation will be masked by non-linear distortions in the amplifier and/or the transducers so that is not possible to identify the non-linearity of air in an isolated manner.

• The Effect of Loudspeaker Radiation Properties on Acoustic Crosstalk Cancelation Using a Linear Loudspeaker Array
  J. Ahrens
[Abstract]

Acoustic crosstalk cancelation refers to the process of driving a set of loudspeakers such that the produced total sound field illuminates one ear of a listener and cancels out on the other ear. This allows for imposing binaural localization cues on the signals by means of head-related transfer functions and thereby make the listeners localize sound sources from directions where there are no loudspeakers. We previously proposed a system that uses a linear array of loudspeakers and superdirective beamforming to perform listener-position-adaptive crosstalk cancelation. The original beamformer employed a point source model for the loudspeakers. We show in this contribution that the actual loudspeaker radiation departs significantly from that of the point source model with respect to the directional dependency as well as with respect to distance attenuation in the domain of interest. We demonstrate that the measured channel separation between left and right ear increases significantly when the actual loudspeaker radiation properties are modeled in the beamformer design.

• Real-Time Implementation of Binaural Rendering of High-Order Spherical Microphone Array Signals
  H. Helmholz, C. Andersson and J. Ahrens
[Abstract]

We previously presented an implementation of a complete processing pipeline for the rendering of high-order spherical microphone array signals based on impulse responses in the Python package ‘sound_field_analysis-py‘. Although the resulting ear impulse responses can be computed for different head orientations so that head tracking can be applied upon playback, this implementation is limited to static scenarios. In the present contribution, we present the current status of our extension of ‘sound_field_analysis-py‘ to streamed signals, which enables capturing and rendering of dynamic scenes. Viewing it from a research perspective, our implementation finally allows for evaluating the perceptual consequences of microphone mismatch and microphone self-noise, which constitute factors that limit the physical accuracy in practice. It has recently been shown that authentic rendering requires orders of up to 12, which means that several dozens of channels have to be processed in real time. We identify the bottlenecks in terms of processing costs and demonstrate how we tuned our implementation for optimal performance by identifying redundant operations and pre-computable data.

Al Hares, Shahd

• Reproduction of Reverberation
  H.W. Gierlich, M. Schäfer, T. Ungerechts, B. Koppers, J. Reimes, S. Al Hares, C. Nelke and F. Kettler
[Abstract]

Many devices that employ microphones to pick up speech signals are used in a hands-free manner. This includes, e.g., phones in hands-free mode, group-audio terminals or smart speakers with speech recognition capabilities like Amazon Echo or Google Home. Since the distance between talker and device may range from centimeters up to meters, the microphone signals contain a significant amount of noise and reverberation. Testing of these devices requires a realistic reproduction of both the noise as well as the reverberation in a defined and reproducible manner. A background noise reproduction system is already available in ETSI TS 103 224 since 2014. An accompanying system for the reproduction of reverberation is described in the upcoming specification ETSI TS 103 557. This contribution presents the reproduction setup along with the necessary digital signal processing for a realistic reproduction of reverberant sound fields in a measurement chamber. A head and torso simulator is utilized in conjunction with an equalized eight-loudspeaker arrangement to add reverberation to arbitrary speech signals. The capabilities of the reproduction system are illustrated by a comparison of room acoustic parameters and measurements that were done with commercially available devices both in a reverberant room and in the corresponding reproduction.

Al-Mafrachi, Rasool

• A Robust Acoustic Head Orientation Estimation and Speech Enhancement for In-Car Communication Systems
  R. Al-Mafrachi, M. Gimm and G. Schmidt
[Abstract]

In order to improve speech intelligibility and communication quality among the passengers in a car driven at high or even moderate speed, so-called In- car communication (ICC) systems are recently used. ICC systems usually work by recording, processing, and playing-back the desired speech signal of the talking passenger over loudspeakers located close to the passengers. Due to the acoustic directionality of human head, various signal processing technique are required to reduce the degraded intelligibility and distortion in the speech signal which could arise when the talking passengers turn their head. In our last contribution, we had presented the first investigations towards a robust acoustic head orientation estimation of the speaking passenger within a simulated noisy car compartment. We were able to estimate the head orientation horizontal angle (azimuth) precisely with less than 2 degree mean magnitude error even at the worst case (- 5 dB scenario). However, in this contribution we are aiming on implementing a more robust head orientation estimation algorithm with a real-time base estimation and evaluating its performance in a real car environment with different test case scenarios. In addition, we are aiming to extend our algorithm to estimate the vertical angle of the speaker head (elevation)

Alma, Ugur Alican

• Perceived Roughness of Single Sinusoid Compared to Recorded Vibration
  U.A. Alma and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In this paper, perceived roughness of two types of tactile vibration was evaluated on a tactile display. The two tactile stimuli are 1) recorded vibration and 2) single sinusoid. The aim was to investigate and present simplification possibilities on recorded vibration without losing its perceptual capacity since it might provide over-sophisticated information except for coarse textures. In order to test and compare several simplifications, similarity estimation experiment was conducted using continuous equal interval scaling method. During the experiment, the participants actively explored the real textures so that they could rate the roughness similarity of two tactile stimuli with respect to the real textures. The utilized textures were selected so as to contain the varying size of spatial densities to analyze the simplification approaches over fine, not too fine and coarse textures. Based on the similarity ratings, recorded vibration was found as the most similar stimuli with fine textures while single sinusoid was found as the most similar stimuli with coarse textures. Also based on the one-way analysis of variance tests, significant differences between the two tactile stimuli was found for the finest textures while a significant difference wasn’t found between them for mid-course and coarse textures.

Alshuth, Thomas

• Zur Relevanz Viskoelastischer Eigenschaften in der Vibro-Akustischen Anwendung von Elastomeren
  J. Meier, A. Maslak, L. Diekmeyer and T. Alshuth
[Abstract]

Die mechanischen und somit auch akustischen Eigenschaften von Elastomeren sind prinzipiell stark von den Parametern Temperatur, Frequenz und Druck, aber auch von der mechanischen Belastungsgeschichte abhängig. Da dieses Eigenschaftsbild bereits durch Nuancen in der Mischungsrezeptur signifikant beeinflusst werden kann, ist die Datenbank-Suche nach zuverlässigen Materialparametern für die Simulation oft nicht zielführend. Aufgrund der hieraus folgenden Notwendigkeit, anwendungsspezifische Materialcharakterisierungen vorzunehmen, ist es hilfreich zunächst das Parameterfenster zu definieren um den erforderlichen Prüfbedarf einzugrenzen. Hier werden die oben genannten Effekte, insbesondere die nicht-linearen Anteile, in ihrem physikalischen Zusammenhang dargestellt. Als Charakterisierungsmethoden zur Materialcharakterisierung werden Dynamisch-Mechanische Untersuchung, Relaxationsversuch, Ultraschall-Transmission sowie Dielektrische Analyse vorgestellt und die resultierenden Materialdaten in ihrer Relevanz für die akustische Simulation diskutiert.

Altinsoy, M. Ercan

• Rattert es noch oder holpert es schon? Wahrnehmung amplitudenmodulierter Ganzkörperschwingungen
  A. Schwendicke and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In vielen Situationen des Alltags sind Menschen nicht nur Geräuschen sondern auch Vibrationen ausgesetzt. Sind nicht nur einzelne Körperteile der Vibration ausgesetzt, sondern wird die Vibration in den kompletten Körper eingeleitet, spricht man von Ganzkörpervibrationen. Insbesondere sitzende Menschen in Fahrzeugen sind Ganzkörperschwingungen ausgesetzt, aber auch beispielsweise Besucher von Konzerten.

Sowohl bei der Bewertung von Vibrationen in Alltagssituationen als auch in Virtuellen Umgebungen ist es wichtig die Wahrnehmung dieser Vibrationen durch den Menschen beschreiben zu können analog zu den bekannten psychoakustischen Größen wie z.B. Rauigkeit oder Schärfe. Ein Großteil der Forschung konzentriert sich vor allem auf den wahrgenommenen Komfort der Schwingungen. Komfort ist jedoch stark kontextbezogen und die Erwartungen an den Komfort eines Fahrzeuges unterscheiden sich von einem Kleinwagen zu einer Luxuslimousine erheblich. Frühere Untersuchungen mit einer Auswahl von Signalarten haben ein größeres Set an möglichen Attributen zur Beschreibung von Ganzkörperschwingungen geliefert.

Mit Hilfe eines semantischen Differentials wird die Ausprägung verschiedener besonders häufiger genannter und als gut geeignet bewerteter Attribute von Ganzkörperschwingungen untersucht. Dabei werden für mehrere Vibrationspegel systematisch über einen breiten Frequenzbereich sowohl Grundfrequenz als auch Modulationsfrequenz variiert und die Wahrnehmung mit einen großen Probandenkollektiv getestet.

• The Influence of Auditory Feedback on Vibrotactile Intensity Perception for a Virtual Button
  H.-I. Won and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In this study, the influence of auditory feedback on tactile intensity perception is investigated, which may be of interest to touch sensitive console designers. An experiment setup was composed of a touchscreen device, an electrodynamic shaker, and a high fidelity headphone to produce auditory and tactile stimuli in response to user’s touch. In the experiment, participants were asked to make a score for perceived vibrotactile intensity, by means of the magnitude estimation method, in the absence and presence of auditory stimulation feedback. The data collected from the subjects were statistically analyzed, and then the influence of auditory feedback was discussed. In addition, equal intensity contour, with respect to the sensation level and frequency of tactile stimuli, was obtained and drawn to show the influence of auditory feedback on vibrotactile intensity perception.

• Evaluation of Sound Quality and Sound Design Strategy of the Outside Folding Mirror
  S. Kim and M.E. Altinsoy
[Abstract]

According to the increase the overall quality of the vehicle, the quality of customer actuated sounds also has become increasingly important. The folding mirror sound, which is one of customer actuated sounds, has less masking effect by driving sounds. Therefore, despite the low noise level, drivers may not be satisfied with the sound quality. The aim of this work is to identify sound quality factors which mainly contribute to customerës preference regarding the outside folding mirror. For this purpose, subjective evaluations were carried out and the sound quality index was developed through the statistical analysis. Next, noise source identification was carried out to reveal the contribution of motor excitation regarding sound quality. And then, development guideline in the viewpoint of the sound quality index, loudness and fluctuation term is suggested for improving sound quality.

• DrumEverywhere - Ein augmented reality drumkit mit Pure Data
  S. Merchel, A. Peetz, S. Ankermann, V. Ridder and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Dieser Beitrag diskutiert das Konzept und die Implementierung eines Pure Data Patches zur Erstellung eines AR-Schlagzeugs. Als Schlagfläche soll dabei ein beliebiges reelles Objekt dienen, z.B. eine Tischplatte, ein Kleiderständer oder eine Teekanne. Mit Hilfe eines Sensors (z.B. eines Piezos) wird ein Vibrationssignal am Objekt gemessen. Aus diesem sollen mit geringer Latenz durch Merkmalsextraktion und -klassifikation verschiedene Anschlagsarten und/oder -positionen erkannt werden. Diesen können dann beliebige Klänge zugeordnet und über Kopfhörer oder Lautsprecher wiedergegeben werden. So lässt sich jeder physikalische Gegenstand in ein perkussives Musikinstrument verwandeln. Im Rahmen des Projektes wurde ein Prototyp entwickelt und getestet. Die Software gliedert sich im Wesentlichen in drei Abschnitte: die Anschlagserkennung, die Klassifizierung und die Berechnung der Anschlagsdynamik. Die entstandenen Patches werden unter einer Copyleft-Lizenz zusammen mit einer kurzen Dokumentation veröffentlicht, sodass sie von Interessierten ausprobiert und weiterentwickelt werden können.

• Smartphone-based Engine Sound Enhancing System
  S. Kim and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Nowadays, engine sound enhancement technologies have generally used to improve the sporty character of internal combustion engine sounds. This technique is generally based on a vehicle audio system. The audio amplifier or external controller has received the engine information via engine control unit and has generating engine sounds by using speakers in the cabin. In this work, we present the smartphone-based engine sound enhancing system that replaces the controller of the vehicle. Driving information of the vehicle was acquired through the wireless CAN-BUS communication device. And each order component sounds were synchronized the engine revolution and generated. The synthesized sound was reproduced considering the system delay and the transfer function of the cabin. The developed algorithm was implemented as a smartphone app that can also tune the volume and timbre.

• Perceived Roughness of Single Sinusoid Compared to Recorded Vibration
  U.A. Alma and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In this paper, perceived roughness of two types of tactile vibration was evaluated on a tactile display. The two tactile stimuli are 1) recorded vibration and 2) single sinusoid. The aim was to investigate and present simplification possibilities on recorded vibration without losing its perceptual capacity since it might provide over-sophisticated information except for coarse textures. In order to test and compare several simplifications, similarity estimation experiment was conducted using continuous equal interval scaling method. During the experiment, the participants actively explored the real textures so that they could rate the roughness similarity of two tactile stimuli with respect to the real textures. The utilized textures were selected so as to contain the varying size of spatial densities to analyze the simplification approaches over fine, not too fine and coarse textures. Based on the similarity ratings, recorded vibration was found as the most similar stimuli with fine textures while single sinusoid was found as the most similar stimuli with coarse textures. Also based on the one-way analysis of variance tests, significant differences between the two tactile stimuli was found for the finest textures while a significant difference wasn’t found between them for mid-course and coarse textures.

• Optimization of Aspect Ratio and Material Parameters of a DML Membrane
  S.S. Abdul Rawoof, B. Zenker, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

The frequency response of a Distributed Mode Loudspeaker (DML) is predominantly conditional to the selection of membrane materials, dimensions and exciter positioning. Optimization of the frequency response results in the emphasis on the equal distribution of modes. Simulation techniques provide the possibility to investigate the effect of material parameters on the modal distribution. In order to achieve the best design, these parameters are optimized. The model of a membrane with respective material properties are developed and the modes are investigated with the simulation software wave6. The material properties used in simulations were validated with experimental measurements. This model is further utilized to optimize the aspect ratio and material parameters aimed at obtaining an equal distribution of modes.

• Vibro-Acoustical Analyses of a Dishwasher
  S. Atamer, M.E. Altinsoy and J. Hirschfeld
[Abstract]

This study aims to examine the main noise generation mechanisms and transfer paths of a dishwasher. Typical sound sources of a dishwasher are pump (circulation/drain), motor, spray arms, water sloshing (impact excitation), water flow, water-inlet valve, heating and drying fan. Dishwashers have a complex overall sound generation mechanism including the mechanical vibrations coming from rotating machinery and vibrations induced by random water splashes in different directions and different velocities over the inner surface of the tub. After each wash cycle, the dishwasher drains the dirty water. Rinse and drain cycles are repeated several times. All these processes cause various characteristic sounds, which differ from each other. With the help of TPA methodologies by implementing structural changes, it is aimed to reveal these transfer paths and their effect of overall sound emission characteristics.

Altmikus, Andree

• Inflow Noise: Prediction and analysis of the relevance for a multi-megawatt turbine
  C. Hornung, C. Scheit, N. Noffke, A. Altmikus, T. Lutz and E. Krämer
[Abstract]

In October 2018, the WHO published new noise guidelines for Europe. They specify a threshold for wind turbine noise which is considered harmless to health. With 45 dB LDEN, the A-weighted mean over 24 hours with penalties for evening and night, it is even below the threshold for road or rail traffic noise. This illustrates once again the relevance of reliable noise prediction in the design process of new wind turbines. Within the audible range, two main sources contribute to their emitted spectrum. Depending on observer position and flow situation, either the turbulent trailing edge noise or the noise from interaction with turbulent structures in the wind (Inflow Noise) determines the overall level. At the Institute for Aerodynamics and Gas Dynamics (University of Stuttgart) the code IAGNoise+ was developed, making it possible to predict both noise sources at rotors. In this research, the predicted inflow noise of a turbine is first compared with field measurements conducted by Enercon. The turbulence intensity of the inflow is obtained from data of a wind met-mast. Subsequently, IAGNoise+ is used to compare the contributions of inflow and trailing edge noise at different observer positions in order to assess the relevance of the noise types.

Amann, Jasmin

• Charakterisierung von Körperschallquellen mit flächigem Kontakt zum Bauwerk
  J. Amann, A. Troll and L. Weber
[Abstract]

Für Sanitärinstallationen gelten strenge bauaufsichtliche Schallschutzanforderungen. Daher lassen viele Sanitärhersteller die Geräuschentwicklung ihrer Produkte vorab in einem bauakustischen Prüfstand testen. Allerdings beschränken sich die Untersuchungen in Deutschland fast ausschließlich auf Gebäude in Massivbauweise. Für den Leichtbau liegen demgegenüber bislang kaum Messdaten vor. Aus diesem Grund wurden vom Fraunhofer Institut für Bauphysik im Rahmen eines vom BBSR geförderten Forschungsvorhabens Untersuchungen dazu durchgeführt.

Ziel der Untersuchungen war es, am Beispiel von Holzbalkendecken genaueren Einblick in die Einleitung und Übertragung von Körperschall durch Sanitärobjekte im Leichtbau zu gewinnen und daraus - wenn möglich - ein einfaches Verfahren zur überschlägigen Prognose des resultierenden Installations-Schallpegels abzuleiten. Einen zentralen Bestandteil der durchgeführten Untersuchungen bildete die Charakterisierung der vorhandenen Quellen, bei denen es sich (wie z. B. bei den betrachteten Duschwannen und bodenebenen Duschflächen) überwiegend um Installationen mit flächigem Kontakt zum Bauwerk handelte.

Bei Flächenquellen stellt die Bestimmung der maßgebenden akustischen Eigenschaften - im vorliegenden Fall der komplexen Admittanz und der freien Schnelle - eine erhebliche messtechnische Herausforderung dar. Es wird ein Ansatz zur Quellencharakterisierung vorgestellt, der einerseits auf Messungen der Schnelle mit einem Laser-Vibrometer und andererseits auf dem Vergleich der unter definierten baulichen Bedingungen gemessenen Körperschallleistung beruht.

Amplatz, Diego

• Membranlose optische Mikrofone – Schallmessung mittels differentieller Interferometrie
  M. Hoffmann, A. Stemplinger, D. Amplatz and A.W. Koch
[Abstract]

Membranlose optische Mikrofone (MeoM) werden durch den technischen Fortschritt in der Halbleiter-Technologie immer attraktiver, da zum einen wichtige elektrische Komponenten rauschärmer werden und zum anderen die Kosten der Bauteile und der Lichtquellen abnehmen.

MeoMs weisen gegenüber klassischen Membranmikrofonen den Vorteil auf, dass die Frequenzbandbreite nur von der Auswerteelektronik abhängt. Da der Messaufbau statisch ist, entfällt zudem die Rückwirkung einer Membran auf das Schallfeld.

Schallwellen können als Schwankungen in der Dichte der Luft aufgefasst werden. Die Dichte verhält sich proportional zum Brechungsindex der Luft. Mittels unterschiedlicher interferometrischer Aufbauten sowie einer speziell konzipierten elektrischen Verstärkerschaltung lassen sich Schwankungen im Brechungsindex, d.h. Schallwellen messen.

Starke Schwankungen des Arbeitspunktes des interferometrischen Aufbaus aufgrund von Druck- und Temperaturdrifts führten während der Laborversuche zu starken Schwankungen in der Empfindlichkeit des Messsystems. Diese konnten jedoch mittels eines Zweistrahlaufbaus in erster Näherung kompensiert werden, sodass Schallmessungen mit einer konstanten Systemempfindlichkeit erfolgen konnten.

Es werden neben den aktuellen Forschungsergebnissen potentielle Einsatzfelder für MeoMs sowie der Einsatz von differentieller Schallmesstechnik diskutiert.

• Kammfilterverhalten bei differentiellen akustischen Messungen mittels eines membranlosen optischen Mikrofons
  A. Stemplinger, D. Amplatz, M. Hoffmann and A.W. Koch
[Abstract]

Neue Anforderungen in der akustischen Messtechnik führen zur Entwicklung von rückwirkungsfreien Mikrofonen, die auf der interferometrischen Optik basieren. Untersucht wird das Übertragungsverhalten eines membranlosen optischen Mikrofons (MeoM) in einer Michelson-Konfiguration. Dafür wird das Prinzip einer differentiellen Messmethode theoretisch betrachtet und mittels Simulationen validiert. In besonderem Fokus steht der geometrische Aufbau des Systems, dessen Auswirkungen sowohl im Zeit- als auch Spektralbereich zu charakteristischen Eigenschaften führen. Die Ergebnisse werden mit Messungen an einem realen Aufbau verglichen. Die Strahlarme eines modifizierten Michelson-Aufbaus liegen parallel auf einer horizontalen Ebene. Ein Schallimpuls führt zu einer Intensitätsschwankung im Interferometer, wenn dieser durch einen Strahlarm hindurchtritt. Im Messsignal erkennt man den Durchtritt anhand eines Impulses für jeden Strahlarm. Aufgrund des differentiellen Verhaltens des Interferometers sind die Impulse im Messsignal entgegengerichtet. Treffen die Wellenfronten zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf die Strahlen, so sind beide Impulse um den Laufzeitunterschied verschoben. Das Verhalten ist charakterisiert durch eine spektrale Übertragungsfunktion mit periodischen Überhöhungen und Einbrüchen in der Amplitude. Diese Periodizität konnte theoretisch sowie in Simulation und Messung reproduziert werden. Sie gleicht in ihrer Form der Kennlinie eines Kammfilters. Durch die Kenntnis der Auswirkungen des geometrischen Aufbaus auf das Übertragungsverhalten ergibt sich die Möglichkeit, das MeoM auf das zu messende Frequenzspektrum abzustimmen.

Anderson, Sean R

• Comparisons of Pitch-Matching Methods to Predict Interaural Mismatch in Cochlear-Implant Users
  S.R. Anderson, T. Thakkar, A. Kan and R.Y. Litovsky
[Abstract]

Bilateral cochlear implant (CI) users often experience interaural mismatch in place-of-stimulation which can limit sensitivity to spatial cues. There is no efficient way of estimating the degree of interaural mismatch. Changes in place-of-stimulation are associated with change in pitch for CI users. Therefore, our laboratory uses two pitch-matching methods to estimate interaural mismatch: pitch magnitude estimation (PME) and direct pitch comparison (DPC). PME involves rating pitch from 1 (lowest) to 100 (highest) for even numbered electrodes in each ear. DPC involves comparing the pitch of one electrode against six electrodes in the opposite ear. DPC is thought to provide more accurate predictions of matched place-of-stimulation electrodes, but is relatively slow because interaural pairs are chosen one at a time. PME is a much faster, global estimate of the relative difference of interaural electrodes, but it is uncertain whether PME can predict the same interaural pairs as DPC. Here, we predict DPC estimates from PME results using regression techniques. Results suggest PME may be an efficient tool for creating clinical maps for matched place-of-stimulation across the ears, potentially increasing sensitivity to spatial cues.

Work supported by NIH-NIDCD R01-DC003083 to RYL, NIH-NIDCD R03-DC015321 to AK, and NIH-NICHD U54HD090256 to the Waisman Center.

Andersson, Carl

• Measurement-Based Modeling of Higher-Order Non-Linearities of the Parametric Loudspeaker
  C. Andersson and J. Ahrens
[Abstract]

The so-called ”Parametric Audio” effect is a method to create highly directional audible sound using ultrasonic carrier waves. It bases on an acoustical phenomenon where two high-frequency waves at high intensity will interfere and generate intermodulation tones due to non-linear effects in the wave propagation. Most analytical models apply a second-order approximation to predict the level of the audible sound, which makes it impossible to predict all orders of distortion in the audible signal. We chose a measurement-based approach to identify the parameters of the non-linear model of the system, which is composed of the amplifier, the transducers, and air. State-of-the-art signal processing methods to compensate for the second-order distortions were used and the distortions of the audible sound were measured. Our results indicate that any potential inaccuracies in the second-order approximation will be masked by non-linear distortions in the amplifier and/or the transducers so that is not possible to identify the non-linearity of air in an isolated manner.

• Real-Time Implementation of Binaural Rendering of High-Order Spherical Microphone Array Signals
  H. Helmholz, C. Andersson and J. Ahrens
[Abstract]

We previously presented an implementation of a complete processing pipeline for the rendering of high-order spherical microphone array signals based on impulse responses in the Python package ‘sound_field_analysis-py‘. Although the resulting ear impulse responses can be computed for different head orientations so that head tracking can be applied upon playback, this implementation is limited to static scenarios. In the present contribution, we present the current status of our extension of ‘sound_field_analysis-py‘ to streamed signals, which enables capturing and rendering of dynamic scenes. Viewing it from a research perspective, our implementation finally allows for evaluating the perceptual consequences of microphone mismatch and microphone self-noise, which constitute factors that limit the physical accuracy in practice. It has recently been shown that authentic rendering requires orders of up to 12, which means that several dozens of channels have to be processed in real time. We identify the bottlenecks in terms of processing costs and demonstrate how we tuned our implementation for optimal performance by identifying redundant operations and pre-computable data.

Ankermann, Silvio

• DrumEverywhere - Ein augmented reality drumkit mit Pure Data
  S. Merchel, A. Peetz, S. Ankermann, V. Ridder and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Dieser Beitrag diskutiert das Konzept und die Implementierung eines Pure Data Patches zur Erstellung eines AR-Schlagzeugs. Als Schlagfläche soll dabei ein beliebiges reelles Objekt dienen, z.B. eine Tischplatte, ein Kleiderständer oder eine Teekanne. Mit Hilfe eines Sensors (z.B. eines Piezos) wird ein Vibrationssignal am Objekt gemessen. Aus diesem sollen mit geringer Latenz durch Merkmalsextraktion und -klassifikation verschiedene Anschlagsarten und/oder -positionen erkannt werden. Diesen können dann beliebige Klänge zugeordnet und über Kopfhörer oder Lautsprecher wiedergegeben werden. So lässt sich jeder physikalische Gegenstand in ein perkussives Musikinstrument verwandeln. Im Rahmen des Projektes wurde ein Prototyp entwickelt und getestet. Die Software gliedert sich im Wesentlichen in drei Abschnitte: die Anschlagserkennung, die Klassifizierung und die Berechnung der Anschlagsdynamik. Die entstandenen Patches werden unter einer Copyleft-Lizenz zusammen mit einer kurzen Dokumentation veröffentlicht, sodass sie von Interessierten ausprobiert und weiterentwickelt werden können.

Arend, Johannes M.

• Development of a 7th Order Spherical Microphone Array for Spatial Audio Recording
  D.T. Dziwis, T. Lübeck, J.M. Arend and C. Pörschmann
[Abstract]

The increased research in spatial audio processing and technical achievements in mixed reality systems created a demand for appropriate microphone arrays to record and reproduce immersive spatial audio. Current findings in research show that high order spherical microphone arrays can be a good choice for an adequate reproduction, but unfortunately, they are barely available. Our own investigations on sound field decomposition for binaural rendering revealed that a 7th order rigid-sphere microphone array with the size of an average human head and 86 microphones arranged according to a Lebev grid provides good perceptual results. As there is simply no real-time microphone array matching these specific requirements, we developed one within the scope of a current research project. This work describes the development of such a microphone array as an open-source hardware project using components that are easy to access and produce in order to increase the availability of spherical microphone arrays for research and media production. The array is composed of Sennheiser KE14 electret condenser microphones, 3D printable body components, and standard peripheral audio devices. Subsequently, we present a first technical evaluation concerning functionality and applicability for sound field decomposition.

• HMD-based Virtual Environments for Localization Experiments
  T. Lübeck, J.M. Arend and C. Pörschmann
[Abstract]

Research on virtual acoustic environments (VAEs) has gained more and more interest in the last decades. In this context, VAEs have become an accepted research tool for performing psychoacoustic experiments. However, such experiments were often carried out under varying conditions. There were differences in the VAE systems, in the method of reporting the participant’s judgments, or in the statistical measures. This work presents an approach for performing listening experiments in head-mounted display (HMD)-based virtual reality (VR) systems. The experiment was developed in Unity 3D and is therefore easy to implement with standard VR hardware in any laboratory. This allows reproducibility and transparency of future investigations. To conduct sound localization studies using the VR system, we implemented a new pointing method for localization and distance estimation experiments. In an HMD-based virtual environment, the participants have to move a pointer to the perceived position of the auditory event using a VR controller. This enables judgments in any direction and distance. To evaluate our new method, we compared it with the established finger- and head-pointing methods in a first VR listening experiment. In addition to the localization performance, we also examined effects like the comfort for the participants or the speed of judgment.

• Synthesis of Near-Field HRTFs by Directional Equalization of Far-Field Datasets
  J.M. Arend and C. Pörschmann
[Abstract]

HRTFs are virtually independent of sound source distance in the far field, but vary significantly in the near field. The change of an HRTF when a sound source shifts in distance can be described by a distance variation function (DVF). To synthesize near-field HRTFs, it is a common method to apply DVFs to far-field HRTFs. In this study, we present a modified version of our recently proposed method for spatial upsampling of sparse HRTF datasets. The approach is based on a spectral equalization of the sparse HRTF dataset with a directional rigid sphere transfer function (STF), spatial upsampling of this dataset by an inverse spherical harmonics transform on a dense grid, and a spectral de-equalization of the processed dataset with the same STF. In the modified implementation, near-field HRTFs can be synthesized by applying a STF for a point source in the near field as the de-equalization function instead of a STF for a plane wave in the far field. The method is pretty similar to the DVF method, but has the advantage that parallax effects can be appropriately considered. To evaluate our approach, we compare synthesized near-field HRTFs to measured ones, focusing on binaural cues and spectral characteristics.

• A Method for Spatial Upsampling of Directivity Patterns of Human Speakers by Directional Equalization
  C. Pörschmann and J.M. Arend
[Abstract]

Directivity patterns of human speakers are required for various applications in virtual acoustics. They can either be measured sequentially for an arbitrary number of directions or simultaneously using a surrounding microphone array. In the latter, the resolution of the directivity pattern is limited by the number of array microphones, and appropriate spatial upsampling is required, for example by interpolation in the spherical harmonics (SH) domain. However, as the number of measured directions limits the maximal accessible SH order, the SH-transformed directivity pattern shows restricted spatial resolution and suffers from order-truncation errors. Recently, we presented a method for spatial upsampling of sparse head-related transfer function (HRTF) sets. The approach bases on a spectral division (equalization) of the sparse HRTF set with a simplified model of a human head, spatial upsampling of the equalized set by an inverse spherical harmonics transform on a dense grid, and a spectral multiplication (de-equalization) with the same head model. Now we apply this method to human speaker directivity measurements to reduce the spatial complexity of the SH-transformed directivity patterns. Based on measurements of a dummy head with integrated mouth simulator, we evaluate the approach and compare it to a reference measured on a dense grid.

Arendt, Ilka

• Einfache Bestimmung der Umgebungskorrektur bei der Schallleistungsermittlung
  F. Heisterkamp and I. Arendt
[Abstract]

Nach der Maschinen-Richtlinie 2006/42/EG sind Maschinenhersteller verpflichtet die Geräuschemissionen ihrer Maschinen in den Betriebsanleitungen und in allen Verkaufsunterlagen, die Leistungsangaben enthalten, anzugeben. Bei mehr als 1500 überprüften Betriebsanleitungen (europäische Marktüberwachungsaktion: NOMAD (NOise MAchinery Directive) (2012)) waren 80% der Geräuschemissionsangaben nicht belastbar. Die genormten Geräuschemissionsmessverfahren sind messtechnisch komplex und finanziell aufwendig, so dass Hersteller Probleme bei ihrer praktischen Anwendung beklagen. Eine Möglichkeit die Geräuschemissionsmessungen für Maschinenhersteller zu vereinfachen, sind Messungen in den eigenen Betriebsräumen. Die am häufigsten angewendete Norm zur Ermittlung der Schallleistung, die DIN EN ISO 3744, erfordert jedoch bei Messungen außerhalb eines akustischen Freifelds die Ermittlung einer Umgebungskorrektur. Diese lässt sich am genauesten mit dem Absolutvergleichsverfahren unter Einsatz einer Referenzschallquelle (RSS) ermitteln. Da eine RSS in vielen Betrieben nicht vorhanden ist, soll sie durch eine transportable, hinreichend laute Maschine, eine sog. Ersatz-RSS, ersetzt werden. Ihr Schallleistungspegel wird durch eine Messung auf schallhartem Untergrund im Freien (akustisches Freifeld) ermittelt. Durch Vergleich mit dem im Betriebsraum für diese Ersatz-RSS ermittelten Schallleistungspegel erhält man angenähert die Umgebungskorrektur für diesen Raum. Die Ergebnisse des BAuA-Projektes F 2348 zur Erprobung dieses Verfahrens, das ohne teure RSS auskommt, werden vorgestellt. Dabei wurde die Umgebungskorrektur für verschiedene Räume mit unterschiedlichen Ersatz-RSS ermittelt.

Arnold, Jörg

• Acoustic Travel-Time Tomography: Optimal Positioning of Transceiver and Maximal Sound-Ray Coverage of the Room
  N.S. Dokhanchi, J. Arnold, A. Vogel and C. Völker
[Abstract]

Acoustic travel-time tomography (A-TOM) determines the distribution of the temperature in a propagation medium by measuring the travel-time of acoustic signals between transmitters and receivers. To employ A- TOM for indoor climate measurements, the impulse responses have been measured in the climate chamber lab of the Bauhaus-University Weimar and compared with the theoretical results of its image source model (ISM). A challenging task is distinguishing the reflections of interest in the reflectogram when the sound rays have similar travel-times. This paper presents a numerical method to address this problem by finding optimal positions of transmitter and receiver, since they have a direct impact on the distribution of travel times. These optimal positions have the minimum number of simultaneous arrival time within a threshold level. Moreover, for the tomographic reconstruction, when some of the voxels remain empty of sound-rays, it is impossible to measure the temperature within those voxels. Based on the presented numerical method, the number of empty tomographic voxels are minimized to ensure the best sound-ray coverage of the room. Subsequently, a spatial temperature distribution is estimated by simultaneous iterative reconstruction technique (SIRT). The experimental set-up in the climate chamber verifies the simulation results.

Asmussen, Bernd

• Subjektive Bewertungen von Zugvorbeifahrten nach geräuschoptimiertem Schienenschleifen
  G. Eberlei, C. Huth, M. Liepert, T. Kempinger and B. Asmussen
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts ”Geräuschoptimiertes Schienenschleifen” der DB Netz AG wird anhand von subjektiven Kriterien der Vorgang des instandhaltenden Schienenschleifens optimiert, um die nach dem Schleifvorgang üblicherweise vorhandenen Pfeifgeräusche bei Zugvorbeifahrten möglichst zu reduzieren. Hierzu wurden auf der DAGA 2018 bereits erste Ergebnisse der im Ausgangszustand durchgeführten Hörversuche präsentiert. Inzwischen wurde auf Basis der subjektiven Ergebnisse der Schleifvorgang angepasst und die modifizierten Verfahren in neuen Schleif- bzw. Messkampagnen dokumentiert. Die nun nach dem optimierten Schleifvorgang auftretenden Geräusche bei Zugvorbeifahrten werden wie im Ausgangshörversuch subjektiv beurteilt. Die Ergebnisse der Ausgangs- und Endbeurteilung werden im vorliegenden Beitrag dargestellt und erläutert.

Atamer, Serkan

• Vibro-Acoustical Analyses of a Dishwasher
  S. Atamer, M.E. Altinsoy and J. Hirschfeld
[Abstract]

This study aims to examine the main noise generation mechanisms and transfer paths of a dishwasher. Typical sound sources of a dishwasher are pump (circulation/drain), motor, spray arms, water sloshing (impact excitation), water flow, water-inlet valve, heating and drying fan. Dishwashers have a complex overall sound generation mechanism including the mechanical vibrations coming from rotating machinery and vibrations induced by random water splashes in different directions and different velocities over the inner surface of the tub. After each wash cycle, the dishwasher drains the dirty water. Rinse and drain cycles are repeated several times. All these processes cause various characteristic sounds, which differ from each other. With the help of TPA methodologies by implementing structural changes, it is aimed to reveal these transfer paths and their effect of overall sound emission characteristics.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Bacher, Stefan

• Schallschutz von Flachdächern in Holzbauweise – Luft- und Trittschalldämmung von Flachdächern und Dachterrassen
  C. Châteauvieux-Hellwig, A. Rabold, S. Bacher, M. Martin and M. Rudolf
[Abstract]

Bei der Planung von modernen Büro- und Wohngebäuden ist vor allem im Bereich der mehrgeschossigen Bauweise i.d.R. ein Flachdach oder ein flachgeneigtes Dach mit ausgebautem Dachgeschoß vorgesehen. Um den Ansprüchen aus Wärmeschutz, Statik, Brandschutz und Schallschutz gerecht zu werden, müssen diese Dachkonstruktionen einer ganzen Reihe von Kriterien entsprechen. Auch im Bereich des Schallschutzes variieren die Ansprüche je nach Ausführung und Nutzung des Dachelementes als reines Dachelement oder als begehbare Dachterrasse. Planungsdaten, insbesondere für Konstruktionen in Holzbauweise, die den bauakustischen Ansprüchen entsprechen, sind nur sehr bedingt verfügbar. Es wurden deshalb in einem aktuellen Forschungsprojekt Planungsunterlagen für die verschiedenen Konstruktionsvarianten von Flachdächern und leicht geneigten Dächern erarbeitet, die insbesondere den Anforderungen an den Schallschutz genügen. Zusätzlich wurden Regengeräusche bei natürlichem Regen an einem Prüfaufbau im Außenbereich untersucht und mit theoretischen Prognosemodellen verglichen. Der Beitrag zeigt Planungsdaten für unterschiedliche Dachausführungen und geht auf erste Ergebnisse der Regengeräuschmessung und -prognose ein.

Badel, Gloria-Tabea

• Teillautheit von dichotischen (Multi-)Tonsignalen in Rauschen
  J. Verhey, G.-T. Badel and J. Hots
[Abstract]

Technische Geräusche enthalten neben rauschhaften Anteilen häufig auch klar wahrnehmbare Töne. Letztere können zu einer erhöhten Lästigkeit des Schalls führen. Wie stark der tonale Anteil im Geräusch wahrgenommen wird, bestimmt die (Teil-) Lautheit des tonalen Anteils im Gesamtgeräusch. Als untere Grenze der Wahrnehmung gilt die Mithörschwelle des tonalen Anteils. Diese Mithörschwelle lässt sich z.B. durch Phasenunterschiede zwischen den beiden Ohren reduzieren, ein Effekt, der als binauraler Gewinn (”Binaural masking level difference”, BMLD) bezeichnet wird. Die Mithörschwelle hängt auch von der Anzahl der tonalen Komponenten ab. Der Einfluss dieser beiden Stimulusparameter auf die Teillautheit des überschwelligen tonalen Anteils wird im vorliegenden Beitrag untersucht. Hierzu werden zunächst für alle Signalkomponenten die Mithörschwellen bestimmt. Dann werden die Schwellen auch für Kombinationen der Töne individuell bestimmt. Zur Bestimmung der überschwelligen Wahrnehmung wird für feste Pegel eines diotischen Sinustones im Rauschen der Pegel des gleichlauten tonalen Zielsignals über der Mithörschwelle in einem Lautheitsangleichsverfahren bestimmt. Sowohl der binaurale Gewinn als auch die Kombination mehrerer Sinustöne führt zu einer deutlichen Erhöhung der Lautheit des tonalen Anteils. Es bleibt zu klären, ob diese erhöhte Lautheit des tonalen Anteils auch zur einer erhöhten Lästigkeit dieser Schalle führt.

Bader, Nicki

• Ultraschall in der Instandhaltung
  P. Holstein and N. Bader
[Abstract]

Ultraschallmethoden sind in der Instandhaltung seit langem etabliert. Insbesondere für qualitativ orientierte Bewertung von Zuständen und Prozessen haben sich einige Anwendungen durchgesetzt. Die Verfahren beruhen weitgehend auf einfachen analogen Technologien. Im Beitrag werden die Möglichkeiten vorgestellt, die eine konsequente Digitalisierung bietet. Das betrifft neben der Verfahrensentwicklung und Integration neuer Algorithmen in die Mess- und Prüftechnik auch die Entwicklung geeigneter Sensorik. Beispielhaft werden in diesem Kontext die Vorteile breitbandiger Sensoren für Körperschall an geeigneten Anwendungsbeispielen vorgestellt. Eine wichtige Komponente der industriellen Anwendung von Ultraschall ist die Hörbarmachung der hochfrequenten Prozesse. Auch hier liefert die digitale Umsetzung neue Möglichkeiten.

• Nutzung der Hörbarmachung von Ultraschallsignalen zur (werkstofflichen) Zustandsbewertung von Maschinen- und Bauteilen
  N. Bader, P. Holstein, S. Uziel and T. Hutschenreuther
[Abstract]

In der Instandhaltung wird Ultraschall genutzt, um bestimmte Prozesse zu überwachen, die durch entsprechende physikalische Vorgänge im hochfrequenten Bereich entstehen. Beispiele sind turbulente Strömungsvorgänge (Lecks, Ventile), Reibungsprozesse (Bewertung von Schmierungsqualität), transiente Ereignisse (elektrische Entladungen, Mikrobruch). Ultraschall wird auch in vielen Produktionsprozessen auf charakteristische Weise erzeugt, so dass dies in vielen Fällen als Grundlage für ein effektives Condition Monitoring genutzt werden kann. Die dort verwendeten Maschinen und Anlagen, bzw. die Werkstoffe und Materialien erzeugen unter dynamischer Belastung Ultraschallemissionen, die für die Zustandsbewertung genutzt werden können. Die im Beitrag vorgestellten Systeme und Verfahren erzeugen neben der rein datentechnischen Aufbereitung des Ultraschalls während der Messung ein Audiosignal, das gewisse Charakteristika des originalen HF-Signals wiedergibt und so für die Korrelation der datentechnischen und subjektiven Interpretationen genutzt werden kann. Hierfür gibt es verschiedene Verfahren und industrielle Anwendungsszenarien. Im Beitrag wird die Aussagekraft der Audioausgabe von Ultraschallprüfgeräten sowohl datentechnisch als auch durch den Nutzer analysiert und bewertet.

Bake, Friedrich

• Eine neuartige Impedanz-Randbedingung zur vollständigen Beschreibung des akustischen Verhaltens perforierter Wandauskleidungen mit Überströmung
  A. Schulz, C. Weng, F. Bake, L. Enghardt and D. Ronneberger
[Abstract]

Zur Lärmminderung in Strömungskanälen wie z.B. Flugzeugtriebwerken werden häufig akustische Wandauskleidungen verwendet, wobei die Kanalwände durch Perforationen akustisch durchlässig gemacht werden. Der entscheidende Parameter für die Anpassung der Wandauskleidung an das zu dämpfende Schallspektrum ist dabei -zumindest im strömungslosen Fall- durch die Wandimpedanz gegeben. Bei Anwesenheit einer Strömung wird diese Anpassung erheblich erschwert, da die Wandimpedanz nicht nur strömungsbedingt verändert wird, sondern als alleiniger Parameter auch nicht mehr ausreicht, um den Einfluss der Wand auf das Schallfeld zu beschreiben. Zur Vervollständigung der Randbedingung muss der Effekt des Impulstransfers berücksichtigt werden, welcher durch das Abbremsen des strömenden, in die Wandöffnungen eindringenden Mediums verursacht wird. Dieser Effekt wurde in den bisherigen Arbeiten entweder völlig vernachlässigt oder durch die unrealistische Annahme der Haftbedingung beschrieben. Um den Impulstransfer zwischen Wand und Strömung korrekt zu berücksichtigen, wird in dieser Arbeit die Proportionalitätskonstante zwischen der akustischen Wandschubspannung und der wandnormalen Schnelle als neuer Parameter der Randbedingung eingeführt. Diese, hier Impulstransferimpedanz genannte, Größe liefert zusammen mit der klassischen Wandimpedanz eine vollständige Beschreibung der akustischen Eigenschaften einer perforierten Wand unter dem Einfluss der Überströmung. Es werden erste Messungen der Impulstransferimpedanz vorgestellt und physikalisch plausible Ergebnisse diskutiert.

• Impedanzbestimmung von überströmten Linern: Vergleich modenbasierter und nicht-modenbasierter Methoden
  F. Bake, C. Weng, A. Schulz and L. Enghardt
[Abstract]

Schalldämpfende Wandauskleidungen, genannt Liner, sind eine wesentliche Technologie zur Schallreduktion in durchströmten Kanälen wie z.B. im Einlauf und Nebenstromkanal von Flugtriebwerken. Eine wichtige Größe zur Beschreibung von Linern ist die Impedanz, das Verhältnis des Schalldrucks zur wandnormalen Schallschnelle an der Lineroberfläche. Bei Überströmung des Liners kann diese Impedanz bisher nicht direkt gemessen werden. Daher kommen hier meist indirekte Verfahren, sogenannte Impedanzeduktionsmethoden, zum Einsatz. Bei diesen wird in der Regel das Kanalschallfeld, mit eingebautem Liner und Überströmung, an verschiedenen Mikrofonpositionen vermessen und dann über entsprechende Modelle für die Schallausbreitung und die Linerrandbedingung eine Linerimpedanz soweit iteriert, bis die Differenz vom modellierten zum gemessenen Schallfeld möglichst minimiert wird. Hierbei unterscheidet man Methoden, bei denen das Schallfeld in akustische Moden zerlegt betrachtet wird, von Verfahren, die das Schallfeld als gesamte numerische Lösung auswerten. In dem vorliegenden Beitrag werden an einem Beispielliner verschiedene Impedanzeduktionsmethoden, z.T. modenbasiert und z.T. nicht-modenbasiert, hinsichtlich Ihrer Eigenschaften und der sich daraus ergebenen Eignung zur Impedanzbestimmung verglichen. Im Ergebnis zeigt sich, dass bei Linern mit sehr kleiner Resistanz eher nicht-modenbasierte Eduktionsmethoden sinnvolle Ergebnisse liefern, während sie in Frequenzbereichen mit sehr hoher Dissipation unrealistische Ergebnisse zeigen. In diesen Bereichen erscheint vielmehr die Anwendung der modenbasierten Methoden von Vorteil zu sein.

• Dissipationsverhalten periodisch durchströmter Liner bei streifendem Schalleinfall
  R. Burgmayer, L. Enghardt and F. Bake
[Abstract]

Perforierte Wandauskleidungen mit Kavität, auch Liner genannt, stellen eine wichtige Schallreduktionstechnologie in durchströmten Kanälen wie beispielsweise Flugzeugtriebwerken dar. Bei modernen, emissionsarmen Triebwerken sind die zu dämpfenden Frequenzbestandteile eher tieffrequent und breitbandig auf einen größeren Frequenzbereich verteilt. Hierfür benötigen konventionelle, auf dem Resonatorprinzip basierende Linerkonzepte einen deutlich größeren Bauraum, der in Triebwerken zumeist nicht verfügbar ist. Daher besteht Bedarf an neuartigen Systemen mit breitbandiger Dämpfung. Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit das Wirkungsprinzip des sogenannten Zero-Mass-Flow-Liners (ZML) genauer untersucht. Das Dissipationsverhalten wird durch eine periodische Durchströmung der perforierten Wand erweitert. Für die zusätzliche Dissipation werden Wirbelbildung und -ablösung an den Löchern der perforierten Wand, ähnlich wie bei konstant durchströmten, sogenannten Bias-Flow-Linern (BFL), verantwortlich gemacht. Der Vorteil dieses Konzeptes ist, dass gegenüber dem BFL keine zusätzliche Luftversorgung benötigt wird. Im Labor kann eine periodische Durchströmung beispielsweise mit einem Lautsprecher hergestellt werden. In dieser Studie wird das Dissipationsverhalten periodisch durchströmter Liner in Abhängigkeit von der Schallschnelle in den Löchern und der Anregungsfrequenz untersucht. Die Ergebnisse zeigen für verschiedene Wandauskleidungen, dass das Dissipationsverhalten mit steigender Schallschnelle einen breitbandigeren Verlauf annimmt und die Anregungsfrequenz einen vergleichsweise geringen Einfluss hat.

• Liner mit flexiblen Strukturen zur verbesserten Schalldämpfung
  K. Knobloch, F. Bake and L. Enghardt
[Abstract]

Passive Schalldämpfung in Form von Linern ist an Flugzeugtriebwerken von immenser Bedeutung. Sowohl im Einlauf als auch im Nebenstromkanal und zum Teil auch im Heißgasbereich kommen Liner zum Einsatz, um dominierende tonale Komponenten zu reduzieren und Breitbandlärm effizient zu verringern. Für zukünftige Flugtriebwerke ist eine weitere Erhöhung der Dämpfungswirkung sowohl für tiefe Frequenzen als auch im Breitband-Bereich erforderlich.

Das neue ”FlexiS”-Linerkonzept nutzt die Zellstruktur bisheriger Liner und ersetzt Teile der steifen Grundstruktur durch flexible Elemente. Diese flexiblen Strukturen weisen dabei gleichzeitig eine materialinhärente Dämpfung auf, so dass zwei zusätzliche Mechanismen zur Umwandlung der akustischen Energie genutzt werden: die Anregung der flexiblen Elemente zur Schwingung und die direkte Umwandlung in Wärme durch die Materialdämpfung. Umfangreiche Versuche wurden an mehreren Prototypen durchgeführt. Durch eine Anordnung im Strömungsakustikkanal DUCT des DLR-Berlin mit jeweils 5 Mikrofonen stromauf und stromab der Liner-Prototypen wurde die Dissipation der eingestrahlten akustischer Energie bestimmt. Abhängig vom Material der flexiblen Elemente zeigt sich eine Veränderung der Dämpfungswirkung. Es wurde durchgehend eine Vergrößerung der Dämpfung bei tiefen Frequenzen gefunden, teilweise auch eine Erhöhung der Gesamtdämpfung. Dieser Effekt tritt mit und ohne Überströmung gleichermaßen auf. Detail-Untersuchungen der schwingenden Strukturen geben Informationen über die Vorgänge im Zellinneren und der Auslenkung der Struktur selbst.

Balint, Jamilla

• Analysis tools for multiexponential energy decay curves in room acoustics
  F. Muralter and J. Balint
[Abstract]

Energy decay curves (EDCs) in room acoustics can be of multiexponential nature. A well known example are coupled volume spaces like concert halls with an attached reverberation chamber to adapt the acoustic behaviour, changing the early and late decay. However, multiple sloped EDCs also occur in single volumes like reverberation chambers. In the presence of a multiexponential decay, the commonly used linear regression to obtain reverberation times becomes problematic. Within this work, three state-of-the-art algorithms to extract decay times from multiexponential EDCs are investigated. The first algorithm is based on the variable projection method, whereas the second and third algorithm are based on the assumption that a decay time distribution can be computed from the EDC via the inverse Laplace transform. With the proposed methods, measurements from a reverberation chamber were analysed, decay times and their distributions were estimated. With the obtained results, the single sloped frequency range in a reverberation chamber can be defined, serving as an estimate of where commonly used linear regression methods remain valid.

Balz, Isabel

• Fundamental investigation of the applicability of acoustic emission and vibration analysis in Ultrasonic Metal welding processes
  E. Abi Raad, I. Balz and M. Vorländer
[Abstract]

Ultrasonic Metal welding (USMW) is particularly suitable for connecting electrotechnical components. Despite industrial spread, unexplained process fluctuations may occur in USMW. The aim of this research is the fundamental investigation of the applicability of acoustic emission analysis for process analysis in USMW: to derive measurable monitoring criteria for the application, to make the process more manageable, and in the future to open up new possibilities for online process control.

For this purpose, experiments are conducted. The experiments consists of welding two thin metal plates with clean surfaces, and recording the vibrations of machine components and the airborne sound. The welding process happens at 20kHz. Two laser vibrometers record the vibrations of the anvil and sonotrode, which are directly connected to the parts to be welded, and a 1/4’ microphone records the sound emitted during the process. The data is analysed, up to the fourth harmonic, to characterise the different parts of the welding process, and compared to the strength of the welds.

Bartolomaeus, Wolfram

• Modell-Prüfstand für akustische Streuung
  W. Bartolomaeus
[Abstract]

Streuung, Beugung und Reflexion an schallharten oder -weichen Hindernissen beeinflussen das Schallfeld in dessen Ausbreitung.

Die Streuung von Schallwellen an einem schallharten Zylinder wurde analytisch durch eine harmonische Entwicklung nach Besselfunktionen berechnet, mit einem Modell der Finite-Elemente-Methode (FEM) simuliert und in der Halle für akustische Modelltechnik (HaMt) skaliert gemessen. Dabei konnte eine gute Übereinstimmung aller drei Ergebnisse festgestellt werden.

Ebenso wurde die Beugung eines Schallimpulses an einer Kante mit Hilfe der Theorie von Biot, Tolstoy und Medwin (BTM) analytisch berechnet und mit einem FEM-Modell simuliert. Auch diese Simulationen und die in der HaMt gemessene Raumimpulsantwort stimmen zufriedenstellend überein.

Der neue Modell-Prüfstand für akustische Streuung (MPaS) kann für weitere Messungen auch an analytisch nicht mehr einfach beschreibbaren Streukörper(-Anordnungen) verwendet werden. Ebenso sind Messungen an Beugungskanten und über Reflexionsebenen durchführbar. Diese können mit analytischen Lösungen oder zumindest mit FEM-Simulationen abgeglichen werden.

Somit steht mit dem MPaS ein wichtiges Werkzeug zur Modellierung der Ausbreitung des Schallfeldes über Hindernisse zur Verfügung, mit dem in Zukunft z. B. auch optimierte Lärmschutzwandaufsätze an Straßen konstruiert werden können.

• Vergleich von verschiedenen Messverfahren für Fassadenoberflächen
  J. Krimm and W. Bartolomaeus
[Abstract]

Die Bestimmung der akustischen Wirkung von strukturierten Fassadenoberfläche im Stadtraum mittels der vor Ort vorhandenen Lärmquellen ist möglich, indem man die gemessenen Schallpegelwerte vor verschiedenen Oberflächen in der gleichen räumlichen Anordnung vergleicht. Das setzt aber ein referenzierbares Eingangssignal für die Messung voraus. In Laboraufbauten, wie etwa der skalierten Messung, wird das die Verwendung einer Schallquelle in einer Messumgebung mit konstanten Bedingungen gewährleistet. Im städtischen Raum, innerhalb der Messumgebung eines Fassadenteststandes wird der vor Ort vorhandene Verkehrslärm als Messsignalquelle eingesetzt. Der Verkehrslärm wird referenzierbar durch das zerlegen in gleiche zeitliche Intervalle oder Einzelereignisse. Diese Referenzbildung wird auch in dem Verfahren der statischen Vorbeifahrt verwendet. Im Rahmen des Projektes ”Transformationseffekte von akustischen Fassaden” wurde eine Vor-Ort-Messung und die statistische Vorbeifahrtsmessung an einem Fassadenteststand in der gleichen räumlichen Anordnung zeitgleich durchgeführt. Parallel wurde ein maßstäblich verkleinerter Aufbau in der Halle für akustische Messtechnik (HaMt) skaliert gemessen. Diese drei Messungen werden in Bezug gesetzt, um die Einsatzmöglichkeit und Genauigkeit des vorgeschlagenen Vor-Ort-Messverfahren zu bewerten.

Basdogan, Ipek

• Multimode damping of thin plates by arrays of separately shunted piezoelectric patches
  P. Lahe and I. Basdogan
[Abstract]

Two-dimensional thin plates are widely used in many aerospace, automotive and marine applications. Among many methods for the attenuation of vibration in these mechanical structures, piezoelectric shunt damping is a promising way. It enables a compact vibration damping method without adding significant mass and volumetric occupancy. Although shunt damping have been studied extensively in the literature, most of the studies do not provide a formulation for modeling the piezoelectric patches that partially cover the plate surface and scattered on the host structure. In this study, the Rayleigh-Ritz model is used for solving the modal analysis and obtaining the frequency response functions of the electro-mechanical system. The developed model includes mass and stiffness contribution of the piezo-patches. Different from previous studies, each piezo-patch is separately shunted via an electric circuit rather than arranging all the patches in parallel and then connecting all of them to a single electric circuit. For verification of Rayleigh-Ritz method, finite element simulations are performed in ANSYS and compared with the analytical model results. An optimization study is performed by varying number of the patches to improve the shunt damping performance. It was shown that separately shunted configuration is much more effective compared to the parallel arrangement.

Batke, Johann-Markus

• Akustische Simulationen mit Matlab und Python im Org-Mode
  J.-M. Batke
[Abstract]

Der Org-Mode des Texteditors Emacs stellt ein mächtiges Werkzeug dar, dass die Umsetzung des Konzepts ”Literate Programming” ermöglicht. Da der Org-Mode mittlerweile sehr populär geworden ist, existiert auch eine Portierung für den ebenfalls verbreiteten Editor Vi.

Literate Programming bedeutet technisch betrachtet das gemeinsame Bearbeiten von Programmtexten und dokumentierenden Texten in einer Datei. Werden gleiche Konzepte auch bei der Python-Software-Suite Jupyter verfolgt, ist der Org-Mode ungleich flexibler, da zum Beispiel grundsätzlich keine Einschränkung für die verwendeten Programmiersprachen besteht. So lassen sich Auswertungen z.B. in Matlab/Octave, Python, R, C++ und anderen Sprachen miteinander in einem Dokument verbinden, Daten können unter den Programmtextfragmenten ausgetauscht werden.

Die Darstellung von Programmier- und Dokumentationsaufgaben wird in diesem Beitrag am Beispiel einer Toolbox für akustische Berechnungen dargestellt, die vollständig im Org-Mode implementiert ist. Verwendet werden für die Programmierung Matlab/Octave und Python, für die Dokumentation die exportierbaren Formate HTML und LaTeX. Besondere Beachtung kommt in der Darstellung dabei der Aufgabe des Testens der Implementierungen zu, die aus wissenschaftlichen Hinsicht sehr relevant ist.

Baumann, Walter

• Studios für die Industrie
  W. Baumann and A. Rajmane
[Abstract]

Studios werden zunehmend auch in der Industrie z.B. für sound design benötigt. Die aus Rundfunk und Fernsehen bekannten Vorschriften bezüglich der Raumakustik sind hier allerdings kaum in die Praxis umzusetzen oder führen zu Widersprüchlichkeiten. Anhand von Messergebnissen in zwei ausgeführten Beispielen soll dies diskutiert werden.

Baumgartner, Hannah

• Erfassung der Höranstrengung fertiger TV-Mischungen
  R. Huber, H. Baumgartner, C. Rollwage, S. Goetze and J. Rennies-Hochmuth
[Abstract]

Die Sprachverständlichkeit von Wortbeiträgen in TV-Produktionen wird traditionell subjektiv erfasst, sei es von den Tonkollegen am Set oder in späteren Produktionsschritten im Studio. Innerhalb eines Produktionsprozesses werden die Aufnahmen meist viele Male gehört und das in einer optimalen Hörumgebung - hier kann es leicht zu einer Fehleinschätzung von Mischungsverhältnissen und Sprachverständlichkeit kommen. In der Postproduktion erfolgen neben der Sichtung, dem Schnitt und der Bearbeitung des zuvor aufgenommenen Materials verschiedene Schritte der Nachvertonung sowie die abschließende Mischung. Für diese finale Mischung fließen etliche Tonspuren und Audioelemente wie Musik, Originalton, Atmosphären, Geräusche, Voice-Over etc. zusammen, wodurch es auch immer wieder zu Veränderungen der Sprachverständlichkeit kommen kann. Dieser Beitrag stellt einen referenzsignalfreien (”single-ended”) Ansatz zur instrumentellen Bewertung der Höranstrengung vor, basierend auf der Auswertung von Posteriogrammen, welche bei Systemen zur automatischen Spracherkennung erzeugt werden, vor. Dieser Ansatz eignet sich allgemein zur Bewertung komplexer Mischungen von Sprach- und Hintergrundmaterial und ermöglicht die Darstellung nicht optimaler Sprachverständlichkeit in TV-Produktionen.

Baumgartner, Robert

• Richtungshören – Lokalisieren, Externalisieren und Fokussieren
  R. Baumgartner
[Abstract]

Hörer sind häufig komplexen akustischen Umgebungen mit mehreren Schallquellen ausgesetzt. Richtungshören ermöglicht dabei das Lokalisieren einzelner Schallquellen sowie das Fokussieren der Aufmerksamkeit darauf. Dieser Prozess basiert auf der Auswertung zahlreicher akustischer Merkmale und kann entweder bewusst vom Hörer gesteuert sein oder aber auch reflexartig auftreten, um den Hörer beispielsweise vor Gefahrenquellen zu schützen. Unter künstlichen Hörbedingungen kann es zu unplausiblen Reizkombinationen kommen, welche die natürliche Externalisierung des Gehörten, also deren empfundene Abbildung in den umgebenden Raum, beeinträchtigen. Eine möglichst effiziente Interaktion mit einer veränderbaren Umgebung erfordert zudem Prozesse, die fortlaufend Prognosen über zukünftige Ereignisse erstellen.

Dieser Vortrag fasst Erkenntnisse der letzten Jahre zum Richtungshören zusammen und legt ein besonderes Augenmerk auf akustische Merkmale, die basierend auf der Ohrmuschelform starke individuelle Unterschiede aufweisen. Mittels psychoakustischem Modell wird gezeigt, wie diese Merkmale für das Lokalisieren jenseits der Links-Rechts-Dimension verarbeitet werden. Auch zur Externalisierung werden jüngste Modellanalysen präsentiert, und es wird das Konzept der aktiven Inferenz verwendet, um die Vielschichtigkeit dieses Problems zu verdeutlichen. Weiters werden EEG-Studien berichtet, welche die neurale Implementierung näher beleuchten. Zum einen werden reflexive Vorgänge untersucht, die zu Wahrnehmungsverzerrungen zwischen sich annähernden und sich entfernenden Schallreizen führen. Zum anderen wird gezeigt, inwiefern inkonsistente Richtungsmerkmale Aufmerksamkeitsmechanismen beeinträchtigen. Richtungshören ist facettenreich.

• Geometrical Evaluation of Methods to approximate Interaural Time Differences by Broadband Delays
  L. Steidle and R. Baumgartner
[Abstract]

Interaural time differences (ITDs) constitute a prominent cue for the perceived lateralization of a sound source. Naturally occurring ITDs are slightly dispersive. However, psychoacoustic studies revealed that such natural ITDs may be indistinguishable from broadband delays that allow for more efficient implementations of virtual auditory displays. Consequently, numerous methods evaluating interaural cross-correlation, onset thresholding, or interaural group delay have been proposed to estimate the broadband delay best approximating natural ITDs. A recent study evaluated those estimators against listeners lateralization responses. Here, we extended this line of research by examining the geometrical consistency of proposed estimation methods by applying them to head-related transfer functions (HRTFs) of spherical heads for which the time of arrival can be determined analytically. With this procedure, we tested the estimators at various signal-to-noise ratios (SNRs) and used binaural stimuli to compare the estimates of standard approaches with predictions from a computational model including an approximation of the auditory periphery. Overall, approaches based on interaural cross-correlation, especially when applied on signal envelopes, turned out to be generally most consistent with analytic geometric considerations and to be least affected by both additive and convolutional noise.

Baydoun, Suhaib Koji

• Anwendung des Greedy-Verfahrens zur Lösung der akustischen Helmholtzgleichung in einem breiten Frequenzbereich
  C. Jelich, S.K. Baydoun and S. Marburg
[Abstract]

In ingenieurtechnischen Anwendungen ist oftmals das akustische Verhalten von Strukturen über einen breiten Frequenzbereich von Interesse. Im linearen Fall muss hierfür die Helmholtzgleichung in vordefinierten Frequenzabständen gelöst werden. Unter Verwendung der Randelementmethode zur räumlichen Diskretisierung führt dies zu einer Sequenz von linearen Gleichungssystemen. Diese zu Lösen impliziert einen relativ hohen Rechenaufwand, so dass in den letzten Jahren viele Bemühungen hin zu einfacheren Berechnungsverfahren angestrengt wurden.

In dieser Arbeit wird ein Ansatz vorgestellt, bei dem die Lösung in einem bestimmten Frequenzbereich als Linearkombination von einigen wenigen Lösungen an diskreten Frequenzen approximiert wird. Diese Lösungen an den einzelnen Stützstellen bilden die sogenannte reduzierte Basis, welche iterativ erweitert wird. In jedem Schritt des Verfahrens wird das frequenzabhängige lineare Gleichungssystem für die Frequenz gelöst, für die die derzeitige Approximation den größten Fehler aufweist. Hierbei wird ein Least Squares Löser zur Approximation zwischen den Stützstellen sowie zur Bestimmung des a posteriori Fehlers verwendet. Zugleich findet für die Berechnung der Lösungen an den einzelnen Stützstellen ein iteratives Verfahren Anwendung. Durch die Darstellung der Systemmatrizen als H2-Matrizen wird der Speicherbedarf und die Komplexität der Matrix-Vektor Produkte reduziert. Die Effizienz des vorgestellten Verfahrens wird anhand von akustischen Innen- und Außenraumproblemen demonstriert.

• Identifikation von Dämpfung durch Schallabstrahlung durch numerische Modalanalyse des gekoppelten Struktur-Akustik Systems
  S.K. Baydoun and S. Marburg
[Abstract]

Dämpfung durch Schallabstrahlung bezeichnet die Energiedissipation vibrierender Strukturen durch Schallabstrahlung ins akustische Fernfeld. Während die Dämpfung durch Schallabstrahlung oftmals vernachlässigbar ist, leistet sie bei Leichtbaustrukturen mit großen abstrahlenden Oberflächenflächen einen wesentlichen Beitrag zur gesamten Strukturdämpfung. Gezielte Maßnahmen zur Erhöhung der mechanischen Dämpfung sind nur dann zielführend, wenn die mechanische Dämpfung größer als, oder zumindest die gleiche Größenordnung aufweist wie die Dämpfung durch Schallabstrahlung. Daher existiert Bedarf an effizienten und flexiblen Methoden zur Quantifizierung der Dämpfung durch Schallabstrahlung in frühen Phasen des Designprozesses. In diesem Beitrag werden die modalen Werte der Dämpfung durch Schallabstrahlung durch eine Eigenwertanalyse des gekoppelten Struktur-Akustik-Systems bestimmt. Die Gleichungen der linearen, zeitharmonischen Akustik und Elastodynamik mittels der Randelementemethode und der Finite Elemente Methode diskretisiert. Durch Bildung des Schurkomplements wird das entkoppelte, reine Strukturmodell unter akustischer Last erhalten. Das nichtlineare Eigenwertproblem wird mittels polynomialer Approximation der akustischen Impedanzmatrix gelöst. Die auf diese Weise ermittelten Eigenvektoren entsprechen den Moden der Struktur unter Fluidlast. Aus den komplexen Eigenwerten lässt sich auf die modale Dämpfung aufgrund der Schallabstrahlung schließen. Der vorgestellte Ansatz wird am Beispiel einer Sandwichstruktur mit Honigwabenkern in Luft erprobt und die Ergebnisse werden mit anderen numerischen Ergebnissen sowie experimentellen Ergebnissen aus der Literatur vergleichen.

Beck, Eugen

• Unsupervised Language Model Adaptation for Speech Recognition with no Extra Resources
  K. Benes, K. Irie, E. Beck, R. Schlüter and H. Ney
[Abstract]

Classically, automatic speech recognition (ASR) models are decomposed into acoustic models and language models (LM). LMs usually exploit the linguistic structure on a purely textual level and usually contribute strongly to an ASR systems performance.

LMs are estimated on large amounts of textual data covering the target domain. However, most utterances cover more specific topics, e.g. influencing the vocabulary used. Therefore, it’s desirable to have the LM adjusted to an utterance’s topic.

Previous work achieves this by crawling extra data from the web or by using significant amounts of previous speech data to train topic-specific LM on. We propose a way of adapting the LM directly using the target utterance to be recognized.

The corresponding adaptation needs to be done in an unsupervised or automatically supervised way based on the speech input. To deal with corresponding errors robustly, we employ topic encodings from the recently proposed Subspace Multinomial Model. This model also avoids any need of explicit topic labelling during training or recognition, making the proposed method straight-forward to use.

We demonstrate the performance of the method on the Librispeech corpus, which consists of read fiction books, and we discuss it’s behaviour qualitatively.

Becker, Julian

• Modellierung der psychoakustischen Rauigkeit
  R. Sottek and J. Becker
[Abstract]

Die Rauigkeitsempfindung eines akustischen Signals steht seit Jahren im Mittelpunkt des Sounddesigns. In der Praxis entstehen Rauigkeiten häufig bei rotierenden Bauteilen (Motoren, Getriebe, Lüfter). Ein raues Geräusch kann sowohl zu einem sportlichen Charakter eines Motors beitragen als auch zu einem sehr lästigen Störfaktor werden. Die Herausforderungen im Bereich der Klanggestaltung nehmen ständig zu. Es wird ein Klang angestrebt, der zum Produkt passt. Dieses Ziel soll möglichst im frühen Entwicklungsprozess erreichbar sein. Dazu müssen perzeptive Bewertungen in Kombination mit Modellrechnungen und Simulationswerkzeugen herangezogen werden. Existierende Berechnungsmodelle der Rauigkeit eignen sich gut für synthetische Signale wie modulierte Töne oder Rauschsignale. Die Vorhersage der Rauigkeit technischer Schalle ist jedoch wegen der komplexeren spektralen und zeitlichen Muster deutlich anspruchsvoller.

Obwohl Rauigkeiten in der Praxis sehr häufig auftreten existiert bisher kein standardisiertes Verfahren zur Berechnung der Rauigkeit. In diesem Beitrag wird ein solches Verfahren beschrieben, das auf einem Modell des menschlichen Gehörs nach Sottek basiert. Es wurde hinsichtlich der nichtlinearen Verarbeitung und der Gewichtung der Modulationsspektren optimiert. Darüber hinaus wird ein Vorschlag zur Berechnung eines binauralen Einzahlwertes der Rauigkeit gegeben. Dadurch lässt sich die tatsächlich wahrgenommene Rauigkeit sehr gut nachbilden. Eine Standardisierung dieses Verfahrens ist sowohl als DIN-Norm als auch im Rahmen von ECMA-74 geplant.

Becker, Stefan

• Entwicklung und Validierung einer Simulationsmethodik zur Berechnung der Fluid-Struktur-Akustik Interaktionen an einem vereinfachten Fahrzeugmodell
  M. Seidler, K. Nusser and S. Becker
[Abstract]

Im heutigen aeroakustischen Fahrzeugdesign spielt die Turbulenzentstehung und -ausbreitung hinter den Seitenspiegeln eine große Rolle. Da das Seitenfenster unmittelbar durch die Spiegelturbulenzen angeregt wird und dadurch Schall in den Fahrzeuginnenraum abstrahlt, ist das Verständnis und die effiziente Rekonstruierbarkeit aller beteiligten Prozesse entscheidend für die Abschätzung des von den Insassen wahrnehmbaren Schallspektrums. Während bisherige Arbeiten den Fokus auf einzelne Teilprozesse legten, soll mit dieser Untersuchung eine ganzheitliche Simulationsmethodik eingeführt und validiert werden. Dadurch soll eine realitätsnahe Vorhersage des resultierenden Geräuschspektrums ermöglicht werden. Dabei liegt der Fokus insbesondere auf der Implementierung einer Kopplungsmethodik, da die Auflösung der Fluid-Struktur-Akustik Wechselwirkung an der Seitenscheibe entscheidend für die Ergebnisqualität ist. Letztendlich wird für die Fluid-Struktur Interaktion eine einfache Kopplung verwendet, während die akustische Ausbreitungsrechnung im Fahrzeuginnenraum gemeinsam mit der Simulation der Scheibenschwingung erfolgt. Zusätzlich konnten die Elastizität der Fensterlagerung sowie die akustischen Eigenschaften der Fahrzeuginnenverkleidung im Modell integriert werden. Der Abgleich der Simulationsergebnisse mit Windkanalmessungen zeigt eine gute Übereinstimmung, weist allerdings lokale Abweichungen auf, deren Diskussion Teil dieses Beitrags ist. Insgesamt beschreibt diese Arbeit damit einen vollständigen Simulationsansatz, der es ermöglicht schon früh im Automobildesign den Einfluss der Spiegelgeometrie auf die wahrnehmbare Akustik im Fahrzeuginnenraum abzuschätzen.

• Untersuchung der Schallabstrahlung von gesichelten Axialventilatoren mit sinusförmigen Vorderkanten
  S. Becker, F. Czwielong and F. Krömer
[Abstract]

Die Schallabstrahlung von Axialventilatoren wird maßgeblich von der Geometrie der Laufradschaufel und den Einströmrandbedingungen bestimmt. Insbesondere bei einer Zuströmung mit hohen Turbulenzgraden ist eine verstärkte Schallabstrahlung zu erwarten. Basierend auf Untersuchungen an Tragflügeln gibt es Ansätze, um insbesondere den Schallentstehungsmechanismus, der mit solchen Zuströmbedingungen verknüpft ist, den sog. Zuströmturbulenzschall, zu verringern. Dabei wird die üblicherweise gerade Vorderkantengeometrie sinusförmig ausgeführt. Die Schallabstrahlung von Tragflügeln konnte dadurch maßgeblich verringert werden. Um die Wirksamkeit solcher Vorderkantenmodifikationen zur Schallreduzierung von Axialventilatoren zu überprüfen, wurde eine Parameterstudie mit sinusförmigen Vorderkanten an Ventilatoren mit unterschiedlicher Sichelung - vorwärts-, rückwärts- und ungesichelt - durchgeführt. Neben dem Referenz-Ventilator mit gerader Vorderkante wurden vier weitere Konfigurationen mit sinusförmigen Vorderkanten (mit unterschiedlichen Parametern für Wellenlänge und Amplitude der Sinusfunktion) an den vorwärts-, rückwärts- und ungesichelten Ventilatoren hinsichtlich ihrer aerodynamischen und akustischen Eigenschaften untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl der Druckaufbau als auch der Wirkungsgrad durch die modifizierten Vorderkanten bei allen Sichelungsarten verbessert wird. Des Weiteren wird die Schallemission durch die modifizierten Vorderkanten deutlich verringert. Dies zeigt sich in einer Reduzierung der breitbandigen und auch der tonalen Schallanteile. Die Verbesserung der aerodynamischen und auch der akustischen Eigenschaften ist dabei vor allem von der Wellenlänge der Sinusfunktion abhängig.

• Experimentelle Untersuchung der Schallabstrahlung von Wärmeübertrager-Axialventilator-Modulen
  F. Czwielong, F. Krömer and S. Becker
[Abstract]

Eine Hauptanwendung von Axialventilatoren ist ihr Einsatz in Kombination mit saugseitigen Wärmeübertragern in Klimatisierungs- und Belüftungssystemen. Die Akustik solcher Anlagen wird hauptsächlich durch die eingesetzten Axialventilatoren und Wärmeübertrager bestimmt. Dabei stellen die Schaufelblattgeometrie und die Zuströmbedingungen wesentliche Einflussparameter auf die Schallabstrahlung dar. Bisherige Untersuchungen zeigten, dass Zuströmbedingungen mit erhöhtem Turbulenzgrad eine Verstärkung der Schallabstrahlung induzieren. Zudem variieren die Auswirkungen der gestörten Einströmbedingungen je nach Schaufelblattgeometrie. In realen Klimasystemen sind die Wechselwirkungen zwischen dem Axialventilator und den Zuströmbedingungen, welche von dem Wärmeübertrager erzeugt werden, noch nicht vollständig untersucht und verstanden worden. Um den Einfluss von Wärmeübertragern auf die Schallabstrahlung von Axialventilatoren zu bestimmen, wurden verschiedene Wärmeübertrager mit unterschiedlichen Lamellentypen untersucht. Als Referenzfall diente ein leeres Wärmeübertragergehäuse ohne Kühllamellen. Zunächst wurde das Strömungsfeld stromabwärts der Wärmeübertrager bestimmt. Der Einfluss der induzierten Zuströmbedingungen auf die Akustik von Axialventilatoren wurde an unterschiedlich gesichelten Ventilatoren (vorwärts-, rückwärts- und ungesichelt) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass der Turbulenzgrad stromabwärts der Wärmeübertrager je nach Lamellentyp ansteigt oder verringert wird. Der Einfluss der variierten Zuströmbedingungen auf die Akustik zeigte sich vor allem bei hohen Volumenströmen. Die Sichelung der Ventilatorschaufeln stellte sich dabei als wesentlicher Einflussfaktor auf die Schallabstrahlung von Axialventilatoren mit saugseitigen Wärmeübertragern heraus.

• Akustische Charakterisierung eines gemittelten Vokaltraktmodells basierend auf den MRT-Daten professioneller Tenöre
  J. Probst, A. Lodermeyer, M. Echternach, S. Kniesburges and S. Becker
[Abstract]

Für die Formung von Stimme ist der menschliche Vokaltrakt verantwortlich. Durch seine Resonatoreigenschaften filtert er das von der Stimmlippenschwingung induzierte Rohsignal und erzeugt so, je seiner nach Form, die unterschiedlichen Laute der menschlichen Stimme. Um den Einfluss des Vokaltrakts auf die Stimmgebung zu untersuchen, werden seine akustischen Eigenschaften charakterisiert. Basierend auf den Daten bildgebender Verfahren konnten so bereits unterschiedliche Laute in numerischen und experimentellen Modellen nachgebildet werden. Bedingt durch die Geometriegewinnung mittels bildgebender Verfahren liegen jedoch nur individuelle Datensätze und somit auch Modelle individueller Vokaltrakte vor. Um den Einfluss des Vokaltrakts auf die Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion der Phonation zu untersuchen, ist jedoch ein Modell nötig, das keine starken individuellen Einflüsse aufweist. Dies wird durch eine Mittelung über sechs vereinfachte individuelle Vokaltraktgeometrien basierend auf den MRT-Aufnahmen professioneller Tenöre realisiert. Die akustischen Eigenschaften des erzeugten Modells werden dann in einem experimentellen Aufbau mit künstlichen Stimmlippen untersucht. Die Validierung des Modells anhand von Gesangsaufnahmen der Tenöre zeigt, dass die akustischen Eigenschaften und der vorgegebene Vokalklang reproduziert werden. Der vorgestellte gemittelte Vokaltrakt ist also dazu geeignet, in zukünftigen, detaillierteren Untersuchungen den Einfluss des Vokaltrakts auf die Phonation zu ergründen.

• Fluid-Structure-Acoustic Interaction of a simplified Towed Sonar Array System
  F. Wachter and S. Becker
[Abstract]

Towed sonar arrays are designed as long thin circular cylinders utilized as underwater sound receivers. These arrays usually have a very large ratio of length to radius, in the order of 10^5. When fluid flows parallel to such a cylindrical geometry an axisymmetrical turbulent boundary layer (ATBL) develops that has a turbulent boundary layer thickness much larger than the cylinder radius. In such flows, curvature effects become significant, leading to changes in the turbulent boundary layer (TBL), especially on mean velocity profiles and turbulent fluctuations, causing higher skin- friction coefficients and different characteristics of wall-pressure fluctuations compared to the planar case (TBL of a flat plate or channel flow). The special features of the ATBL are interesting for sonar array designers because the performance of these devices is usually limited by the noise generated by the turbulent fluctuations around the surface of the array. Therefore, one-way coupled fluid-structure-acoustic interaction computations are carried out for a simplified sonar array geometry. The approach and the first results are presented.

• Achieving Axial Fan Sound Reduction with Micro-Perforated Absorbers
  S. Floss, F. Czwielong, F. Krömer, S. Becker and M. Kaltenbacher
[Abstract]

Aeroacoustic noise sources, especially under distorted flow conditions, are one of the main causes of sound emissions on an axial fan geometry layout in a complex ventilation system scenario. To attenuate sound, one can either modify the aeroacoustic sources by changing the fan blade geometry, or one can use passive absorbing mechanisms which are applied as wall lined structures up- and downstream of the fan. We propose the application of MPAs (micro-perforated absorbers) in the tipflow region of the fan to account for tonal components of the emitted sound pressure spectrum. Possible near-field effects on the absorbing structure will be investigated by simulating MPAs with the Johnson- Champoux-Allard approach in a Finite Element (FE) - framework . This is followed by measurements at an experimental test section where we will investigate the effect of the MPA structure on pressure drop, performance and the overall emitted sound pressure level of the fan.

• Charakterisierung additiv gefertigter Strukturen zur Schallreduktion in Rohrströmungen
  B. Berchtenbreiter and S. Becker
[Abstract]

Metamaterialien sind künstliche Strukturen deren effektive Materialeigenschaften sich grundlegend von denen der Einzelkomponenten unterscheiden. Speziell bei der Entwicklung akustischer Metamaterialen gilt es die effektive Dichte und den effektiven Kompressionsmodul der Struktur zielgerichtet zu variieren, um die Schallausbreitung in einem Material manipulieren zu können. In dieser Arbeit werden additiv gefertigte periodische Strukturen mit einer Gitterkonstante analysiert, die sehr viel kleiner als die zu manipulierenden Wellenlängen ist. Es gelingt dadurch ein verbessertes Absorptionsverhalten gegenüber herkömmlichen faserigen oder porösen Absorbern zu erzielen. In bisherigen Untersuchungen wurden additiv gefertigte Absorberelemente fast ausschließlich in Impedanzrohren mit der Zwei- und Vier-Mikrofon- Methode bei direktem Schalleinfall senkrecht zur Oberfläche im ruhenden Medium charakterisiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss einer Rohrströmung auf das Dämpfungsverhalten an einem Multi-Port-Prüfstand analysiert. Die Absorber wurden hierfür sowohl durchströmt als auch überströmt. Bei Durchströmung entspricht die Einbausituation der in einem Impedanzrohr. Für die Überströmung wurden die Absorberelemente ähnlich wie in klassischen Rohrschalldämpfern in Kammern angebracht, die eine Erweiterung des Rohrquerschnitts darstellen. Dadurch werden Druckverluste reduziert. Die Untersuchungen zeigen, dass sowohl die variierende Einbausituation als auch die Rohrströmung Einfluss auf die akustischen Eigeschaften der additiv gefertigten Absorber nehmen.

Becker, Thomas

• Real-time Speech Enhancement System for Surgical Systems
  M.A. Francis, M. Gimm, T. Becker and G. Schmidt
[Abstract]

The communication in surgery rooms might be difficult, especially if the surgeon is located in some distance from the patient due to the usage of minimally invasive operation devices. In order to improve the communication between the medical staff around the patient table and the surgeon controlling the operation device dedicated signal processing can be applied. In particular, such speech enhancement systems focus on suppression of the stationary background noise caused by medical equipment, suppression of the feedback occurring due to a closed electro-acoustic loop, and lastly suppression of instationary noise, e.g. sharp clanging noises. All this should be done without compromising the quality and intelligibility of the speech signals.

In this work, we present an overview of a generic speech enhancement system comprising mainly of a traditional Wiener filter for background noise suppression, a model-based feedback suppression along with additional stages for multidirectional communication and non-linear time domain processing for the attenuation of instationary noise. All this was implemented and tested on an embedded hardware platform with respect to the special requirements of a surgery room.

Beering, Andreas

• Analyse und Lokalisation von Zahnbrüchen in mehrstufigen Getrieben mit Hilfe von vibroakustischen Signalen
  A. Beering, R. Klemm and K.-L. Krieger
[Abstract]

Getriebezahnbrüche sind einer der Hauptkostenfaktoren bei der Reparatur von mobilen Arbeitsmaschinen. Aus einem unerkannten Zahnbruch können weitere Folgeschäden bis hin zu Totalschäden des Getriebes und nachgelagerter Komponenten folgen, welche erhebliche Kosten und Ausfallzeiten der Maschine verursachen. Über den untersuchten Ansatz werden Zahnbrüche detektiert und lokalisiert, um fatale Folgeschäden frühzeitig zu vermeiden. Für die Auswertung werden unterschiedliche Getriebe mit synthetisch eingebrachten Zahnschäden an verschiedenen Zahnrädern untersucht. Verwendet werden piezoelektrische Körperschallwandler, um den im Getriebe entstehenden Körperschall, sowie ein Drehzahlsensor, um die Getriebedrehzahl zu erfassen und auszuwerten. Das Signal wird nach geeigneter Signalkonditionierung mit Hilfe einer Analyse der Einhüllenden bewertet. Dabei wird der Einfluss von Zahnbrüchen auf die Struktur des Signals im Zeit- und Frequenzbereich untersucht. Basierend auf den Resultaten der Spektralanalyse der Signaleinhüllenden, der Drehzahl und der Geometrie des Getriebes wird eine analytische Lokalisation und Bewertung des Schädigungsgrads durchgeführt.

Behn, Maximilian

• Unsicherheiten der Schallleistungsbestimmung mittels Radialmodenanalyse in Strömungskanälen
  T. Gensch, M. Behn, M. Spitalny and U. Tapken
[Abstract]

Aufgrund der hohen Nebenstromverhältnisse bei modernen Flugzeugtriebwerken dominieren insbesondere beim Landeanflug die Fantöne die Geräuschemission. Deren modale Struktur zu kennen, ist essentiell für die Konzeption leiserer Triebwerke. Die Radialmodenanalyse tonaler Schallfeldkomponenten ist eine etablierte Methode, um die von Turbomaschinen abgestrahlte Schallleistung in Strömungskanälen zu bestimmen. Mit einem inversen Ansatz werden die Amplituden der modalen Schallfeldkomponenten anhand eines Schallausbreitungsmodells ermittelt. Akustische, aerodynamische und geometrische Parameter stellen Eingangsgrößen dieses Modells dar. Der Einfluss zufälliger Schwankungen der Eingangsgrößen, wie z.B. der Blattfolgefrequenz aufgrund von Drehzahlschwankungen, auf die Unsicherheit der ermittelten Schallleistung ist dabei häufig unbekannt. Die vorliegende Arbeit beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Gesamtunsicherheit der berechneten Schallleistung und untersucht die jeweiligen Beiträge der Unsicherheiten der Eingangsgrößen. Dafür werden analytisch hergeleitete Fehlerfortpflanzungsempfindlichkeiten herangezogen. Der Einfluss der verschiedenen Eingangsgrößen wird anhand einiger Beispiele diskutiert.

• Experimental study of noise generation due to flow through perforated plates
  L. Coutinho Caldas, M. Behn and U. Tapken
[Abstract]

In an upcoming study the mechanisms of fan noise generation due to inhomogeneous inflow conditions shall be investigated. A known approach to create specific non-homogeneous velocity profiles in the intake duct is the utilization of perforated plates with heterogeneous hole sizes and geometric distribution. It was used so far for the investigation of aerodynamic effects at rotors, but the question is, whether it can also be applied to the planned acoustic measurements. An obvious concern is that the flow-induced noise of the perforated plates may mask the fan noise. Thus the noise emission of different plates is experimentally assessed in a flow duct test facility. Different flow speeds from Mach 0.05 up to 0.3 are adjusted. Acoustic spectra measured for different plate geometries are compared. The broadband noise content is mainly caused by the multiple jets and can be associated with the estimated flow velocity through the holes. An excitation of strong tones is observed for few configurations and requires further explanation.

Behrens, Tobias

• Orchestergräben in Mehrspartentheatern - Typische Herausforderungen bei der Gestaltung
  T. Behrens and W. Ahnert
[Abstract]

Die Gestaltung des Orchestergrabens bei Um- und Neubau von Mehrspartentheatern gehört zu den typischen Aufgabenstellungen des Raumakustikers. Bei vielen Orchestergräben finden sich oft Unzulänglichkeiten (zu eng, zu laut, schlechtes Untereinander-Hören im Graben, unzureichende Interaktion mit Bühnenakteuren, schlechte Orchesterbalance und Überdeckung der Bühnenakteure im akustischen Gesamtergebnis im Zuschauerbereich usw.). Anhand von verschiedenen bearbeiteten Projekten und Literaturangaben wird im Beitrag ein Überblick geboten über Ist- und Sollwerte bezüglich der Grabengröße, Anzahl der Musiker, Öffnungsmaß des Grabens und lichte Höhe im überdeckten Bereich, sowie zu Lärmbetrachtungen (Kennwerte, typ. Maximalwerte, Zusammenhänge mit der Graben-Geometrie und raumakustischen Gegebenheiten). Lösungsansätze zur Konzeption raumakustischer Maßnahmen in Orchestergräben werden dargestellt und diskutiert.

Beinstingel, Andreas

• Methoden zur Steifigkeitsmodellierung von Evolventenverzahnungen
  A. Beinstingel, M. Heider, B. Pinnekamp and S. Marburg
[Abstract]

Das Schwingungs- und Geräuschverhalten von Zahnradgetrieben ist ein wesentliches Qualitätsmerkmal. Dabei stellt der Zahneingriff eine signifikante Anregungsquelle dar. Die Weiterleitung in Form von Körperschall bis zur Gehäuseoberfläche bedingt letztendlich die maßgebliche Luftschallemission. Eine systematische Optimierung des Geräuschverhaltens erfolgt vorzugsweise im frühen Entwicklungsstadium. Aus diesem Grund ist es wichtig, einen virtuellen Prototyp zu besitzen, der in der Lage ist die komplexen Wechselwirkungen im Transferpfad abzubilden. Das ermöglicht eine realistische Bewertung und zielführende Verbesserung des akustischen Verhaltens. Der Steifigkeitsmodellierung des Zahnkontaktes kommt hierbei besondere Bedeutung zu. Diverse Modellierungstechniken sind Gegenstand dieses Vortrags.

Beinstingel, Ramona

• Untersuchungen zur tieffrequenten Wiedergabe bei dreidimensionaler Beschallung
  R. Beinstingel and G. Krump
[Abstract]

Mehrdimensionale Erfahrungen besitzen auch in der Akustik einen signifikanten Wert. Insbesondere dreidimensionale Beschallungssysteme gewinnen in dieser Hinsicht zunehmend an Bedeutung. Im Vordergrund der Untersuchung steht die Beurteilung der Beschallung speziell im tieffrequenten Bereich über konventionelle Lautsprecher im Height- und Top-Layer einer 3D-Beschallungsanlage. Zur Untersuchung der Lokalisation und Hörempfindung des Zuhörers bei Tieftonwiedergabe von oben wurden vier Hörversuche mit geeigneten Darbietungssignalen durchgeführt, bei denen Positionierung, Frequenzbereich, Abstrahlrichtung und Präsenz des Basses variiert und entsprechend beurteilt wurden. Die Ergebnisse der Untersuchung, welche als Grundlage für die notwendige Basswiedergabe bei Beschallung von oben dienen können, werden vorgestellt.

Bellmann, Michael

• Elektrische Impedanzspektroskopie als Defektindikator für passive Hydrophone
  A. May, R. Kühler, M. Bellmann, R. Matuschek and M. Blau
[Abstract]

Fundamentstrukturen beim Bau von Offshore-Windparks werden zumeist im Impulsrammverfahren im Meeresboden verankert. Dabei entstehender Unterwasserschall kann potenziell schädigenden Einfluss auf die Meeresfauna besitzen. Aus diesem Grund wird in Deutschland ein Baumonitoring angeordnet, welches kontinuierliche Messungen der Unterwasserschalleinträge bei lärmintensiven Baumaßnahmen vorsieht. Diese Bauüberwachung erfolgt i.d.R. mittels Hydrophonmessungen im Wasser.

Die Hydrophone werden dabei häufig durchgängig mehrere Tage unter Wasser eingesetzt und sind dort verschiedenen mechanischen Belastungen, z.B. Wellen, Strömung sowie beim Ausbringen und Einholen ausgesetzt. Um die korrekte Funktionsfähigkeit der Hydrophone hinsichtlich einer normgerechten Rückführung (Amplitude, Frequenz) sicherzustellen, ist daher eine regelmäßige Überprüfung wichtig.

Zur Funktionalitätsüberprüfung von passiven Hydrophonen ist die Analysemethode der elektrischen Impedanzspektroskopie geeignet. Diese nicht-invasive Methode ermöglicht einen Vergleich zwischen der Impedanz des Testobjekts und der qualitativ idealen Impedanz eines zugehörigen elektroakustischen Ersatzschaltbildes.

Um die Funktionalität von passiven, kapazitiv dominierten Wandlern zu überprüfen, wurde ein Messsystem entwickelt, welches die elektrische Impedanz im Frequenzbereich von 20 Hz bis 250 kHz misst. Hiermit wurden mehrere Hydrophone ohne und mit verschiedenen Defekten in Luft und Wasser vermessen. Aufbauend auf den Messwerten wurde untersucht, welche spektralen Auffälligkeiten in der Impedanz Rückschlüsse auf Wandlerdefekte geben können.

Die Erkenntnisse dieser Studie dienen als Grundlage zur Erstellung eines Systems zur frequenzabhängigen Funktionsprüfung von Hydrophonen.

Benes, Karel

• Unsupervised Language Model Adaptation for Speech Recognition with no Extra Resources
  K. Benes, K. Irie, E. Beck, R. Schlüter and H. Ney
[Abstract]

Classically, automatic speech recognition (ASR) models are decomposed into acoustic models and language models (LM). LMs usually exploit the linguistic structure on a purely textual level and usually contribute strongly to an ASR systems performance.

LMs are estimated on large amounts of textual data covering the target domain. However, most utterances cover more specific topics, e.g. influencing the vocabulary used. Therefore, it’s desirable to have the LM adjusted to an utterance’s topic.

Previous work achieves this by crawling extra data from the web or by using significant amounts of previous speech data to train topic-specific LM on. We propose a way of adapting the LM directly using the target utterance to be recognized.

The corresponding adaptation needs to be done in an unsupervised or automatically supervised way based on the speech input. To deal with corresponding errors robustly, we employ topic encodings from the recently proposed Subspace Multinomial Model. This model also avoids any need of explicit topic labelling during training or recognition, making the proposed method straight-forward to use.

We demonstrate the performance of the method on the Librispeech corpus, which consists of read fiction books, and we discuss it’s behaviour qualitatively.

Benklewski, Jakub

• Die Raumakustische Simulation im Zuge der Renovierung des Mariendomes in Linz
  J. Benklewski, V. Chmelík, W. Schaffer and H. Müllner
[Abstract]

Gebetshäuser werden nicht mehr nur für Messen, sondern immer öfter für kulturelle Events und Konzerte genutzt. Gleichzeitig versuchen Architekten das Kircheninterieure immer öfter zu alten Traditionen zurückzuführen, was oft zu einer Veränderung, wie der Position des Altares führt. Die folgende raumakustische Fallstudie wurde im Rahmen der Renovierung des Mariendoms der Diözese Linz getätigt. Eine Einschätzung der möglichen Verbesserungen vor dem Sanierungsbeginn wurde in Auftrag gegeben. Ein Vergleich der Raumakustik vor und nach der Sanierung, mit und ohne elektrische Beschallungsanlagen, sowie Varianten mit reflektierenden Deckensegeln, die über den Bänken hängen, wurden berechnet. Aufgrund der neuen Innenarchitektur und der damit verbundenen Umpositionierung von Altar, Chor und Musik, Orgel und Bänke für Besucher der Kirche, wurde besonders auf die Wünsche, Anregungen und auf die Erfahrung des Architekten bzw. des Domkapellmeisters eingegangen. Die Akustiksimulation wurde in der Raumakustik -Software (Odeon) durchgeführt. Die Kalibrierung des virtuellen Modells erfolgte durch Vorort durchgeführte Messungen. Zahlreiche unterschiedliche Varianten wurden im Zuge der Renovierung simuliert, bis hin zur schlussendlich installierten Beschallungsanlage.

Bente, Klaas

• Quantitative, zeiteffiziente, winkel- und frequenzaufgelöste Analyse von Elektretwandlern im Hör- und Ultraschallbereich
  K. Bente, J. Oeff and M. Gaal
[Abstract]

Elektretwandler sind sensitive und immer verschleißresistentere Schallwandler, wodurch sie verbreitet Einsatz im Hör- und Ultraschallbereich finden. Geladene, zelluläre Polypropylen-Folien eignen sich besonders gut als Wandlermaterial aufgrund ihrer, verglichen mit Piezokompositen, hundertfach niedrigeren akustischen Impedanz bei gleichem piezoelektrischem Koeffizienten. Doch das winkel- und frequenzabhängige Verhalten der Wandler ist kaum untersucht und wenig quantifiziert. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass diese Folien eine schichtdickenabhängige Sensitivität zwischen 0.1 mV/Pa und 10 mV/Pa aufwiesen. Ein Maximum in der Sensitivität fand sich nahe ihrer mechanischen Resonanzfrequenz im Ultraschallbereich, aber auch im niederfrequenten Hörschallbereich. Darüber hinaus konnte die Winkelabhängigkeit der Sensitivität charakterisiert werden. Die Analyse konnte dabei zeiteffizient mit einem breitbandig emittierenden, thermoakustischen Wandler umgesetzt werden, sodass pro Winkel eine Messung für die Berechnung der Übertragungsfunktion des Wandlers genügte. Quantifiziert wurden die Ergebnisse durch das einmalige Vermessen des Schallfeldes des Emitters mittels Laser-Doppler-Vibrometrie. Mit den erzielten Ergebnissen wurde zum einen das komplexe Sensitivitätsverhalten der Wandler untersucht, aber auch eine grundlegende Methodik aufgezeigt, wie Wandler quantitativ, multivariat charakterisiert werden können. Winkel- und frequenzaufgelöste Sensitivitäten erlauben zum einen die Analyse der Anwendbarkeit der Wandler für sämtliche Einsatzgebiete, zum anderen stehen so Rückschlüsse über die mechanische Dynamik von Elektretfolien in Aussicht, da deren Sensitivität direkt mit ihrem Elastizitätsmodul skaliert.

Berchtenbreiter, Benedikt

• Charakterisierung additiv gefertigter Strukturen zur Schallreduktion in Rohrströmungen
  B. Berchtenbreiter and S. Becker
[Abstract]

Metamaterialien sind künstliche Strukturen deren effektive Materialeigenschaften sich grundlegend von denen der Einzelkomponenten unterscheiden. Speziell bei der Entwicklung akustischer Metamaterialen gilt es die effektive Dichte und den effektiven Kompressionsmodul der Struktur zielgerichtet zu variieren, um die Schallausbreitung in einem Material manipulieren zu können. In dieser Arbeit werden additiv gefertigte periodische Strukturen mit einer Gitterkonstante analysiert, die sehr viel kleiner als die zu manipulierenden Wellenlängen ist. Es gelingt dadurch ein verbessertes Absorptionsverhalten gegenüber herkömmlichen faserigen oder porösen Absorbern zu erzielen. In bisherigen Untersuchungen wurden additiv gefertigte Absorberelemente fast ausschließlich in Impedanzrohren mit der Zwei- und Vier-Mikrofon- Methode bei direktem Schalleinfall senkrecht zur Oberfläche im ruhenden Medium charakterisiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss einer Rohrströmung auf das Dämpfungsverhalten an einem Multi-Port-Prüfstand analysiert. Die Absorber wurden hierfür sowohl durchströmt als auch überströmt. Bei Durchströmung entspricht die Einbausituation der in einem Impedanzrohr. Für die Überströmung wurden die Absorberelemente ähnlich wie in klassischen Rohrschalldämpfern in Kammern angebracht, die eine Erweiterung des Rohrquerschnitts darstellen. Dadurch werden Druckverluste reduziert. Die Untersuchungen zeigen, dass sowohl die variierende Einbausituation als auch die Rohrströmung Einfluss auf die akustischen Eigeschaften der additiv gefertigten Absorber nehmen.

Bergner, Jakob

• On Wind Turbine Noisescape Reproduction for Perceptual Evaluation
  J. Bergner, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Sound field recordings and subsequent reproduction became more popular recently due to the availability of high quality microphone arrays and spatial audio reproduction technologies. Beside artistic applications and the creation of virtual acoustic environments, these developments also provide the ability to carry natural soundscapes from their original location to any appropriate reproduction laboratory. A possible application is the qualitative evaluation of noisy environments within perceptive studies where subjects are exposed to differing and different recorded or synthesized noisy soundscapes with the task of qualitative rating of relevant psychoacoustic categories as disturbance, annoyance, pleasantness and others. To retrieve valid findings it is mandatory that the reproduced sound in the lab is sufficiently accurate compared to the original soundscape or at least that the factors in question are not impaired by the production chain, i.e. preserving ecological validity. This work discusses technical requirements, issues and approaches of higher-order ambisonics recordings and reproduction of wind turbine noisescapes for perceptual studies. It includes practical investigations on the recording position, the microphone arrays in use, reduction of background and artifact sounds, binaural and ambisonics post-processing and the reproduction room itself. This work represents a contribution to the interdisciplinary research project WEA-Akzeptanz.

• Ansätze zur binauralen Erweiterung einer Algorithmik zur lästigkeitsbezogenen Analyse und Synthese der Schallemissionen von Windenergieanlagen
  S. Preihs, J. Bergner and J. Peissig
[Abstract]

Im Zuge des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projektes WEA-Akzeptanz werden in einer Kooperation verschiedener Institute der Leibniz Universität Hannover interdisziplinäre Ansätze zur Analyse und Modellierung der meteorologieabhängigen Ausbreitung akustischer Emissionen von Windenergieanlagen untersucht. Am Ende dieser Modellkette steht eine am Institut für Kommunikationstechnik zu entwickelnde objektivierte Abschätzung der Lästigkeit von akustischen Immissionen. Hierbei soll auch der Frage nachgegangen werden, inwiefern Effekte der binauralen Wahrnehmung einen Einfluss auf die empfundene Lästigkeit haben. Im Rahmen der Untersuchungen wurde daher in einem ersten Schritt ein bestehendes monaurales Signalverarbeitungsmodell analysiert und implementiert sowie um ein Modul zur Erfassung binauraler Wahrnehmungseigenschaften erweitert. Hierbei soll auf Basis einer in Oktavbändern erfolgenden blockbasierten Ermittlung interauraler Zeit- und Pegeldifferenzen sowie einer nachgeschalteten Korrelationsanalyse eine Aussage darüber gewonnen werden, zu welchem Grad periodische räumliche Fluktuationen im Schallsignal vorliegen, die einen Einfluss auf die wahrgenommene Lästigkeit haben könnten. In diesem Beitrag wird das Projekt einschließlich der durchgeführten Messkampagnen vorgestellt, das Modell zur Signalanalyse beschrieben und die verwendete Methodik zur Erweiterung für die Erfassungen binauraler Signaleigenschaften präsentiert. Es werden erste Ergebnisse der Analysen von, im Rahmen des Projektes entstandenen, binauralen Beispielaufnahmen gezeigt und ein Ausblick auf das weitere Vorgehen zur Abschätzung der globalen Lästigkeit gegeben.

Beronius, Alfred

• Möglichkeiten und Grenzen von Baulärmprognosen
  A. Beronius, H. Högg and M. Crljenkovic
[Abstract]

Baulärm tritt in unterschiedlicher Art, Umfang und Dauer auf. Dafür ursächliche Bautätigkeiten werden beispielsweise stationär und über einen längeren Zeitraum durchgeführt oder machen, wie beispielsweise beim Einbringen von Mastfundamenten, punktuelle und kurze, dafür propagierende Schichteinsätze erforderlich. Darüber hinaus variiert bei der Durchführung von Bauarbeiten neben der horizontalen auch die vertikale Lage maßgeblicher Schallquellen.

Bei der Erstellung von Baulärmprognosen besteht die technische Möglichkeit, alle Schallquellen mittels Punkt-, Linien-, Flächen- oder 3-D-Körpern zu modellieren. Die Möglichkeit, eine in der Lage variierende Schallquelle zu modellieren, zu berechnen und nach den in der Verwaltungspraxis üblichen Maßstäben zu beurteilen, erscheint bei der Wahl von stationären Quellen aufgrund der Iteration sehr aufwendig.

Zur Diskussion steht daher eine Diskretisierung des Berechnungsansatzes, um ein realistisches, der akustischen Situation gerechtes und dennoch vereinfachtes Prognosebild aufzeigen zu können.

Dies erscheint insbesondere auch dann von Interesse, wenn die Dauer einer zu bewertenden Bauphase über den relevanten Beurteilungszeitraum von 24 Stunden hinausgeht und konservativen Berechnungsverfahren Grenzen aufzeigen.

Eine Diskretisierung des Berechnungsansatzes erscheint insbesondere auch bei komplexen Bauvorhaben zweckmäßig, da eine präzise Modellierung vieler folgender, aneinander gereihter Einzelschallquellen einen hohen zeitlichen und planerischen Aufwand bedeutet.

Bertet, Stéphanie

• On the Measurement of Sound Power using a Cubical Arrangement of Microphones in a Small Rigid Sphere
  N. Consten, T. Campmans, S. Bertet and Y. Wijnant
[Abstract]

Recently a new acoustic measurement device, the SonoCat, has become available. The probe consists of 8 MEMS microphones, embedded in a small rigid sphere. By accurately calibrating the amplitude and phase mismatch between the microphones, the probe is able to measure the sound intensity accurately. In this paper, we will explain the method that has been used to derive the sound intensity from the measured pressure signals and how the effect of the presence of the sphere has been accounted for. In addition, we will show experimental results, obtained in the anechoic room of the University of Twente, comparing the sound intensity, as measured by the probe, with a benchmark sound intensity probe. The accuracy and precision of the new probe will be discussed.

Beyer, Lukas

• A rhythmic synchronization service for music performances over distributed networks
  R. Hupke, L. Beyer, M. Nophut, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Verbundprojektes ”Live Interactive PMSE Services” (LIPS) werden am Institut für Kommunikationstechnik (IKT) neuartige interaktive Konzepte zur immersiven, audiovisuellen Verknüpfung von Live-Events an unterschiedlichen Orten untersucht. Um das Zusammenspiel von Musikern an entfernten Orten zu gewährleisten, werden am IKT unter anderem geeignete technologische Hilfestellungen zur musikalischen Spielsynchronisation entwickelt und analysiert.

Eine sogenannte Networked Music Performance (NMP) basiert auf einer Audio-Datenübertragung über IP-basierte Netze und weist in der Regel immer eine gewisse Latenz, Latenzschwankungen, eine begrenzte Bandbreite sowie Paketverluste auf. Eine der größten Herausforderungen beim gemeinsamen Musizieren über verteilte Netzwerke stellt dabei die Latenz dar. Während eine große Übertragungslatenz zur sukzessiven Verlangsamung des gemeinsamen Spieltempos führt, entsteht durch eine zu geringe Latenz eine Beschleunigung des gemeinsamen Spieltempos.

Im vorliegenden Beitrag werden bestehende technologische Hilfestellungen zur Spielsynchronisation in Bezug auf ihre Anwendbarkeit für unterschiedliche Anwendungsszenarien bewertet. Hierbei liegt der Fokus auf der Analyse der maximal möglichen Abweichungen der technischen Parameter sowie auf der Implementierung und Analyse einer beabsichtigten Spieltempoveränderung während des gemeinsamen Musizierens an unterschiedlichen Orten. Die im Rahmen des Projektes entstandene technologische Synchronisationshilfe wird vorgestellt und erste Ergebnisse der Evaluation werden präsentiert. Ein Ausblick auf das weitere Vorgehen der Untersuchungen durch Probandenversuche wird gegeben.

Bietz, Heinrich

• Messung der dynamischen Steifigkeit von Dämmstoffen: Einfluss von statischer Last, Nichtlinearitäten und Strömungswiderstand
  H. Bietz, V. Wittstock and M. Schmelzer
[Abstract]

DIN EN 29052 Teil 1 beschreibt ein Messverfahren zur Bestimmung der dynamischen Steifigkeit von Estrichunterlagen. Da die Messnorm hinsichtlich diverser Aspekte Fragen aufwirft, wurden bereits in der Vergangenheit erste Untersuchungen vorgenommen und auf der DAGA 2018 präsentiert. Mittlerweile sind einige Aspekte des Messverfahrens näher betrachtet worden. Zunächst wurde die Fragestellung untersucht, ob die nach Norm mit einer statischen Vorlast von 2 kPa ermittelten dynamischen Steifigkeiten tatsächlich mit einem tolerierbaren Fehler auf kleine Vorlasten übertragbar sind. Hierzu wurde ein alternativer Messaufbau verwendet, der eine indirekte Anregung des Messobjekts ermöglicht, was bei einer Belastung mit einer leichten Platte erforderlich ist. Weiterhin zeigen viele Dämmstoffe auch eine Abhängigkeit der dynamischen Steifigkeit von der Amplitude der anregenden Wechselkraft. Die Norm schreibt die Messung mit relativ niedrigen Kraftamplituden und anschließender Extrapolation auf 0 N vor. Die Praktikabilität und die Praxisrelevanz dieses Vorgehens wurden anhand von weiterführenden Messungen näher betrachtet. Abschließend wird auf die Fragestellung eingegangen, in wieweit die Steifigkeit der im Dämmstoff eingeschlossenen Luft in Abhängigkeit vom längenbezogenen Strömungswiderstand, insbesondere bei sehr niedrigen Strömungswiderständen, anders als bisher berücksichtigt werden kann. Dies ist für einige Dämmstoffe mit sehr geringen längenspezifischen Strömungswiderständen relevant, deren dynamische Steifigkeit anhand der vorliegenden Norm gar nicht bestimmt werden kann.

Bitzer, Joerg

• Evaluation of Speaker Localization methods for Vehicle Interior Applications
  M. Ohlenbusch, A. Volgenandt, S. Volke, C. Rollwage and J. Bitzer
[Abstract]

The recent advent of voice-controlled assistance systems and hands-free speakerphones in automobiles results in the necessity of acoustic speaker localization solutions adapted to vehicle interiors. Smart speaker solutions often employ beamforming as a preprocessing step, entailing the need for direction of arrival-information. A number of acoustic source localization algorithms have already been designed for a wide range of applications. While some of these approaches are based on digital signal processing, others rely on machine learning to compute estimates. Their respective practical performance in real environments, however, is often limited when facing various environmental factors, such as reverberation and directional noise. For the concrete scenario of in-car speaker localization, an analysis of existing methods is required. In this context, a number of current approaches will be evaluated against each other in terms of practical performance, using both simulated and real audio recordings. The result of this comparison gives an overview of challenges presented by in-car acoustic localization, as well as the advantages and drawbacks of learning-based approaches for real acoustic environments with known characteristics.

Blau, Matthias

• Elektrische Impedanzspektroskopie als Defektindikator für passive Hydrophone
  A. May, R. Kühler, M. Bellmann, R. Matuschek and M. Blau
[Abstract]

Fundamentstrukturen beim Bau von Offshore-Windparks werden zumeist im Impulsrammverfahren im Meeresboden verankert. Dabei entstehender Unterwasserschall kann potenziell schädigenden Einfluss auf die Meeresfauna besitzen. Aus diesem Grund wird in Deutschland ein Baumonitoring angeordnet, welches kontinuierliche Messungen der Unterwasserschalleinträge bei lärmintensiven Baumaßnahmen vorsieht. Diese Bauüberwachung erfolgt i.d.R. mittels Hydrophonmessungen im Wasser.

Die Hydrophone werden dabei häufig durchgängig mehrere Tage unter Wasser eingesetzt und sind dort verschiedenen mechanischen Belastungen, z.B. Wellen, Strömung sowie beim Ausbringen und Einholen ausgesetzt. Um die korrekte Funktionsfähigkeit der Hydrophone hinsichtlich einer normgerechten Rückführung (Amplitude, Frequenz) sicherzustellen, ist daher eine regelmäßige Überprüfung wichtig.

Zur Funktionalitätsüberprüfung von passiven Hydrophonen ist die Analysemethode der elektrischen Impedanzspektroskopie geeignet. Diese nicht-invasive Methode ermöglicht einen Vergleich zwischen der Impedanz des Testobjekts und der qualitativ idealen Impedanz eines zugehörigen elektroakustischen Ersatzschaltbildes.

Um die Funktionalität von passiven, kapazitiv dominierten Wandlern zu überprüfen, wurde ein Messsystem entwickelt, welches die elektrische Impedanz im Frequenzbereich von 20 Hz bis 250 kHz misst. Hiermit wurden mehrere Hydrophone ohne und mit verschiedenen Defekten in Luft und Wasser vermessen. Aufbauend auf den Messwerten wurde untersucht, welche spektralen Auffälligkeiten in der Impedanz Rückschlüsse auf Wandlerdefekte geben können.

Die Erkenntnisse dieser Studie dienen als Grundlage zur Erstellung eines Systems zur frequenzabhängigen Funktionsprüfung von Hydrophonen.

• Binaural Reproduction of Signals captured in a reverberant Room with a Virtual Artificial Head
  M. Fallahi, M. Hansen, S. Doclo, S. van de Par, D. Püschel and M. Blau
[Abstract]

As an alternative to conventional artificial heads, a microphone array-based filter-and-sum beamformer, referred to as Virtual Artificial Head (VAH), can be used to synthesize the directivity patterns of individual HRTFs (Rasumow et al. JAES 2017). Fallahi et al. (DAGA 2017/18) proposed to calculate the beamformer filter coefficients by solving a constrained optimization problem, i.e. by minimizing a narrowband least-squares cost function subject to constraints on the spectral magnitude synthesis error and the mean White Noise Gain. So far, this method has been evaluated only for simulated microphone arrays in free-field conditions. Results showed that, when choosing a proper array topology and appropriately defined constraints, the VAH perceptually outperforms classical artificial heads for music content in the horizontal plane (Fallahi et al. AES/Tokyo 2018) with regard to overall audio quality. In this contribution, real recordings were performed with a prototype VAH in a reverberant environment, where sensor noise and positional stability of the microphones come into play, and reflections from azimuths and elevations different from those of the source(s) are present. It is investigated to which extent the parameters and constraints within the optimization problem need to be modified in order to achieve a perceptually convincing binaural sound reproduction.

• Zur optimalen Positionierung eines Vent-Mikrophons in akustisch offenen Hörsystemen – eine numerische Studie
  R. Roden, N. Wulbusch, A. Chernov, F. Denk and M. Blau
[Abstract]

Modern hearing systems are expected to offer various functionalities, e.g. aiding pathological hearing, in-ear monitoring, or providing augmented reality. This implies multiple simultaneous optimization targets for signal processing strategies, including sound pressure equalization together with feedback, noise and occlusion control. Ideally, the userexperience should match that of the open-ear scenario (acoustic transparency), plus specific enhancements. In order to approach all targets simultaneously, multiple in-ear microphones and drivers can be employed. In the current study, we investigate the problem of finding an optimal position for a ”vent” microphone that is placed inside the venting tube of the hearing system. Specifically, the transfer function from this microphone to the ear drum in the occluded ear should be minimally dependent on the position of external sources, which is a prerequisite for various signal processing strategies. To this end, we used the Finite Element Method (FEM) to compute transfer functions from external sources to the vent microphone and to the ear drum. By exploiting the reciprocity principle, a large number of external source positions could be considered in one run. Both commercial and custom FEM implementations were used. The resulting optimal positions are discussed for different outer ear and ear canal anatomies.

• Dynamische binaurale Auralisierung von Klassenraumakustik - Einfluss der Quellenrichtcharakteristik
  A. Budnik, H. Steffens, S.D. Ewert, S. van de Par and M. Blau
[Abstract]

In einer vorherigen Studie von Blau et al. (2018) wurde gezeigt, dass eine typische Klassenraumsituation durch dynamische, binaurale Auralisierung (im Originalraum mit Kopfhörer) nahezu identisch zu einer Originaldarbietung (über Lautsprecher im Raum) nachgebildet werden kann. Die besten Ergebnisse konnten dabei für Auralisierungen mit gemessenen, binauralen Raumimpulsantworten (BRIRs) erzielt werden, während Abstriche bei simulierten BRIRs zu konstatieren waren. Aufgrund der Rückmeldungen der Studienteilnehmer wurde vermutet, dass die Simulation der BRIRs verbessert werden könnte, wenn anstelle der in Blau et al. (2018) angenommenen, omnidirektionalen Richtcharakteristik der Quellen, die tatsächliche Richtcharakteristik verwendet wird. Zur Überprüfung dieser Vermutung wurde eine Probandenstudie mit 20 Teilnehmern durchgeführt. Diese sollten in einem Hörexperiment die Übereinstimmung zwischen binauraler Auralisierung und Lautsprecherdarbietung hinsichtlich fünf verschiedener Attribute (Halligkeit, Quellbreite, Quelldistanz, Schallquellenrichtung, Gesamteindruck) für sechs verschiedene BRIR-Sätze (ein Satz gemessene Kunstkopf-BRIRs, fünf Sätze simulierte BRIRs) bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Berücksichtigung der Quellenrichtcharakteristik zu einer besseren Bewertung als bei angenommener Omnidirektionalität führt.

Bleiholder, Stefan

• Auditory Assessment of Echo during Double Talk and Double Talk Distortions
  S. Bleiholder, J. Reimes and F. Kettler
[Abstract]

Unrestricted double talk capability is one of the key features for acoustic echo cancellation in hands-free devices. Typically, this is one of the most challenging performance requirements to be arranged, e.g., between suppliers and car manufacturers. Usually it is desired to have residual echo components completely removed from the uplink signal, and minimizing unwanted attenuation, disruption or distortion of the near-end speech under double talk conditions at the same time. However, current test methodologies in several measurement specifications do not correctly reflect human double talk perception - but these tests are mandatory for homologation of vehicles in some countries (e.g., eCall). As a basis for the investigation of new perceptual based double talk models several auditory tests were conducted. Since it is intended to simultaneously cover echo disturbance and double talk distortions both were included. A third-party listening test design as per ITU-T P.831 including five-point DCR ratings on a MOS scale was selected. The tests were carried out in a narrowband, wideband and super-wideband context under different disturbance scenarios. Preliminary results of this study are discussed in this contribution and future work is outlined.

Blickensdorff, Johannes

• Steigerung der Vorhersagequalität von elektrischen Antriebsgeräuschen
  J. Blickensdorff, I. Schiffer and M. Nichols
[Abstract]

In Kooperation mit der FAU Erlangen wird untersucht wie Geräusche elektrischer Antriebe im Automotive-Bereich so gestaltet werden können, dass sie von Fahrzeuginsassen als hochwertig oder sportlich empfunden werden. Auf Basis eines bereits existierenden Synthesemodells werden psychoakustische Parameter untersucht und in Hörversuchen auditiv bewertet. Dabei wird die Geräuschsynthese im Rahmen dieser Arbeit um Wind-, Reifenabroll- sowie Umrichtergeräusche erweitert, sodass diese in der nachfolgenden psychoakustischen Bewertung Berücksichtigung finden. Weiter werden NVH-relevante Eigenschaften der Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM), wie z. B. die Wicklungsart, berücksichtigt.

• Akustik-Herausforderungen und -Lösungen für elektrische Achsen
  M. Kurch, J. Blickensdorff, A. Holz and S. Satzinger
[Abstract]

Die Transformation von Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen zu solchen mit elektrischen Antrieben stellt eine Herausforderung für die Entwickler in der Automobilindustrie dar. Schaeffler adressiert diese Herausforderung mit seiner Strategie ”Mobilität für morgen”. Ein Fokusfeld dieser Strategie behandelt umweltfreundliche Antriebe, wie zum Beispiel elektrische Achsen. Eine Kernaufgabe in deren Produktentwicklungsprozess ist erfahrungsgemäß die Beherrschung der Akustik. Dabei müssen neben den Geräuschen des E-Motors und des Inverters auch die des Getriebes sowie deren subjektive Wahrnehmung fokussiert betrachtet werden. Aufgrund der fehlenden Verdeckung durch die Geräuschkulisse des Verbrennungsmotors können diese Geräusche deutlich in das Zentrum der Wahrnehmung des Anwenders rücken. Für die akustische Optimierung eines Getriebes und das Gesamtsystemverständnis müssen alle beteiligten dynamischen Anregungsmechanismen von E-Maschinen, Zahneingriffen, Überrollfrequenzen und Parameter wie Resonanzen der verbauten Wälzlager und Gehäuse, modale Effekte von Teil- und Gesamtsystem bis hin zu Ankopplungen an die umgebenden Fahrzeugstrukturen betrachtet werden. Die daraus resultierenden Anforderungen können mit zeitgemäßen numerischen und experimentellen Analysemethoden erfüllt werden. Der Vortrag stellt anhand aktueller elektrischer Achsantriebe Lösungsansätze für die obengenannten Herausforderungen dar. Es werden speziell die anwendungsspezifischen Merkmale der E-Achsen-Getriebe betrachtet.

Blumrich, Reinhard

• Einfluss turbulenter Anströmung und fahrzeugerregter Turbulenz auf das Windgeräusch im Fahrzeug
  D. Staron, M. Riegel, R. Blumrich and J. Wiedemann
[Abstract]

Die aeroakustische Entwicklung von Fahrzeugen findet vorrangig in Aeroakustik-Windkanälen bei stationärer Anströmung statt. Auf der Straße erfahren Fahrzeuge allerdings instationäre, turbulente Strömungsverhältnisse. Es resultieren Schwankungen des Windgeräuschs, die den subjektiven Eindruck der Insassen beeinflussen und somit bei der Fahrzeugentwicklung zu berücksichtigen sind. Da Straßenmessungen mangels Reproduzierbarkeit für gezielte Untersuchungen nur bedingt geeignet sind, werden Methoden zur reproduzierbaren Bestimmung des instationären Windgeräuschs entwickelt. Hierzu zählen quasistationäre Simulationsverfahren auf Basis von stationären Akustikmessungen im Windkanal und Strömungsmessungen auf der Straße sowie aktive Böengeneratoren. In diesem Beitrag werden die Methoden genutzt, um das instationäre Windgeräusch der Entstehung nach zu unterteilen und zu analysieren. Unterschieden werden Anteile aus der Turbulenz der Anströmung und aus fahrzeugerregter Turbulenz. Letztere wird durch die Geometrie des Fahrzeugs erregt, auch bei stationärer Anströmung. Mit steigender Modulationsfrequenz im Windgeräusch werden ein anteilig sinkender Einfluss der Anströmturbulenz und dementsprechend ein steigender Einfluss der fahrzeugerregten Turbulenz gefunden. Die jeweilige Bedeutung der Anteile für das Geräuschempfinden im Fahrzeug wird in einem weiteren Schritt untersucht.

• Bedeutung der Laufrad-Anströmung für die Aeroakustik eines Kfz-Kühlerlüfters
  M. Gollub, D. Gnannt, R. Blumrich, C. Semmler and J. Wiedemann
[Abstract]

In der Abkühlphase von Fahrzeugen aber auch im Ladebetrieb von Elektrofahrzeugen wird das Außengeräusch eines Kraftfahrzeugs vom Kühlerlüfter besonders deutlich dominiert. In diesen Betriebszuständen fehlen maskierende Geräusche, wodurch das Lüftergeräusch in den Vordergrund tritt. Besonders störend werden tonale Komponenten des Lüftergeräusches empfunden, die zudem auch pegelbestimmend sein können. In einem Prüfstandsaufbau, der die Einbausituation im Fahrzeug mit den strömungsmechanisch relevanten Bauteilen berücksichtigt, wurden die Ursachen der tonalen Komponenten eines Serienlüfters detailliert experimentell analysiert. Bei dem vorliegenden Lüfter, der schon übliche Maßnahmen zur Reduktion der Rotor-Stator-Interaktion aufweist, zeigte sich die Anströmsituation als effiziente Möglichkeit, tonale Komponenten zu reduzieren. Es wurde hierdurch ein deutlich angenehmeres Geräusch erreicht.

Boche, Simon

• Einfluss verschiedener Lagerung bei der experimentellen Bestimmung von Dämpfungswerten
  C.A. Geweth, S. Boche, K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Die Ursachenidentifikation bei eventuell vorhanden Abweichungen zwischen einem numerischen Modell und experimentellen gewonnen Daten kann sich nicht nur als zeitintensives, sondern auch als kostspieliges Unterfangen erweisen. Dabei lassen sich einzelne Eingangsparameter eines numerischen Modells nur über experimentelle Untersuchungen bestimmen. Von diesen für computergestützten strukturdynamischen Modell üblicherweise benötigten Eingangsparameter gehört die Dämpfung zu denen, welche sich nur mit einem vergleichsweise großen Aufwand bestimmen lassen. Ursächlich hierfür ist unter anderem das Problem, dass eine ideal frei-freie oder ideal feste Lagerung, anders als bei der numerischen Modellierung, in einem Experiment nicht realisierbar ist. Dies hat zur Folge, dass eine Beeinflussung der zu messenden Struktur durch die verwendete Lagerung nicht ausgeschlossen werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss verschiedener Möglichkeiten zur Lagerung von Proben auf die gemessen Dämpfungswerte untersucht. Dafür wurden verschiedene Strukturen unter unterschiedlichen Randbedingungen untersucht. Durch die mehrfache Wiederholung der einzelnen Messungen, erlauben es dabei Rückschlüsse auf dies Wiederholbarkeit der einzelnen Messungen zu ziehen. Aus den im Rahmen dieser Untersuchungen gewonnen Erkenntnisse werden Vorschläge zu der Reduzierung des Messaufwandes bei Dämpfungsmessungen abgeleitet.

Bodenstein, Max

• Calibration of a mobile hearing aid prototype and its validation: Towards transparent listening with commodity hardware
  M. Buhl, F. Denk, M. Bodenstein, N. Wiedemann, S. Jacobsen, M.R. Schädler and B. Kollmeier
[Abstract]

Mobile hearing aid prototypes running open-source software allow for immediate testing under field conditions, and easy distribution of algorithms. Besides low latency and acoustic feedback, an accurate calibration of the device is important for the validity of any experiments. Ideally, the listener would not perceive any difference between listening with and without the device, especially in level and tone colour (transparent listening).

To test if prototypes built of commodity hardware components can be calibrated out-of-the-box, dummy head recordings in approximated diffuse field conditions were conducted for five pairs of earphones with built-in microphones. Two average FIR compensation filters were derived that equalize the microphone and the response of the headphone at the eardrum appropriately. The obtained generic calibration was validated by measuring hearing thresholds of four normal hearing subjects.

The results show that the application of the generic calibration leads to about 2 dB higher variation between the hearing thresholds of the subjects than obtained by measuring the individual hearing thresholds in an open-ear, diffuse field condition (6 dB vs. 4 dB).

A remaining issue is to reduce the comb-filter effect at low frequencies, potentially possible by a suitable manipulation of the gain table.

Böhm, Michael

• Praktischer Umgang mit der ASR A3.7 bei schalltechnischen Planungen mit Hilfe von Simulationsberechnung
  M. Böhm
[Abstract]

Die Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A.3.7 vom Mai 2018 gelten für das Einrichten und Betreiben von Arbeitsstätten und Arbeitsplätzen in Arbeitsräumen, um Gefährdung und Beeinträchtigung für Sicherheit und Gesundheit von Beschäftigten durch Lärmeinwirkung bei A-bewerteten äquivalenten Dauerschallpegeln von weniger als 80 dB zu vermeiden. Hierzu werden für verschiedene Tätigkeitskategorien maximal zulässige Beurteilungspegel festgelegt und raumakustische Anforderungen an Büroräume, Räume in Bildungsstätten und ”sonstige Räume mit Sprachkommunikation” über einzuhaltende Nachhallzeiten, mittlere Absorptionsgrade und Pegelabnahmen je Abstandsverdopplung gestellt. Mit diesem Beitrag wird gezeigt, wie die Einhaltung vorgenannter Anforderungen durch geeignete softwaretechnische Strategien bereits in der Planungsphase geprüft werden kann. An praktischen Beispielen wird demonstriert wie der Einfluss der Layoutgestaltung und Raumausstattung auf die Kenngrößen der ASR planerisch beurteilt und somit optimiert werden kann.

Bös, Joachim

• Evidenzbasierte Modellierung von Schwingungssystemen
  C. Adams, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

Bei der evidenzbasierten Modellierung werden virtuelle Modelle, beispielsweise Differenzialgleichungen, unmittelbar aus Messdaten abgeleitet. Dabei kommen datenbasierte Algorithmen und maschinelles Lernen zum Einsatz. Für die evidenzbasierte Modellierung von Schwingungssystemen bieten sich vor allem symbolische Regression und spärliche lineare Regression an. Die evidenzbasierte Modellierung stellt eine völlig neue Art der Modellierung in den Ingenieurwissenschaften dar. Einerseits bieten die zuvor genannten Methoden großes Potenzial, um auch komplexe Schwingungsphänomene, wie beispielsweise Nichtlinearitäten, abzubilden. Andererseits kann dieses Potenzial in der Praxis nur ausgeschöpft werden, wenn die Methoden robust einsetzbar sind. Ziel dieses Beitrags ist es, das Potenzial evidenzbasierter Modellierung für die Analyse von Schwingungssystemen aufzuzeigen. Dazu wird beispielhaft die Schwingungsdifferentialgleichung (SDGL) eines diskreten Schwingungssystems mit spärlicher linearer Regression aus dem Zeitverlauf der freien Schwingungen rekonstruiert. Dabei werden verschiedene Funktionen wie beispielsweise Polynome und trigonometrische Funktionen für die spärliche lineare Regression verwendet und die rekonstruierte SDGL wird mit der tatsächlichen SDGL verglichen. Darüber hinaus werden auch die Einflüsse von künstlichem Messrauschen diskutiert. Es zeigt sich, dass evidenzbasierte Modellierung ein hohes Potenzial für die Analyse von Schwingungssystemen aufweist. Zukünftig muss jedoch die Unsicherheit evidenzbasierter Modelle analysiert und beherrscht werden, damit evidenzbasierte Modellierung auch in der Praxis Anwendung finden kann.

• Optimized acoustic design of inequidistant gearings
  P. Neubauer, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

In state-of-the-art gearings the teeth of a gearwheel are of exactly the same size and are positioned exactly with the same pitch. This leads to a periodic excitation of vibrations during the meshing process and, therefore, to tonal noise. Tonal noise is considered to be more annoying and more prominent than broadband noise. The research group SAM at TU Darmstadt developed an inequidistant gearing aiming at minimizing the overall sound pressure level, the tonality, and the annoyance of gear noise. This new kind of gearing is characterized by irregular tooth widths and irregular tooth pitches, leading to an irregular mesh and, therefore, to a less tonal noise. However, the potential to render every tooth of a gearwheel individually in its thickness and its pitch leads to a challenge in finding the optimal acoustic design. In this work, a method is presented to evaluate the noise of inequidistant gears using the results of a psychoacoustic listening test performed in previous works (DAGA 2018). This evaluation is used to perform an optimization process that comprises a combination of Monte Carlo and neighborhood search algorithms. The optimization method is applied to an exemplary automotive electric drive train.

• Entwicklung eines Messverfahrens zur Bestimmung der Strukturintensität von dünnwandigen und gekrümmten Strukturen
  N. Kleinfeller, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

Im Rahmen eines DFG-Forschungsvorhabens wird ein neues Messverfahren entwickelt, um die Strukturintensität (STI) an beliebig gekrümmten und dünnwandigen Strukturen mit Hilfe der 3D-Scanning-Laservibrometrie messtechnisch erfassen zu können. Es ist das Ziel, die numerisch ermittelte STI an komplexen realen Strukturen, z. B. an einer Pkw-Ölwanne, mit der experimentell ermittelten STI abgleichen zu können. Zu diesem Zweck wird eine vollständige Prozesskette von der Aufnahme der Messdaten und deren Weiterverarbeitung bis zur eigentlichen Berechnung der Zielgröße STI entwickelt. Im Sinne einer steigenden Komplexität der zugrundeliegenden Strukturen werden zunächst beliebige Balken und darauf aufbauend beliebige Schalen betrachtet. Im Rahmen dieses Beitrags wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem sich die STI an beliebig gekrümmten und dünnwandigen Strukturen auf Basis von Verschiebungsdaten berechnen lässt. Es wird eine verschiebungsbasierte Formulierung der STI-Gleichung für beliebige Balken- und Schalenstrukturen gezeigt, die die Basis des Messverfahrens bildet. Anschließend wird auf die konkrete Umsetzung des Berechnungsansatzes eingegangen. Für eine Validierung der Berechnungsmethode werden die Ergebnisse mit STI-Verläufen aus numerischen Simulationen verglichen. Zum Abschluss des Beitrags wird auf die Grenzen und die erzielbare Genauigkeit der Berechnung eingegangen. Im nächsten Schritt ist das Messverfahren zu validieren, indem mit Hilfe eines 3D-Scanning-Laservibrometers gewonnene reale Messdaten zur Berechnung der STI verwendet werden.

• Akustische Eigenschaften einer geometrisch unvollständig ähnlichen Getriebebaureihe
  C. Adams, J. Bös, K. Völker, M. Lutz and T. Melz
[Abstract]

Modellgesetze können in der Maschinenakustik eingesetzt werden, um das akustische Verhalten von Maschinenbaureihen zu analysieren. Dabei geht es weniger um eine exakte Vorhersage des akustischen Verhaltens als vielmehr um eine schnelle und zuverlässige Abschätzung. In diesem Beitrag werden die akustischen Eigenschaften einer Getriebebaureihe analysiert und die Modellgesetze der Getriebebaureihe hergeleitet. Die Getriebebaureihe ist geometrisch unvollständig ähnlich, d. h. die geometrischen Abmessungen werden mit unterschiedlichen Faktoren skaliert. Dadurch lässt sich das akustische Verhalten der Getriebebaureihe nur näherungsweise mit den Modellgesetzen abschätzen. Zunächst werden experimentelle Modalanalysen an drei Getriebegehäusen aus einer Getriebebaureihe durchgeführt und die Reihenfolge der Eigenschwingformen analysiert. Anschließend werden Finite-Elemente (FE)-Modelle der Getriebegehäuse aufgebaut und verifiziert, so dass die Reihenfolge der Eigenschwingformen mit der aus der experimentellen Modalanalyse übereinstimmt. Mit Hilfe der FE-Modelle wird das akustische Verhalten der Getriebebaureihe untersucht, wobei sowohl das Eigenverhalten als auch das Betriebsverhalten bei einer vorgegebenen dynamischen Anregungskraft betrachtet werden. Das Betriebsverhalten wird experimentell validiert, indem die Betriebsschwingformen eines Getriebegehäuses exemplarisch mit 3D-Laservibrometrie untersucht werden. Die Betriebsschwingform des gesamten Getriebegehäuses wird dabei aus drei separaten Einzelmessungen zusammengefügt. Im letzten Schritt werden Modellgesetze angewendet, um das akustische Verhalten eines Getriebegehäuses auf die beiden anderen Getriebegehäuse zu übertragen.

Bohne, Tobias

• Analyzing the Sound Propagation of Wind Turbines Based on Measured Acoustical and Meteorological Parameters
  S. Martens, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

Due to the current discussions regarding wind turbine noise, the sound propagation of wind turbines is an ongoing research topic. To fully understand the complex physical phenomena affecting sound propagation, measurements under real field conditions are necessary. Hence, an experimental campaign was carried out in 2017, lasting seven weeks as part of the research project ”WEA-Akzeptanz”.

In the campaign, three sound level meters were placed at various distances to a wind turbine to measure directivity and horizontal sound propagation characteristics. Sound pressure levels, 1/3-octave bands and audio were recorded at each measurement point. A standard 90 mm windscreen as well as a 220 mm secondary windscreen were used to reduce the wind-induced noise during measurements. Extensive meteorological measurements were conducted simultaneously monitoring the meteorological parameters during the campaign. Several devices including i.e. 3D sonic anemometers were installed on a 10m-meteorological mast. Moreover, a sodar was used to measure the vertical wind-profile up to 180 m at specific days. In this contribution, the setup of the measurement campaign will be shown in detail. Additionally, the first results regarding the dependence of acoustical, meteorological and wind turbine parameters will be discussed.

• Modellgestützte Untersuchung der Blasenbildung und des Übertragungsverlusts eines offshore eingesetzten Blasenschleiers
  T. Bohne, T. Grießmann and R. Rolfes
[Abstract]

Der Ausbau der Offshore-Windenergie ist mit einer deutlichen Lärmbelastung der Meeresumwelt verbunden. Der Blasenschleier ist dabei eines der am häufigsten verwendeten Systeme, um die Belastung, die insbesondere auf die Rammung der Gründungspfähle zurückzuführen ist, in den gesetzlich festgelegten Grenzen zu halten. Die Größe der Luftblasen stellt dabei ein entscheidendes Kriterium für die Wirksamkeit des Blasenschleiers dar. Auf Grund der anspruchsvollen Umgebungsbedingungen existieren keine direkten Messungen der Blasengrößenverteilung. Es wird daher ein physikalisch basiertes Modell vorgestellt, das es ermöglicht die Blasengrößenverteilung im Blasenschleier in Abhängigkeit des Düsendurchmessers und des Düsenabstands zu bestimmen. Die so gewonnene Blasengrößenverteilung stellt die Grundlage für die Berechnung des Übertragungsverlusts des Blasenschleiers dar. Im Rahmen des Vortrags werden die Blasengrößenverteilung und der zugehörige Übertragungsverlust für verschiedene Düsenschlauchkonfigurationen vorgestellt.

• Beurteilung der Auswirkung der atmosphärischen Turbulenz auf die Schallausbreitung auf Grundlage einer Parameterstudie
  J. Hörmeyer, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

Im Rahmen des Projektes ”WEA-Akzeptanz: Von der Schallquelle zur psychoakustischen Bewertung” wird ein numerisches Schallausbreitungsmodell entwickelt, welches die komplexen atmosphärischen Umgebungsbedingungen berücksichtigt. Eine geeignete numerische Methode für ein atmosphärisches Schallausbreitungsmodell ist die auf der Helmholtz-Gleichung basierende CNPE- (Crank Nicolson Parabolic Equation) Methode.

Eine Umgebungsbedingung mit maßgeblichem Einfluss auf die Schallausbreitung in der Atmosphäre ist die atmosphärische Turbulenz. Diese wird durch zeitliche Fluktuation der Temperatur und der Windgeschwindigkeit beschrieben und hat zur Folge, dass Schallwellen an turbulenten Wirbeln gestreut und vom ursprünglichen Ausbreitungsweg abgelenkt werden. Die Auswirkung dieser Schallstreuung auf die Schallausbreitung ist von Parametern wie beispielsweise der Turbulenzintensität, der Größe von turbulenten Wirbeln sowie der Anzahl an wiederholten und gemittelten Simulationen abhängig.

Durch zufällig generierte Fluktuationen von Temperatur und Windgeschwindigkeit kann die atmosphärische Turbulenz in die CNPE-Methode implementiert werden. In dieser Arbeit wird eine Parameterstudie durchgeführt, mit der Motivation, den Einfluss der zuvor genannten Parameter auf die Schallausbreitung beurteilen zu können. Anschließend kann bewertet werden, welche Parameter eine vergleichsweise hohe Sensitivität aufweisen. Dies stellt die Grundlage für eine Modellanpassung im Zuge der Validierung des Schallausbreitungsmodells mit realen meteorologischen Daten dar.

Boonen, Rene

• Measurement of the Four Pole Matrix of a Sample in a Transmission Tube
  R. Boonen
[Abstract]

A transmission tube has been developed to measure the four pole matrix of a sample of absorbing material. The electrical analogy of a sample in a transmission tube can be considered as a T-equivalent circuit of three impedances, two in series and one in parallel. As consequence, three measurements with three different closing impedances needs to be carried out. From these measurements, a set of equations will result from which the three impedances of the T-equivalent circuit can be determined in real and imaginary parts in terms of frequency. Once these impedances are known, any four pole matrix, such as the transfer or the scattering matrix, of the sample can be set up. The method has been validated by measurements of several sample combinations in the impedance tube. A good agreement has been established between transmission tube and impedance tube measurements in a range of 40Hz-4kHz.

Bornmann, Peter

• Modellbasierte und experimentelle Charakterisierung von intensiven Ultraschall-Stehwellenfeldern für die Zerstäubung hochviskoser Flüssigkeiten
  P. Dunst, T. Hemsel, P. Bornmann, W. Littmann and W. Sextro
[Abstract]

Bisher ist die Zerstäubung von Flüssigkeiten mittels Ultraschall auf niederviskose Fluide begrenzt, da Systeme für hochviskose Flüssigkeiten aufgrund ihres geringen Durchsatzes oder den hohen Kosten nicht marktfähig sind. Bei der Herstellung von feinen Polymerpulvern oder der Zerstäubung von hochviskosen Klebstoffen werden hohe Schalldrücke benötigt, die nur in gut abgestimmten Stehwellenfeldern erreicht werden. Aktuelle Forschungen konzentrieren sich daher auf die Entwicklung von Systemen, die in einem großen Arbeitsraum bei hoher Effizienz und niedrigen Kosten maximale Schalldrücke erzeugen. Als Alternative zu leistungsstärkeren Ultraschallwandlern kann die Optimierung der Randbedingungen des akustischen Stehwellenfeldes ebenfalls zu höheren Schalldrücken führen. Eine Optimierung von Reflektor- und Sonotrodengeometrie stellt sicher, dass einerseits weniger Schallwellen aus dem Prozessraum entweichen und andererseits keine Auslöschungen durch Interferenz auftreten. Dieser Beitrag zeigt zunächst die modellbasierte Optimierung eines Ultraschall-Stehwellensystems mithilfe eines linearen Modells. Zur Validierung der Modellergebnisse werden Schallfelder mithilfe des Prinzips der Refraktovibrometrie sowie mit Mikrofonen vermessen. Die in intensiven Schallfeldern auftretenden Nichtlinearitäten werden untersucht und die Abweichungen zur Modellvorhersage diskutiert. Durch Zerstäubungsversuche mit repräsentativen Testfluiden werden abschließend die Auswirkungen der Schallfeldoptimierung auf resultierende Tröpfchengrößen und damit das Potential des modellbasierten Systementwurfs gezeigt.

Bräunig, Jan

• Vergleich der Ansätze von numerischer und experimenteller Bestimmung der Körperschallintensität an einfachen Strukturen sowie deren messtechnische Herausforderungen
  J. Bräunig, E. Hensel and M. Pedro
[Abstract]

Eine Reduktion der Schallemission technischer Strukturen kann beispielsweise durch systematische Beeinflussung der Körperschallübertragung effektiv realisiert werden. Passive Möglichkeiten stellen dabei Dämpfungsschichten oder Rippen dar. Für eine effektive Umsetzung dieser fertigungstechnisch aufwendigeren und gewichtsbringenden Maßnahmen sollte die Kenntnis über die Verteilung und Strömung der Körperschallenergie innerhalb des Bauteils möglichst mit hoher Auflösung von Ort und Intensität vorliegen. Dieser Beitrag vergleicht verschiedene Ansätze zur numerischen und experimentellen Bestimmung der Körperschallintensität, wobei der Schwerpunkt auf der Verarbeitung von Messdaten eines 3D-Laserscanning-Vibrometers und dem Abgleich mit einem Finite-Elemente-Modell liegt. Aufgrund der in den Vorarbeiten aufgetretenen messtechnischen Herausforderungen bezüglich Signal-Rausch-Abstand für die erfassten in-plane-Komponenten, werden Maßnahmen zur Verbesserung der Ergebnisgenauigkeit diskutiert. Der Vergleich der Methoden erfolgt zunächst am Beispiel einer einfachen Struktur, einer frei schwebenden dünne Platte, die von einem elektrodynamischen Shaker angeregt wird. Nach der Beschreibung und Diskussion der einzelnen Ansätze sowie der erzielten Ergebnisse wird ein Ausblick hin zur Analyse und Herausforderungen an komplexeren Körpern gegeben.

Brand, Thomas

• Spatial-temporal integration of speech reflections
  J. Rennies-Hochmuth, A. Warzybok, T. Brand and B. Kollmeier
[Abstract]

In reverberant rooms speech is reflected at boundaries and objects and superimposes with the direct sound, thus creating a complex pattern of temporally delayed, spectrally modified and spatially distributed copies of the direct sound. The fundamental assumption of standard measures and models employed to predict speech intelligibility is that reflections arriving briefly after the direct sound can be integrated and are, hence, useful for speech intelligibility, while reflections arriving later than about 50 to 100 ms after the direct sound are detrimental. This assumption was challenged in a series of experiments within this study by systematically varying the energetic, temporal and binaural properties of direct sound, the reflections, and a stationary noise masker. Speech reception thresholds were measured in normal-hearing listeners. In conditions where either energy or binaural information favor the early components of the room impulse response (RIR), the data confirm that adding reflections with delays beyond a critical time window cannot be perfectly integrated. However, in conditions where the later RIR components are favorable in terms of energy or binaural information, the auditory system appears to ignore the early components and exploit the late components instead. This cannot be modeled by any current speech intelligibility prediction models.

Brandenburg, Karlheinz

• Technical Requirements for a Personalized Auditory Reality
  K. Brandenburg, E. Cano, F. Klein, T. Köllmer, H. Lukashevich, A. Neidhardt, J. Nowak, U. Sloma and S. Werner
[Abstract]

At DAGA 2018, we introduced the concept of a Personalized Auditory Reality (PARty), a new research field that investigates methods for manipulation of acoustic surroundings. Within such an auditory reality, users would be able to freely move around, modify their acoustic scene by enhancing relevant sounds, suppressing irrelevant ones, or adding new ones. The perceived acoustic environment will follow the paradigm of augmented and mixed realities where sounds from actual surroundings are edited and combined with added sound sources. In order to accomplish the main tasks of PARty via a wearable device, a number of requirements need to be met. This contribution outlines necessary characteristics of both hardware and software components. We see, among others, the following questions: Which existing components and systems can be used? How do we measure the quality of prototypes? What computing power is available? A closer look is taken for some of the key components of a PARty system: Decomposing a real-world acoustic scene with the help of a small microphone array, real-time object classification and integration of virtual sound sources in the actual environment.

Brandner, Manuel

• Real-Time Calculation of Frequency-Dependent Directivity Indexes in Singing
  M. Brandner, A. Sontacchi and M. Frank
[Abstract]

Directivity of speech and singing is primarily determined by the physiology of a person and therefore by the head size, torso dimensions and posture. Previous works have concluded that in singing only the intentional spectral (due to the singer’s formant) defines the directionality of a singing in an room acoustical sense. Nevertheless, our work has investigated the singing technique of a classical singer while singing at steady pitch for one specific vowel which is in contrast to average over several words. This paper shows the results of a real time analysis of 64-channel recordings made with a spherical microphone setup to identify the variations in directivity in singing due the change of the singing technique. We calculate the directivity indexes in real-time evaluated at the fundamental frequency and its harmonics to gain robust information. The short-term data is then compared to results calculated from long-term averaged spectra.

• Perceptual Evaluation of Spatial Resolution in Directivity Patterns
  M. Frank and M. Brandner
[Abstract]

The perceptual evaluation of differences in measured directivity of sound sources in regard to spatial resolution is still an on-going research. Although high-resolution measurement setups and data exist, less expensive measurements with lower resolution and lower number of microphones may already ensure plausible perceptual reproduction in a virtual environment. It is yet not clear how detailed the directivity information has to be captured and reproduced for plausible playback. This paper approaches the question by a listening experiment in a virtual environment with generic directivity patterns. The experiment compares different spatial resolutions (spherical harmonic orders) of the directivity patterns for various virtual listening positions and source signals. The virtual environment employs a higher-order image source model and binaural, dynamic Ambisonic playback.

Braren, Hark

• Kleinste wahrnehmbare Unterschiede in der HRTF-Rekonstruktion aus Hauptkomponenten auf Basis von anthropometrischen Abmessungen
  S. Doma, H. Braren and J. Fels
[Abstract]

Für die subjektive Evaluierung von Außenohrübertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) wurde am Lehr- und Forschungsgebiet für Medizinische Akustik (Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen University) ein Demonstrationstool entworfen, das drei Methoden der HRTF-Individualisierung integriert. Darin können verschiedene Parameter in den Algorithmen verändert und die daraus resultierenden auditiven Unterschiede in virtuellen akustischen Szenen hörbar gemacht werden. Wichtige Parameter sind hier anthropometrische Daten von Kopf und Pinna, die in dem Demonstrationstool in diskreten Schritten einstellbar sind. Eines der Verfahren, das HRTFs als gewichtete Summe von Hauptkomponenten rekonstruiert, wurde in einem Hörversuch näher untersucht. Kleinste wahrnehmbare Unterschiede (just noticable differences, JNDs) von vier anthropometrischen Abmessungen wurden bestimmt, die in die Schätzung der entsprechenden Gewichte einfließen. Unterschiede zwischen JNDs für Kopf- und Pinna-Abmessungen, zwischen der Sensitivität auf Vergrößerung und Verkleinerung von Parametern, sowie eine Abhängigkeit der JNDs von den eigentlichen Abmessungen des Probanden wurden untersucht. Dabei ließ sich eine starke Korrelation zwischen der Kopftiefe der Probanden und entsprechenden JNDs feststellen. Aus den Ergebnissen wurden geeignete Schrittweiten für die im Tool einstellbaren Parameter abgeleitet.

Brauchler, Alexander

• Experimentelle und numerische Untersuchung des Einflusses realistischer Randbedingungen auf Saitenschwingungen
  A. Brauchler, P. Ziegler and P. Eberhard
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die transiente Schwingung einer unter realistischen Bedingungen angeregten Gitarrensaite experimentell und numerisch in beiden transversalen Polarisationen untersucht. Die frequenzabhängige Dämpfung und geeignete Anfangsbedinungen für die numerische Simulation werden im Experiment identifiziert. Ein besonderes Augenmerk wird auf die äußerst realistische Modellierung der Randbedingungen an Steg und Sattel der Gitarre und deren Einfluss auf die Schwingung der Saite gelegt. Zu diesem Zweck wird ein experimenteller Aufbau vorgestellt, der aus einer einzelnen, über zwei Sättel gespannten Saite, einem automatisierten Anregemechanismus und zwei Laser-Doppler-Vibrometern besteht. Mit dem Anregemechanismus wird die Saite reproduzierbar mit einer realistischen Zupfbewegung angeregt. Zwei Laser-Doppler-Vibrometer werden dazu verwendet, die Schwingung der Saite in der horizontalen und vertikalen Polarisation zu messen. Die reproduzierbare Anregung macht es möglich die Schwingung an mehreren Stellen zu messen und somit Anfangsbedingungen, die aus Auslenkung und Geschwindigkeit bestehen, für die gesamte Saite zu identifizieren. Ein nichtlineares Finite Elemente Modell der Saite wird vorgestellt, das mit identifizierter Dämpfung und Anfangsbedingungen aus dem Experiment die transiente Schwingung der Saite sehr gut approximiert. Des Weiteren werden kleine Frequenzunterschiede und die Verkopplung zwischen der horizontalen und der vertikalen Polarisation der Schwingung untersucht. Sie können auf einen Einfluss des Sattels auf die Saitendynamik zurückgeführt werden.

Brezas, Spyros

• Further considerations on theoretical applications on the sound power substitution method
  S. Brezas, M. Schmelzer and V. Wittstock
[Abstract]

The characterization of sound sources is based on their emission and is quantified by sound power. In broadband analysis the sound power frequency range is limited to frequencies between 50 Hz and 20 kHz, at most. The traceability for the sound power in free- field conditions is suggested as the tool to extend the usable frequency range in sound power measurements. A previous study presented the influential factors of the theoretical implementation of the substitution method, which is a key component for traceability. Further analysis is discussed in the present study. After optimizing the computational needs for the calculations, the substitution method was applied to various configurations. Different source orders were taken into consideration. The sources were positioned in different geometries of different impedances and the substitution was performed in order to project realistic sound power measurements.

Brinkmann, Fabian

• The PIRATE: An anthropometric earPlug with exchangeable microphones for individual reliable acquisition of Transfer functions at the ear canal entrance
  F. Denk, F. Brinkmann, A. Stirnemann and B. Kollmeier
[Abstract]

Measurements of Head-Related Transfer Functions and Headphone Transfer Functions require positioning a microphone at the (conventionally blocked) ear canal entrance. The common approach is to modify foam earplugs or silicone domes that are easily inserted into different ears to accommodate a microphone. However, the soft tissue results in a poorly defined fit in the individual ear, as well as a poor stability and repeatability between insertions. The best option would be individually made earplugs, which are, however, expensive and tedious to make. We present an open design of anthropometric earplugs for measurements at the blocked ear canal entrance that provide a deep, tight and reproducible fit in virtually all human ears. The outer shape is available in 5 sizes and was designed based on the statistical analysis of several hundred ear canal scans. The earplug design includes a recess to accommodate a MEMS microphone. Thus, the same microphone can be conveniently used in different earplugs without losing any accuracy, and the microphone can be removed for calibration. The 3D models are made freely available. From these, the earplugs can be 3D printed in silicone with only minor manual working steps necessary.

Brodersen, Michael

• Sprachsignalentzerrung für einen Kunstkopf mit zeitveränderlichem Resonanzvolumen
  T. Hübschen, A. Wilbrandt, M. Brodersen and G. Schmidt
[Abstract]

Bei der anwendungsnahen Evaluierung von Sprachkommunikationssystemen ist es üblich einen Kunstkopf zur Wiedergabe des Quellsignals zur verwenden. Solch ein Kunstkopf ist klassischerweise statisch, das heißt der Mund bewegt sich nicht und auch eine Atmung wird vom Kunstkopf nicht simuliert. Für Anwendungen wie die Evaluierung der Kommunikationseinheiten von Atemschutzmasken ist es jedoch unabdinglich den Kunstkopf zusätzlich atmen zu lassen, da ein signifikanter Teil der in Atemschutzmasken implementierten Signalverarbeitung speziell darauf ausgerichtet ist, natürliche und durch den Luftstrom in der Maske hervorgerufene Atemgeräusche zu unterdrücken. Wird die Atmung durch den Anschluss eines Blasebalgs an einen modifizierten Kunstkopf simuliert, so ist allerdings zu beobachten, dass klassische Ansätze zur Entzerrung des Sprachsignals nur suboptimale Ergebnisse liefern. Dies ist mitunter durch die zeitveränderliche Anpassung des Resonanzraumes zu begründen. Für diesen konkreten Fall wird in diesem Beitrag ein neues zeitvariantes Entzerrverfahren als Alternative gegenüber konventionellen zeitinvarianten Verfahren vorgestellt.

Brümann, Klaus

• Performance Comparison of Single Channel Speech Enhancement Using Speech-Distortion Weighted Inter-Frame Wiener Filters
  K. Brümann, D. Fischer and S. Doclo
[Abstract]

Most single-microphone speech enhancement algorithms in the short-time Fourier transform (STFT) domain assume that neighbouring speech STFT coefficients are uncorrelated over time and frequency. Consequently, a commonly used approach is to apply a (real-valued) Wiener gain to each noisy STFT coefficient independently. Alternatively, exploiting the speech correlation between present and past time frames results in a complex-valued filter which is applied to the noisy STFT coefficients. Several single-microphone inter-frame speech enhancement algorithms have been derived, such as the inter-frame Wiener filter (IFWF) and the inter-frame minimum variance distortionless response filter. To provide a trade-off between noise reduction and speech distortion, real-valued and complex-valued speech-distortion weighted (SDW)-IFWFs have been derived which differ in their assumptions about the speech and noise correlation matrices. In this contribution, we analyze the influence of the trade-off parameter for three real-valued SDW-IFWF implementations in a low-delay filter bank architecture. For different speech and noise signals and signal-to-noise ratios, we compare the performance of the SDW-IFWFs with the standard Wiener gain in terms of objective performance measures for speech quality and intelligibility using practically feasible estimators for the required quantities.

Bschorr, Oskar

• Eigenwerte von 1D-Stäben mit variablem Querschnitt nach dem Impulskonzept
  O. Bschorr and H.-J. Raida
[Abstract]

Bei homogenen, zylindrischen Stäben liefern die kräftebasierte und die impulsbasierte Wellengleichung identische Lösungen [1]. Bei einem variablem Stabquerschnittsverlauf zeigen die Konzepte im oberen Frequenzbereich asymptotische Übereinstimmung, im unteren Frequenzbereich treten Unterschiede auf. Während bei dem Impulskonzept die Wellengeschwindigkeit c = √ (E/ρ) dem Lokalitätsaxiom entsprechend nur von der lokalen Dichte ρ und dem lokalem Elastizitätsmodul E abhängt, kommt es beim Kräftekonzept zu einer zusätzlichen, nicht-lokalen Abhängigkeit von der Stabkontur. Die c-Konstanz des Impulskonzepts erlaubt eine einfache, einheitliche Beschreibung der Eigenwerte von endlichen, homogenen Stäben. Das Kraftkonzept hingegen erfordert für jede Stabkontur eine individuelle Integral-lösung 2. Ordnung. Ein weiterer Aspekt ist, dass die kräftebasierte Wellengleichung das Geschwindigkeitsquadrat c² enthält, das gleichzeitig zwei gleichwertige Wellenausbreitungsrichtungen c = {+c und -c} vorsieht, und daher eine ”TWO-WAY WAVE EQUATION” darstellt [2]. Da dieser Gleichungstyp bei der Berechnung der Wellenausbreitung in komplexen Medien (Seismik) irreguläre Phantom-Effekte aufweist, wurden mathematische Abhilfen (beispielsweise Richtungsfilter) konstruiert. Dagegen handelt es sich bei der impulsbasierten Wellengleichung 1. Ordnung - formal - um die in der Seismik seit Jahrzehnten eingesetzte, lediglich symbolisch abgeleitete ”ONE-WAY WAVE EQUATION”. // [1] Konventionelles Kräftegleichgewicht versus hypothetisches Impulsgleichgewicht, Raida/Bschorr, DAGA 2018, S.828-832; [2] A comparison between one-way and two-way wave-equation migration, Mulder/Plessix, Geophysics 2004,69(6),1491-1504 (http://hjraida.de/Mulder_Plessix_2004.pdf)

• Akustische Strahlungskräfte nach dem Impulskonzept
  O. Bschorr
[Abstract]

Bei Luft- und Körperschall spielt der Strahlungsdruck von Größe und Anwendung her eine untergeordnete Rolle. Eine bekannt gewordene Anwendung betrifft die Manipulation von Proben im schwerefreien Raum. Der großen Wellenleistung und der kleinen Geschwindigkeit wegen ist der Strahlungsdruck bei Wasserwellen sehr viel mächtiger: Bei einer wellenabsorbierenden Uferlinie verursacht dieser eine anlandige Kraft auf das Treibgut und trägt so zur Selbstreinigung der Meere bei. - Von der Theorie her sind die materialbedingten Strahlungskräfte weitgehend bekannt und tabelliert. Aufgabe ist, die rein konvektiven Strahlungskräfte von Longitudinalwellen nach dem hypothetischen Impulskonzept zu bestimmen und mit den Ergebnissen nach dem konventionellen Kraftkonzept zu vergleichen. Das Impulskonzept liefert bei einer Energiedichte e [J/m^3] und der Wellenrichtung t [-] ein Tensorpotential Q = ett und damit eine Strahlungskraft f = div Q [N/m^3] im Innern und einen Strahlungsdruck p = Div Q [Pa] an den Grenzflächen des Wellenleiters. Um mit dem Kräftekonzept auf dasselbe Ergebnis zu kommen war eine zusätzliche, heuristische Annahme notwendig.

Buchegger, Blasius

• In situ – Qualitätskontrolle einer Lärmschutzwand unter Verwendung einer Schallintensitätssonde
  G. Luckinger and B. Buchegger
[Abstract]

Die akustischen Eigenschaften von Lärmschutzwänden werden vorwiegend durch die Absorption und die Schalldämmung beschrieben. Diese Eigenschaften können beispielsweise durch messtechnische Untersuchungen im Labor bestimmt werden. In der Praxis gilt es dann, die akustische Wirksamkeit der baulichen Ausführung und der verwendeten Materialien sicherzustellen. Aktuelle Messverfahren zur Überprüfung der Eigenschaften von Lärmschutzwänden im Feld erfordern teils jedoch einen hohen Messaufwand, beispielsweise aufgrund der zu verwendenden hohe Kanalanzahl und der hierzu notwendigen Verkabelung.

In diesem Beitrag wird die Verwendung einer Schallintensitätssonde als Messmittel aufgezeigt, mit der sich nicht nur die Schallintensität, sondern auf Grund der hohen Phasengenauigkeit die Absorption und die Schalldämmung einer Lärmschutzwand bestimmen lässt.

Buck, Markus

• A Study on LCMV Filtering for Crosstalk Cancellation in a Distributed Microphone Environment
  F. Derr, J.-P. Janssen, S. Graf, M. Buck and T. Wolff
[Abstract]

Speech-driven applications in automotive environments often utilize distributed microphones to capture the speech of all passengers and minimize crosstalk. A Multiple Input Multiple Output processing with minimal crosstalk is desirable to enable seat-dedicated hands-free telephony as well as seat-dedicated voice control. To this end different signal processing methods can be applied. In this paper Linearly Constrained Minimum Variance (LCMV) processing is compared to a Minimum Variance Distortionless Response design. The latter is implemented in the well-known Generalized Sidelobe Canceller structure that targets on minimizing the overall crosstalk power. In contrast, the LCMV approach cancels the different crosstalk components explicitly. Both approaches are compared in terms of their maximum possible crosstalk cancellation gain. Furthermore, temporal adaptation effects are analyzed in single- and multi-talk scenarios.

Budnik, Armin

• Dynamische binaurale Auralisierung von Klassenraumakustik - Einfluss der Quellenrichtcharakteristik
  A. Budnik, H. Steffens, S.D. Ewert, S. van de Par and M. Blau
[Abstract]

In einer vorherigen Studie von Blau et al. (2018) wurde gezeigt, dass eine typische Klassenraumsituation durch dynamische, binaurale Auralisierung (im Originalraum mit Kopfhörer) nahezu identisch zu einer Originaldarbietung (über Lautsprecher im Raum) nachgebildet werden kann. Die besten Ergebnisse konnten dabei für Auralisierungen mit gemessenen, binauralen Raumimpulsantworten (BRIRs) erzielt werden, während Abstriche bei simulierten BRIRs zu konstatieren waren. Aufgrund der Rückmeldungen der Studienteilnehmer wurde vermutet, dass die Simulation der BRIRs verbessert werden könnte, wenn anstelle der in Blau et al. (2018) angenommenen, omnidirektionalen Richtcharakteristik der Quellen, die tatsächliche Richtcharakteristik verwendet wird. Zur Überprüfung dieser Vermutung wurde eine Probandenstudie mit 20 Teilnehmern durchgeführt. Diese sollten in einem Hörexperiment die Übereinstimmung zwischen binauraler Auralisierung und Lautsprecherdarbietung hinsichtlich fünf verschiedener Attribute (Halligkeit, Quellbreite, Quelldistanz, Schallquellenrichtung, Gesamteindruck) für sechs verschiedene BRIR-Sätze (ein Satz gemessene Kunstkopf-BRIRs, fünf Sätze simulierte BRIRs) bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Berücksichtigung der Quellenrichtcharakteristik zu einer besseren Bewertung als bei angenommener Omnidirektionalität führt.

Bühlmann, Erik

• Langzeitverhalten lärmmindernder SMA-Decken
  R. Wehr, A. Fuchs and E. Bühlmann
[Abstract]

Zur Reduktion des Reifen/Fahrbahngeräusches werden in großem Maß lärmarme dichte und semidichte Fahrbahndeckschichten genutzt. Während diese eine gute Wirksamkeit zu Beginn ihrer Liegedauer zeigen, nimmt die lärmmindernde Wirkung mit zunehmendem Alter ab. Um dieses Alterungsverhalten zu analysieren, wird im vorliegenden Paper dazu die Erhebung einer umfassenden Datengrundlage mittels des CPX-Verfahrens (ISO 11819-2) gezeigt. Die Daten werden dazu mit Informationen zum Deckschichttyp, dessen Altersstruktur und Befahrungsstärke verbunden und daraus ein Modell des Alterungsverlaufs erstellt, welches mit Vorbeifahrtsmessungen nach ISO 11819-1 verglichen wird. Ebenfalls werden Korrelationen mit Texturmessungen gezeigt, welche gemeinsam mit den CPX-Messungen durchgeführt wurden.

• Strategie zur erfolgreichen Anwendung von leisen Straßenbelägen im Innerortsbereich
  T. Saurer, H. Gloor, D. Milo and E. Bühlmann
[Abstract]

Leise Strassenbeläge stellen eine effektive Lärmschutzmassnahme an der Quelle dar und kommen in der Schweiz auch im Innerortsbereich häufig zur Anwendung. Da sich die spezifischen Eigenschaften von leisen Belägen deutlich von denjenigen konventioneller Strassenbeläge unterscheiden, ergeben sich Auswirkungen auf die Finanzplanung, die Werterhaltungs- und Unterhaltsstrategie sowie auf die internen Abläufe der Tiefbauämter. Eine erfolgreiche Anwendung von leisen Strassenbelägen als Lärmschutzmassnahme setzt voraus, dass der Lärmschutz tief in die Strategie eines Tiefbauamtes verankert wird und in die Budgetierung und die Prozesse einfliesst. Am Beispiel des Kantons Aargau wird aufgezeigt, welche Schlüsselfaktoren für eine erfolgreiche Etablierung von leisen Strassenbelägen als Lärmschutzmassnahme beachtet werden müssen. Der vorliegende Beitrag untersucht die finanziellen Auswirkungen, sowie Folgen auf die Planung, die Realisierung und den Unterhalt von Strassen. Des Weiteren werden Konzepte für die Erfolgskontrolle zur Überprüfung der geforderten Wirksamkeit vorgestellt. Der Beitrag zeigt auf, wie leise Strassenbeläge erfolgreich in der Strategie eines Tiefbauamtes integriert und als Lärmschutzmassnahme etabliert werden können.

• Widerstandsfähigkeit von semi-dichten Asphalten bei erhöhter Beanspruchung durch schwere Fahrzeuge
  F. Schlatter, H. Gloor, D. Milo and E. Bühlmann
[Abstract]

Die lärmreduzierenden Eigenschaften von semi-dichten Asphalten (SDA), die bevorzugte Bauweise von leisen Strassenbelägen in der Schweiz, werden oftmals durch kleinere Korngrössen erzielt. Die kleinen Korngrössen können aber zu einer geringeren Widerstandfähigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen führen. Ziel dieser Studie ist es, zu ermitteln inwiefern erhöhte Beanspruchungen negative Auswirkungen auf SDA haben und ob allenfalls auf spezifischen Abschnitten mit höheren mechanischen Belastungen auf andere Bauweisen zurückgegriffen werden muss. Hierzu werden auf einer repräsentativen Strecke drei Abschnitte mit unterschiedlichen mechanischen Belastungen verglichen (Abbiegen, Beschleunigen, konstante Fahrweise). Dabei werden die Veränderungen der Oberflächentextur (LCMS-Laser), die Porenzugänglichkeit (Luftströmungswiderstand) und die Lärmminderung (CPX) erhoben und verglichen. Erste Ergebnisse zeigen, dass gleichmässig fahrende schwere Fahrzeuge kaum Auswirkungen auf die Oberflächenbeschaffenheit des Asphalts haben, dass Beschleunigungen nur zu geringfügigen bis mässigen Belastungen führen und dass die stärksten Auswirkungen bei abbiegenden LKWs beobachtet werden. SDA mit kleinen Korngrössen können somit grundsätzlich auf Strecken mit vielen LKW angewendet werden. Allerdings sollten bei stark befahrenen Kreuzungen mit abbiegenden schweren Fahrzeugen widerstandsfähigere Rezepturen in Erwägung gezogen werden.

• Reinigung von semi-dichten Asphalten zur Erhaltung der akustischen Leistung
  V. Roth, H. Gloor, D. Milo and E. Bühlmann
[Abstract]

Semi-dichte Asphalte (SDA) dienen in der Schweiz als etablierte Lärmschutzmassnahe im Innerortsbereich. Bekannte Alterungsprozesse bei SDA, wie beispielsweise Verstopfungen der von der Oberfläche zugänglichen Poren, führen zu einer Abnahme der akustischen Wirkung. Diese Untersuchung ermittelt, ob und wie sich die (akustische) Lebensdauer eines lärmabsorbierenden Belags mittels verschiedener Reinigungsmassnahmen verlängern lässt. Hierzu werden auf vorbestimmten Abschnitten die auftretenden Verschmutzungsarten dokumentiert und die akustischen Auswirkungen von unterschiedlichen Reinigungsverfahren und -zyklen untersucht (Vorher/Nachher-Messung CPX). Zudem wird anhand von Wasserdurchflussmessungen eine allfällige Veränderung der Porenzugänglichkeit ermittelt. Erste Ergebnisse zeigen, dass sich Oberflächenschmutz gut entfernen lässt und lokal eine positive Wirkung von 1 bis 2.5 dB ergibt, während sich tief eingedrungener Schmutz in den SDA nur schwerlich entfernen lässt und somit lediglich eine Wirkung von <0.8 dB erzielt wird. Aufgrund dieser Ergebnisse wird eine Reinigung bei starkem Schmutzeintrag empfohlen, da dadurch die Verlängerung der Lebensdauer des Belags möglich scheint. Kritisch dabei ist, dass der Reinigungsprozess nicht eine zusätzliche Beanspruchung des Belags zur Folge hat und zu Beschädigungen führt.

Buhl, Mareike

• Calibration of a mobile hearing aid prototype and its validation: Towards transparent listening with commodity hardware
  M. Buhl, F. Denk, M. Bodenstein, N. Wiedemann, S. Jacobsen, M.R. Schädler and B. Kollmeier
[Abstract]

Mobile hearing aid prototypes running open-source software allow for immediate testing under field conditions, and easy distribution of algorithms. Besides low latency and acoustic feedback, an accurate calibration of the device is important for the validity of any experiments. Ideally, the listener would not perceive any difference between listening with and without the device, especially in level and tone colour (transparent listening).

To test if prototypes built of commodity hardware components can be calibrated out-of-the-box, dummy head recordings in approximated diffuse field conditions were conducted for five pairs of earphones with built-in microphones. Two average FIR compensation filters were derived that equalize the microphone and the response of the headphone at the eardrum appropriately. The obtained generic calibration was validated by measuring hearing thresholds of four normal hearing subjects.

The results show that the application of the generic calibration leads to about 2 dB higher variation between the hearing thresholds of the subjects than obtained by measuring the individual hearing thresholds in an open-ear, diffuse field condition (6 dB vs. 4 dB).

A remaining issue is to reduce the comb-filter effect at low frequencies, potentially possible by a suitable manipulation of the gain table.

Bujor, Vincent

• Musical Timbre can Enhance the Emotion Conveyed by a Melody
  V. Bujor and T. Grothe
[Abstract]

Emotional ratings can be used for a variety of empirical studies and have been a part of many experiments that prove a direct connection between music and emotion.

This paper describes a listening experiment in which emotional ratings of melodies were collected. To investigate the emotions conveyed by musical timbre, a two-step listening test was performed. In the first step, several melodies were composed of sine tones to examine emotions conveyed by musical content only. In the second step, one of these melodies was played by five different instruments. Differences in loudness, timing, and intonation were ruled out. A total of 96 participants, divided into two groups, then rated each musical timbre in regards to their perceived strength of emotion.

A significant change in the emotional rating between the first and second step clearly points to a relation with musical timbre. Consistent emotional ratings between the two groups of trained (N=20) and normal (N=76) listeners were found for the saxophone, the flute, and the oboe. Further investigations are needed on the effects of variations in micro-timing and vibrato which are difficult to control while recording stimuli with musicians.

Bulling, Jannis

• Entwicklung eines Ultraschallrohrsensors auf Basis phononischer Kristalle
  P. Wasmer, J. Bulling and J. Prager
[Abstract]

Die Messung von Flüssigkeitskonzentrationen in Rohrsystemen ist von großem Interesse für viele unterschiedliche Anwendungen. Die meisten Messsysteme sind jedoch nicht in der Lage, die Flüssigkeit direkt im Rohr zu untersuchen und es muss eine zusätzliche Vorrichtung, wie z.B. einem Bypass, angebracht werden, welche den Kontakt zwischen Flüssigkeit und Sensor ermöglicht. Um den Einbauaufwand gering zu halten und die Strömungseigenschaften des Rohres nicht zu beeinflussen, wird ein neuartiges Messsystem entwickelt, welches als Teil der Rohrwand ausgeführt werden kann. Dieses neuartige System ist angelehnt an die Idee der phononischen Kristallen (PnK). PnK’s bestehen im Allgemeinen aus einem Matrixmaterial, in welchem Streuzentren periodisch angeordnet sind. Dies führt beim Eintreffen einer akustischen Welle in definierten Frequenz-bereichen, sogenannter Bandlücken, zu zunehmender destruktiven Interferenz. Wird innerhalb einer solchen Bandlücke durch Einbringen einer flüssigkeitsgefüllten Kavität ein Resonanzverhalten erzeugt, kann dies genutzt werden, um die Flüssigkeit zu analysieren. Im Rahmen von Voruntersuchung wird zunächst das akustische Verhalten des PnK’s, welcher für die Sensorentwicklung genutzt werden soll, unter Vernachlässigung der Flüssigkeit ausführlich untersucht. Hierbei werden zunächst die Bandlücken ermittelt und das Übertragungsverhalten betrachtet. Dieses wird im Anschluss experimentell überprüft. Hierzu werden neben herkömmlichen Fertigungsverfahren auch additive Verfahren zur Herstellung der Proben genutzt.

• Bestimmung der Rissgeometrie bei der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung mit geführten Wellen
  J. Bulling and J. Prager
[Abstract]

In der zerstörungsfreien Prüfung werden in zunehmendem Maße geführte Ultraschallwellen zur Lokalisation von Fehlstellen genutzt. Geführte Ultraschallwellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie große Distanzen innerhalb des zu prüfenden Bauteiles zurücklegen können. Das Ultraschallwellenfeld setzt sich dabei aus verschieden Moden zusammen. Etablierte Prüfverfahren mit geführten Wellen ermitteln häufig nur die Position der Fehlstelle, wobei die Laufzeiten der reflektierten Signale ausgewertet wird. Modenumwandlung bleibt dabei zumeist unberücksichtigt. Die Charakterisierung der Fehlstelle, z.B. hinsichtlich der Länge eines Risses, ist dagegen herausfordernd. Aussagekräftige Zusammenhänge zwischen der Dimension oder Geometrie der Fehlstelle und ihrer Interaktion mit der Ultraschallwelle zu finden, ist Teil aktueller Forschung. Insbesondere eine Betrachtung der Moden höherer Ordnung und deren Amplitudenverhältnisse kann beim Aufspüren dieser Zusammenhänge hilfreich sein. Im Beitrag werden zunächst die Zusammenhänge zwischen den beiden fundamentalen Moden in einer isotropen Platte und der Länge eines Risses untersucht. Aus den Ergebnissen wird ein inverses Verfahren motiviert. Ein Algorithmus wird vorgestellt, der die Risslänge im Modell solange variiert, bis er die modalen Zusammenhänge einer Vorgabe oder einer Messung rekonstruiert. Die eingesetzte Scaled Boundary Finite Element Method ermöglicht dabei eine sehr kurze Rechenzeit in jeden Optimierungsschritt. Zusätzlich ermöglicht die Methode eine Auswertung der modalen Zusammenhänge ohne Postprocessing, was die Rechenzeiten weiter verkürzt.

Burgmayer, Ralf

• Dissipationsverhalten periodisch durchströmter Liner bei streifendem Schalleinfall
  R. Burgmayer, L. Enghardt and F. Bake
[Abstract]

Perforierte Wandauskleidungen mit Kavität, auch Liner genannt, stellen eine wichtige Schallreduktionstechnologie in durchströmten Kanälen wie beispielsweise Flugzeugtriebwerken dar. Bei modernen, emissionsarmen Triebwerken sind die zu dämpfenden Frequenzbestandteile eher tieffrequent und breitbandig auf einen größeren Frequenzbereich verteilt. Hierfür benötigen konventionelle, auf dem Resonatorprinzip basierende Linerkonzepte einen deutlich größeren Bauraum, der in Triebwerken zumeist nicht verfügbar ist. Daher besteht Bedarf an neuartigen Systemen mit breitbandiger Dämpfung. Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit das Wirkungsprinzip des sogenannten Zero-Mass-Flow-Liners (ZML) genauer untersucht. Das Dissipationsverhalten wird durch eine periodische Durchströmung der perforierten Wand erweitert. Für die zusätzliche Dissipation werden Wirbelbildung und -ablösung an den Löchern der perforierten Wand, ähnlich wie bei konstant durchströmten, sogenannten Bias-Flow-Linern (BFL), verantwortlich gemacht. Der Vorteil dieses Konzeptes ist, dass gegenüber dem BFL keine zusätzliche Luftversorgung benötigt wird. Im Labor kann eine periodische Durchströmung beispielsweise mit einem Lautsprecher hergestellt werden. In dieser Studie wird das Dissipationsverhalten periodisch durchströmter Liner in Abhängigkeit von der Schallschnelle in den Löchern und der Anregungsfrequenz untersucht. Die Ergebnisse zeigen für verschiedene Wandauskleidungen, dass das Dissipationsverhalten mit steigender Schallschnelle einen breitbandigeren Verlauf annimmt und die Anregungsfrequenz einen vergleichsweise geringen Einfluss hat.

Burgschweiger, Ralf

• Integration von FEM-Schalenelementen als Randbedingungen in BEM-Berechnungen unter Verwendung verschiedener Lösungsmethoden
  R. Burgschweiger, I. Schäfer and M. Ochmann
[Abstract]

Im Rahmen von Forschungsprojekten im Bereich ”Computational Acoustics” wurde in den letzten Jahren ein leistungsfähiger, auf der BEM basierender Code zur Ermittlung des rückgestreuten Schalldruckpegels im Fernfeld entwickelt, der mit verschiedenen Lösungsverfahren arbeitet (direkte und iterative Gleichungslöser, Fast Multipole Methode, Raytracing-Verfahren u.a.).

Dieser Code wurde dahingehend erweitert, dass neben den ”klassischen” Randbedingungen (Druck, Schnelle, Impedanz, Trägheitskopplung etc.) zusätzlich FEM-Schalenrandbedingungen und damit elastische Materialeigenschaften berücksichtigt werden können. Hierfür wird für die betroffenen Elemente ein zusätzliches FEM-Gleichungssystem aufgebaut und dieses über entsprechende Transformationsmatrizen unmittelbar in das BEM-Gleichungssystem eingebunden.

Die Lösung dieses Gesamtsystems kann mittels direkter Gleichungslöser (auf Basis einer vollständigen schwachbesetzten Matrix), mit Hilfe von Eigenwert-Berechnungen oder durch das sog. Schur-Verfahren (i.d.R. unter Verwendung von iterativen Lösern) erfolgen.

Der Beitrag geht auf die mathematischen bzw. physikalischen Grundlagen ein, zeigt die Unterschiede zwischen den o.a. Lösungsverfahren des Gesamtsystems und stellt die erzielten Resultate an Teststrukturen vor. Soweit bis dahin verfügbar, erfolgt auch ein Vergleich mit Ergebnissen aus ”reinen” FEM-Berechnungen.

Businger, Andreas

• Korrelation von Unterbodenblechschwingungen und Innenraumakustik
  J. Osterziel, A. Businger, M. Fritzsche and R. Lerch
[Abstract]

Durch die stetig steigende Lärmbelästigung, insbesondere durch den signifikanten Einfluss von Verkehrslärm, steigt das Bedürfnis nach akustischer Distanzierung und Separation. Bei Automobilen ist in den letzten Jahren vor allem im oberen Preissegment eine Entwicklung im Klangbild auszumachen. Die bei hohen Fahrgeschwindigkeiten dominierenden Umströmungsgeräusche wurden im hochfrequenten Bereich bereits so weit dezimiert, dass früher übertönte tieffrequente Geräusche primär in den Vordergrund rücken. Eine Ursache hierfür ist die Anregung flächiger Strukturen, wie sie beispielsweise bei Unterbodenblechen auftritt. Um die Gesamtschwingungen trotz lokal eingeschränkter Zugänglichkeit messtechnisch erfassen zu können ohne dabei weder die Strömung noch die Blechschwingung zu beeinflussen, müssen neue Ansätze verfolgt werden. Die bereits etablierte Methodik der Laser-Scanning-Vibrometrie wird im Windkanal S2A in Paris um ein Anwendungsfeld erweitert, da hier erstmals die Bleche eines Fahrzeugunterbodens durch Panzerglasscheiben abgescannt werden. Dieses neue Verfahren wurde mittels Beschleunigungssensoren validiert. Zudem wurden Korrelationen zwischen Blechschwingungen und Innenraumakustik hergestellt und dabei gezielt gewisse Randbedingungen modifiziert, um deren Auswirkungen wahrnehmen und interpretieren zu können. Ergebnisse zeigen, dass in bestimmten Frequenzbereichen Wechselwirkungen und Zusammenhänge zwischen Blechschwingungen und Innenraumakustik zu erkennen sind. Durch den Vergleich von Kohärenzen werden diese genauer erläutert. Darüber hinaus existieren von den Unterbodenblechschwingungen unabhängige Schallentstehungsmechanismen, deren Ursachen durch weitere Messungen ermittelt werden sollen.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Caillet, Arnaud

• Full frequency simulation of performance of audible pedestrian safety warning system
  A. Caillet, M. Calloni, O. Fatmi and A. Mejdi
[Abstract]

With the advent of electric vehicles, the usual audible sources from internal combustion engine has been removed, affecting pedestrian safety. New audible signals to inform them of the approach, presence, direction and/or departure of electric and hybrid road vehicles are required to alert the pedestrians.The use of the alert sound is required by several regulations all around the world normally at speeds below 30 km/h.To design properly the audible pedestrian warning systems and make sure they conform to regulations, measurements can be done. However, it needs a lot of manpower and hardware. BEM simulations are capable to predict accurately the transfer function between the source and the microphones used for the certification of the vehicle and evaluate the performances of the pedestrian safety device. The BEM model provides the flexibility to investigate design changes in terms of position of the loud speaker, type and variations in the sound package. Therefore, ray tracing technique can be used as an alternative for mid and high frequency analysis and can be used for faster prediction (from hours to minutes) and to reach higher frequency range. This paper aims to present a test case and comparison of the BEM and Ray Tracing predictions.

Calloni, Massimiliano

• Full frequency simulation of performance of audible pedestrian safety warning system
  A. Caillet, M. Calloni, O. Fatmi and A. Mejdi
[Abstract]

With the advent of electric vehicles, the usual audible sources from internal combustion engine has been removed, affecting pedestrian safety. New audible signals to inform them of the approach, presence, direction and/or departure of electric and hybrid road vehicles are required to alert the pedestrians.The use of the alert sound is required by several regulations all around the world normally at speeds below 30 km/h.To design properly the audible pedestrian warning systems and make sure they conform to regulations, measurements can be done. However, it needs a lot of manpower and hardware. BEM simulations are capable to predict accurately the transfer function between the source and the microphones used for the certification of the vehicle and evaluate the performances of the pedestrian safety device. The BEM model provides the flexibility to investigate design changes in terms of position of the loud speaker, type and variations in the sound package. Therefore, ray tracing technique can be used as an alternative for mid and high frequency analysis and can be used for faster prediction (from hours to minutes) and to reach higher frequency range. This paper aims to present a test case and comparison of the BEM and Ray Tracing predictions.

Campmans, Theo

• On the Measurement of Sound Power using a Cubical Arrangement of Microphones in a Small Rigid Sphere
  N. Consten, T. Campmans, S. Bertet and Y. Wijnant
[Abstract]

Recently a new acoustic measurement device, the SonoCat, has become available. The probe consists of 8 MEMS microphones, embedded in a small rigid sphere. By accurately calibrating the amplitude and phase mismatch between the microphones, the probe is able to measure the sound intensity accurately. In this paper, we will explain the method that has been used to derive the sound intensity from the measured pressure signals and how the effect of the presence of the sphere has been accounted for. In addition, we will show experimental results, obtained in the anechoic room of the University of Twente, comparing the sound intensity, as measured by the probe, with a benchmark sound intensity probe. The accuracy and precision of the new probe will be discussed.

Cano, Estefanía

• Technical Requirements for a Personalized Auditory Reality
  K. Brandenburg, E. Cano, F. Klein, T. Köllmer, H. Lukashevich, A. Neidhardt, J. Nowak, U. Sloma and S. Werner
[Abstract]

At DAGA 2018, we introduced the concept of a Personalized Auditory Reality (PARty), a new research field that investigates methods for manipulation of acoustic surroundings. Within such an auditory reality, users would be able to freely move around, modify their acoustic scene by enhancing relevant sounds, suppressing irrelevant ones, or adding new ones. The perceived acoustic environment will follow the paradigm of augmented and mixed realities where sounds from actual surroundings are edited and combined with added sound sources. In order to accomplish the main tasks of PARty via a wearable device, a number of requirements need to be met. This contribution outlines necessary characteristics of both hardware and software components. We see, among others, the following questions: Which existing components and systems can be used? How do we measure the quality of prototypes? What computing power is available? A closer look is taken for some of the key components of a PARty system: Decomposing a real-world acoustic scene with the help of a small microphone array, real-time object classification and integration of virtual sound sources in the actual environment.

Carolus, Thomas

• „Brummen“ oder „Rauschen“? – Störende Phänomene in der Geräuschbeurteilung eines Axialventilators
  C. Feldmann, M. Schneider and T. Carolus
[Abstract]

Wärmepumpen stellen nach Angaben des Bundesverbandes Wärmepumpe e.V. mittlerweile die am zweitstärksten nachgefragte Heizungstechnologie dar. Damit steigt die Lärmbelästigung durch diese Anlage immer weiter an. Insbesondere der vom Ventilator emittierte Schall sorgt häufig für Beschwerden der Umgebung. Hörversuche mit dem semantischen Differential konnten zeigen, dass neben der psychoakustischen Schärfe auch die zeitlichen Veränderungen im Signal einen wesentlichen Einfluss auf die Qualitätsbewertung von Ventilatorgeräuschen haben. Akustikexperten beschreiben eine auffällige Zeitstruktur, die bei Axialventilatoren mit einer Drehtonfrequenz f < 100 Hz auftritt, häufig mit dem Begriff ”helikopterartig”. Modulationsanalysen zeigen, dass diese ”helikopterartige” Empfindung besonders dann auftritt, wenn tonale Signaturen im Geräusch mit der Drehtonfrequenz amplitudenmoduliert sind. Obwohl nach Terhardt ganzzahlige Verhältnisse von Tönen zu einer kaum bis gar nicht wahrnehmbaren zeitlichen Struktur führen, scheint das Verhältnis der Drehtonamplituden eine deutliche Auswirkung auf das Qualitätsurteil zu besitzen. Im Rahmen einer Hörversuchsstudie wurde auf Basis von synthetisch erzeugten, ventilatornahen Geräuschen ermittelt, wie sich das Amplitudenverhältnis auf die Qualitätsbeurteilung auswirkt. Als Ergebnis des Hörversuches wurden zwei unterschiedliche Beurteilungsgruppen bestimmt, die einerseits das ”Brummen des Elektromotors” und andererseits das ”Rauschen des Ventilators” bevorzugen. Im an den Versuch angeschlossenen Interview merkte eine kleine Teilnehmergruppe an, dass ein ”harmonisches Verhältnis” der beiden genannten Anteile als ideal angesehen wird.

Chandra, Sourav

• Stochastic vibro-acoustic analysis in the uncertain thermal environment
  S. Chandra, K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

There is an increasing interest among the engineers and scientists of using the composite material in aerospace, automobile, military application due to their high strength-to-weight ratio, excellent fatigue resistance, thermal stability and many other superior properties. The application of the flexible composite structure to manufacture the cabin like structure of the aircraft and car modify the characteristics of the sound responses inside the cavity. The vibro-acoustic response inside the cavity is mostly influenced by the interaction between enclosing fluid and vibrating composite structure. Moreover, during service life, these structures are subjected to the thermal environment which is very uncertain in nature. The elastic properties of the composite structures are also varied with the increment of the temperature. Therefore, the variation of the temperature influences the vibro-acoustic response of the enclosed structure. The aim of this work is to present a stochastic interior vibro-acoustic analysis of a partially flexible enclosed cabin structure due to random thermal parameters. A coupled FE -BE analysis is proposed for interior coupled structural analysis of the partially flexible enclosed cabin. The uncertainty of the temperature is modeled using non-sampling based polynomial chaos (PC) expansion to represent the stochastic frequency dependent response inside the cavity.

Châteauvieux-Hellwig, Camille

• Schallschutz von Flachdächern in Holzbauweise – Luft- und Trittschalldämmung von Flachdächern und Dachterrassen
  C. Châteauvieux-Hellwig, A. Rabold, S. Bacher, M. Martin and M. Rudolf
[Abstract]

Bei der Planung von modernen Büro- und Wohngebäuden ist vor allem im Bereich der mehrgeschossigen Bauweise i.d.R. ein Flachdach oder ein flachgeneigtes Dach mit ausgebautem Dachgeschoß vorgesehen. Um den Ansprüchen aus Wärmeschutz, Statik, Brandschutz und Schallschutz gerecht zu werden, müssen diese Dachkonstruktionen einer ganzen Reihe von Kriterien entsprechen. Auch im Bereich des Schallschutzes variieren die Ansprüche je nach Ausführung und Nutzung des Dachelementes als reines Dachelement oder als begehbare Dachterrasse. Planungsdaten, insbesondere für Konstruktionen in Holzbauweise, die den bauakustischen Ansprüchen entsprechen, sind nur sehr bedingt verfügbar. Es wurden deshalb in einem aktuellen Forschungsprojekt Planungsunterlagen für die verschiedenen Konstruktionsvarianten von Flachdächern und leicht geneigten Dächern erarbeitet, die insbesondere den Anforderungen an den Schallschutz genügen. Zusätzlich wurden Regengeräusche bei natürlichem Regen an einem Prüfaufbau im Außenbereich untersucht und mit theoretischen Prognosemodellen verglichen. Der Beitrag zeigt Planungsdaten für unterschiedliche Dachausführungen und geht auf erste Ergebnisse der Regengeräuschmessung und -prognose ein.

• Schalltechnische Prognose von Trennbauteilen mit VBAcoustic
  R. Zehetmayr, A. Rabold and C. Châteauvieux-Hellwig
[Abstract]

Die schalltechnische Beurteilung von Trennbauteilen in Holzbauweise ist anhand der erweiterten Bauteilkataloge und -datenbanken oder durch herstellerbezogene Prüfberichte für die verschiedensten Bauteilausführungen möglich. Neben dem reinen Bauteilwert des Trennbauteils ist bei der Planung und dem Nachweis auch die Übertragung der flankierenden Bauteile zu berücksichtigen. Der rechnerische Nachweis nach DIN 4109 stößt im Holzbau jedoch auch in der aktuellen Fassung noch schnell an seine Grenzen. Die Beurteilung des Bauteils im eingebauten Zustand kann im Holzmassiv- und Hybridbau deshalb häufig nur mittels einer Baumessung oder durch die Prognose der Schalldämmung erfolgen. Für diese rechnerische Abschätzung wurden im Rahmen einer Forschungskooperation der TU München, der TH-Rosenheim und des ift-Rosenheim Planungsdaten ermittelt und mit VBAcoustic, einem Prognosetool auf Grundlage der Berechnungsmodelle nach DIN 4109 und DIN EN ISO 12354, aufgesetzt. Dieses wird nun im Rahmen von Bachelorarbeiten an der TH-Rosenheim weiterentwickelt.

Das Prognosetool ermöglicht die Eingabe von Trenn- und Flankenbauteilen in Leicht- Holz- und Massivbauweise unter Betrachtung der Stoßstellenausführungen sowie allgemeinen geometrischen Bedingungen. Hierfür stehen dem Nutzer eingebundene Bauteilkataloge oder eine manuelle Eingabe der Bauteile zur Verfügung. Im Beitrag werden der Aufgabenbereich und die Verwendbarkeit des Prognosetools dargestellt und anhand von Anwendungsbeispielen erläutert.

Chen, Haibo

• Topological design of fluid-structure interaction system using the mixed finite element formulation and boundary element method
  W. Zhao, H. Chen and S. Marburg
[Abstract]

This paper deals with the topological design of fluid-structure interaction systems. In the fluid-structure interaction analysis, the infinite fluid domain is truncated, and the boundary element method (BEM) is utilized to model the non-reflecting boundary conditions on the truncated surface. The bounded domain is modeled by the mixed finite element method (FEM). The mixed FEM could simulate the fluid and solid simultaneously. By combining the mixed FEM and BEM, the feedback coupling between fluid and structure is established. This coupling offers several benefits to the optimization. Firstly, the mixed FEM does not require the explicit representation of fluid-structure interface. Secondly, it allows to use density-based approaches. Thirdly, the discontinuous variations of fluid-solid interface are transformed into the continuous variations in element assigned design variables. This improves the convergence of optimization process. Finally, the change of FEM-BEM interface could be avoided since we can choose a suitable truncated surface. Based on the coupled formulations, the optimization model for fluid-structure interaction problems is well set up. By numerical studies, we demonstrate that the coupled approach with mixed formulation could deal with all possible designs which may arise in optimization process. Furthermore, the proposed optimization method is verified by several optimization results.

Chernov, Alexey

• Zur optimalen Positionierung eines Vent-Mikrophons in akustisch offenen Hörsystemen – eine numerische Studie
  R. Roden, N. Wulbusch, A. Chernov, F. Denk and M. Blau
[Abstract]

Modern hearing systems are expected to offer various functionalities, e.g. aiding pathological hearing, in-ear monitoring, or providing augmented reality. This implies multiple simultaneous optimization targets for signal processing strategies, including sound pressure equalization together with feedback, noise and occlusion control. Ideally, the userexperience should match that of the open-ear scenario (acoustic transparency), plus specific enhancements. In order to approach all targets simultaneously, multiple in-ear microphones and drivers can be employed. In the current study, we investigate the problem of finding an optimal position for a ”vent” microphone that is placed inside the venting tube of the hearing system. Specifically, the transfer function from this microphone to the ear drum in the occluded ear should be minimally dependent on the position of external sources, which is a prerequisite for various signal processing strategies. To this end, we used the Finite Element Method (FEM) to compute transfer functions from external sources to the vent microphone and to the ear drum. By exploiting the reciprocity principle, a large number of external source positions could be considered in one run. Both commercial and custom FEM implementations were used. The resulting optimal positions are discussed for different outer ear and ear canal anatomies.

Chmelík, Vojtech

• Die Raumakustische Simulation im Zuge der Renovierung des Mariendomes in Linz
  J. Benklewski, V. Chmelík, W. Schaffer and H. Müllner
[Abstract]

Gebetshäuser werden nicht mehr nur für Messen, sondern immer öfter für kulturelle Events und Konzerte genutzt. Gleichzeitig versuchen Architekten das Kircheninterieure immer öfter zu alten Traditionen zurückzuführen, was oft zu einer Veränderung, wie der Position des Altares führt. Die folgende raumakustische Fallstudie wurde im Rahmen der Renovierung des Mariendoms der Diözese Linz getätigt. Eine Einschätzung der möglichen Verbesserungen vor dem Sanierungsbeginn wurde in Auftrag gegeben. Ein Vergleich der Raumakustik vor und nach der Sanierung, mit und ohne elektrische Beschallungsanlagen, sowie Varianten mit reflektierenden Deckensegeln, die über den Bänken hängen, wurden berechnet. Aufgrund der neuen Innenarchitektur und der damit verbundenen Umpositionierung von Altar, Chor und Musik, Orgel und Bänke für Besucher der Kirche, wurde besonders auf die Wünsche, Anregungen und auf die Erfahrung des Architekten bzw. des Domkapellmeisters eingegangen. Die Akustiksimulation wurde in der Raumakustik -Software (Odeon) durchgeführt. Die Kalibrierung des virtuellen Modells erfolgte durch Vorort durchgeführte Messungen. Zahlreiche unterschiedliche Varianten wurden im Zuge der Renovierung simuliert, bis hin zur schlussendlich installierten Beschallungsanlage.

Christoph, Markus

• Active-Road-Noise-Cancellation – speech-enhancement through noise-reduction in hands-free systems
  J. Zollner, V. Kandade Rajan, N. Zafeiropoulos and M. Christoph
[Abstract]

Active Road Noise Cancellation (ARNC) is able to reduce the in- vehicle perceived road noise. Road noise is the noise inside vehicles caused by the transmission of the road noise resonances from the tires through the structure of the vehicle to the inside of the vehicle. In this work, the benefit of available ARNC for hands-free systems is shown. Stationary and quasi-stationary vehicle noise is well handled in state-of-the art hands- free systems but fast and variable noise components like impulsive road noise scenarios are challenging. In such situations, the ARNC can work in tandem with a hands- free system to eliminate or suppress such noise types. The paper shows the improvements in a speech situation with a remote party with and without an ARNC system. The paper further proposes a hybrid system in which the ARNC is combined with a noise reduction system.

Chudalla, Michael

• Verkehrsträgerübergreifende Lärmkumulation in komplexen Situationen
  M. Chudalla, F. Strigari, S. Eggers and F. Heidebrunn
[Abstract]

Das ”Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur” (BMVI) hat zur Bearbeitung von behördenübergreifenden Aufgabenstellungen das ”BMVI Expertennetzwerk” gegründet. Im Schwerpunktthema 5 des Themenfeldes 2 ”Verkehr und Infrastruktur umweltgerecht gestalten” bearbeiten Vertreter der zuständigen Behörden für den Straßen-, Schienen-, Luft- und Wasserstraßenverkehr das Thema ”Lärmkumulation in komplexen Situationen”.

Die Ergebnisse aus den ersten Arbeitspaketen des Ende 2017 gestarteten Forschungsprojekts, welches von der Lärmkontor GmbH durchgeführt wird, werden vorgestellt. In einer nationalen und internationalen Literaturstudie werden Regelwerke zur Berechnung von Schallimmissionspegeln und Methoden zur Kumulierung verschiedener Geräuschquellen betrachtet. Diese werden an einem exemplarischen Testgebiet miteinander verglichen und die Ergebnisse werden diskutiert.

Zur Identifikation typischer Kumulierungssituationen wurden Lärmaktionspläne ausgewertet und es fließen auch Erfahrungen aus dem Betreuerkreis des Forschungsprojektes mit ein. Es wurden auf dieser Grundlage sowie anhand einer Modellstadt unterschiedliche Überlagerungssituationen modelliert und in den folgenden Arbeitspaketen als Ergebnis für den praxisnahen Vergleich von verschiedenen Bewertungsmethoden herangezogen.

Colangeli, Claudio

• Subjective and Objective Sound Quality Predictive Models for the Assessment of a Propeller Aircraft Interior Noise
  C. Colangeli, B. Lopes, A. Mroz, K. Janssens and H. Van Der Auweraer
[Abstract]

The interior sound of an aircraft is generally not optimized for passenger acoustic comfort because its assessment often occurs in the late stages of the development cycle. To improve these aspects, the design philosophy should shift to a human-centered paradigm and the study of the sound quality aspects front-loaded. In this paper we discuss a data-driven method for the evaluation of a propeller aircraft interior noise on the basis of objective and subjective psychoacoustic attributes. Such approach, combined with virtual prototyping and sound synthesis tools, paves the way for the inclusion of the human perception in the aircraft design optimization process. The developed instrument grounds on a modular approach capable of classifying in terms of objective sound quality attributes and of subjective passenger annoyance the inputted propeller aircraft in-cabin sound samples, obtained through experimental recordings or through sound synthesis of numerically simulated data. The objective sound quality features are estimated through a set of Convolutional Neural Network models trained on time domain labeled data, while the subjective annoyance is predicted through a feature-based Artificial Neural Network, trained on the basis of a jury test campaign. The paper discusses the accuracy of the method and reports on experimental and numerical applications.

Consten, Niels

• On the Measurement of Sound Power using a Cubical Arrangement of Microphones in a Small Rigid Sphere
  N. Consten, T. Campmans, S. Bertet and Y. Wijnant
[Abstract]

Recently a new acoustic measurement device, the SonoCat, has become available. The probe consists of 8 MEMS microphones, embedded in a small rigid sphere. By accurately calibrating the amplitude and phase mismatch between the microphones, the probe is able to measure the sound intensity accurately. In this paper, we will explain the method that has been used to derive the sound intensity from the measured pressure signals and how the effect of the presence of the sphere has been accounted for. In addition, we will show experimental results, obtained in the anechoic room of the University of Twente, comparing the sound intensity, as measured by the probe, with a benchmark sound intensity probe. The accuracy and precision of the new probe will be discussed.

Conter, Marco

• Forschungsprojekt SAFETy: Sicherheit und Akustik für den Trenninselspitz
  P. Reiter, M. Conter and M. Czuka
[Abstract]

Lärmschutzwände sind eine weit verbreitete Lärmschutzmaßnahme im Verkehrsbereich. Sie ermöglichen eine Abschirmung von Schienen und Straßenlärm wenn kein Einfluss auf die Schallentstehungmechanismen besteht. Bei Autobahnen, wo die Lärmbelastung besonders groß ist, stellen Auf- bzw. Abfahrten eine besonders kritische Stelle für den Lärmschutz dar. Einerseits soll die Positionierung der Lärmschutzwände bzw. des Trenninselspitzes möglichst günstig von verkehrssichheitstechnischen Gesichtspunkten her gewählt werden, andererseits soll auch der Lärmschutz nur minimal von der Abfahrt beeinflusst werden. Im Forschungsprojekt SAFETy wurde versucht Autobahnabfahrten sowohl von einem akustischen als auch einem sicherheittechnischen Standpunkt her zu optimieren. In dieser Arbeit soll in erster Linie die akustische Parameterstudie präsentiert werden. Hierbei wurden mehrere verschiedene Abfahrtsvarianten mit der Randelementmethode (BEM) simuliert. Diese Methode erlaubt eine genauere Abbildung der Schallausbreitung als eine Raytracing-basierte Berechnungsmethode wie sie in der Planungsakustik üblich ist. Allerdings ist dafür auch der Rechenaufwand wesentlich größer. So können zum Beispiel Immisionspunkte bei Anrainern aufgrund der Entfernung und der Geländegeometrie nicht berücksichtigt werden. Um dennoch zu allgemeingültigen Aussagen mit der BEM zu kommen, wurde anstatt bestimmer Immissionpunkte ein dichtes Mikrofongrid viertelzylinderförmig um die Ausfahrt gelegt und die gesamte abgestrahlte Schallleistung erfasst. Dies erlaubt bei kleiner Simulationsgeometrie dennoch eine Aussage über die gesamte abgestrahlte Schallleistung.

Coutinho Caldas, Luciano

• Experimental study of noise generation due to flow through perforated plates
  L. Coutinho Caldas, M. Behn and U. Tapken
[Abstract]

In an upcoming study the mechanisms of fan noise generation due to inhomogeneous inflow conditions shall be investigated. A known approach to create specific non-homogeneous velocity profiles in the intake duct is the utilization of perforated plates with heterogeneous hole sizes and geometric distribution. It was used so far for the investigation of aerodynamic effects at rotors, but the question is, whether it can also be applied to the planned acoustic measurements. An obvious concern is that the flow-induced noise of the perforated plates may mask the fan noise. Thus the noise emission of different plates is experimentally assessed in a flow duct test facility. Different flow speeds from Mach 0.05 up to 0.3 are adjusted. Acoustic spectra measured for different plate geometries are compared. The broadband noise content is mainly caused by the multiple jets and can be associated with the estimated flow velocity through the holes. An excitation of strong tones is observed for few configurations and requires further explanation.

Cretti, Sean - Patrik

• Implementierung und Vergleich zweier Sprachcodierungsstrategien für Cochlea-Implantate
  S.P. Cretti, L. He and L. Lajmi
[Abstract]

Mit Cochlea-Implantaten (CI) kann bei gehörlosen Menschen die Hörfähigkeit wiederhergestellt werden. Dazu werden die Schallwellen in elektrische Impulse gewandelt, welche die Hörnerven stimulieren und so zu einem Höreindruck führen. Für diese Umwandlung sind Sprachcodierungsstrategien notwendig. Diese Algorithmen haben einen wesentlichen Einfluss auf das Hörempfinden eines CI-Trägers und somit auch auf die Sprachverständlichkeit. In dieser Publikation werden zwei Sprachcodierungsstrategien vorgestellt. Die erste Strategie basiert auf dem Continuous Interleaved Sampling (CIS) Verfahren, die zweite nimmt den Psychoacoustic Advanced Combinational Encoder Algorithmus (PACE) als Grundlage. Sowohl CIS als auch PACE wurden in unseren Verfahren um die Technologie der virtuellen Kanäle erweitert. Die Audioqualität und Sprachverständlichkeit bei den hier vorgestellten Algorithmen wurden mittels subjektiven Hörtests an Normalhörenden untersucht. Dazu wurden die elektrischen Impulse mit Hilfe eines Vocoders zu einem Audiosignal synthetisiert. Die subjektiven Hörtests bestätigen die Qualitätsverbesserung durch den Zusatz von virtuellen Kanälen. Für die Schätzung der empfundenen Audioqualität bei CI-Träger ist der aus der Forschung bekannte Vocoder allerdings wenig geeignet. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird deshalb derzeit an einer neuen Synthese gearbeitet, die eine höhere Korrelation mit dem Hörempfinden von CI-Trägern verspricht.

Crljenkovic, Martin

• Möglichkeiten und Grenzen von Baulärmprognosen
  A. Beronius, H. Högg and M. Crljenkovic
[Abstract]

Baulärm tritt in unterschiedlicher Art, Umfang und Dauer auf. Dafür ursächliche Bautätigkeiten werden beispielsweise stationär und über einen längeren Zeitraum durchgeführt oder machen, wie beispielsweise beim Einbringen von Mastfundamenten, punktuelle und kurze, dafür propagierende Schichteinsätze erforderlich. Darüber hinaus variiert bei der Durchführung von Bauarbeiten neben der horizontalen auch die vertikale Lage maßgeblicher Schallquellen.

Bei der Erstellung von Baulärmprognosen besteht die technische Möglichkeit, alle Schallquellen mittels Punkt-, Linien-, Flächen- oder 3-D-Körpern zu modellieren. Die Möglichkeit, eine in der Lage variierende Schallquelle zu modellieren, zu berechnen und nach den in der Verwaltungspraxis üblichen Maßstäben zu beurteilen, erscheint bei der Wahl von stationären Quellen aufgrund der Iteration sehr aufwendig.

Zur Diskussion steht daher eine Diskretisierung des Berechnungsansatzes, um ein realistisches, der akustischen Situation gerechtes und dennoch vereinfachtes Prognosebild aufzeigen zu können.

Dies erscheint insbesondere auch dann von Interesse, wenn die Dauer einer zu bewertenden Bauphase über den relevanten Beurteilungszeitraum von 24 Stunden hinausgeht und konservativen Berechnungsverfahren Grenzen aufzeigen.

Eine Diskretisierung des Berechnungsansatzes erscheint insbesondere auch bei komplexen Bauvorhaben zweckmäßig, da eine präzise Modellierung vieler folgender, aneinander gereihter Einzelschallquellen einen hohen zeitlichen und planerischen Aufwand bedeutet.

Czuka, Martin

• Forschungsprojekt SAFETy: Sicherheit und Akustik für den Trenninselspitz
  P. Reiter, M. Conter and M. Czuka
[Abstract]

Lärmschutzwände sind eine weit verbreitete Lärmschutzmaßnahme im Verkehrsbereich. Sie ermöglichen eine Abschirmung von Schienen und Straßenlärm wenn kein Einfluss auf die Schallentstehungmechanismen besteht. Bei Autobahnen, wo die Lärmbelastung besonders groß ist, stellen Auf- bzw. Abfahrten eine besonders kritische Stelle für den Lärmschutz dar. Einerseits soll die Positionierung der Lärmschutzwände bzw. des Trenninselspitzes möglichst günstig von verkehrssichheitstechnischen Gesichtspunkten her gewählt werden, andererseits soll auch der Lärmschutz nur minimal von der Abfahrt beeinflusst werden. Im Forschungsprojekt SAFETy wurde versucht Autobahnabfahrten sowohl von einem akustischen als auch einem sicherheittechnischen Standpunkt her zu optimieren. In dieser Arbeit soll in erster Linie die akustische Parameterstudie präsentiert werden. Hierbei wurden mehrere verschiedene Abfahrtsvarianten mit der Randelementmethode (BEM) simuliert. Diese Methode erlaubt eine genauere Abbildung der Schallausbreitung als eine Raytracing-basierte Berechnungsmethode wie sie in der Planungsakustik üblich ist. Allerdings ist dafür auch der Rechenaufwand wesentlich größer. So können zum Beispiel Immisionspunkte bei Anrainern aufgrund der Entfernung und der Geländegeometrie nicht berücksichtigt werden. Um dennoch zu allgemeingültigen Aussagen mit der BEM zu kommen, wurde anstatt bestimmer Immissionpunkte ein dichtes Mikrofongrid viertelzylinderförmig um die Ausfahrt gelegt und die gesamte abgestrahlte Schallleistung erfasst. Dies erlaubt bei kleiner Simulationsgeometrie dennoch eine Aussage über die gesamte abgestrahlte Schallleistung.

Czwielong, Felix

• Untersuchung der Schallabstrahlung von gesichelten Axialventilatoren mit sinusförmigen Vorderkanten
  S. Becker, F. Czwielong and F. Krömer
[Abstract]

Die Schallabstrahlung von Axialventilatoren wird maßgeblich von der Geometrie der Laufradschaufel und den Einströmrandbedingungen bestimmt. Insbesondere bei einer Zuströmung mit hohen Turbulenzgraden ist eine verstärkte Schallabstrahlung zu erwarten. Basierend auf Untersuchungen an Tragflügeln gibt es Ansätze, um insbesondere den Schallentstehungsmechanismus, der mit solchen Zuströmbedingungen verknüpft ist, den sog. Zuströmturbulenzschall, zu verringern. Dabei wird die üblicherweise gerade Vorderkantengeometrie sinusförmig ausgeführt. Die Schallabstrahlung von Tragflügeln konnte dadurch maßgeblich verringert werden. Um die Wirksamkeit solcher Vorderkantenmodifikationen zur Schallreduzierung von Axialventilatoren zu überprüfen, wurde eine Parameterstudie mit sinusförmigen Vorderkanten an Ventilatoren mit unterschiedlicher Sichelung - vorwärts-, rückwärts- und ungesichelt - durchgeführt. Neben dem Referenz-Ventilator mit gerader Vorderkante wurden vier weitere Konfigurationen mit sinusförmigen Vorderkanten (mit unterschiedlichen Parametern für Wellenlänge und Amplitude der Sinusfunktion) an den vorwärts-, rückwärts- und ungesichelten Ventilatoren hinsichtlich ihrer aerodynamischen und akustischen Eigenschaften untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl der Druckaufbau als auch der Wirkungsgrad durch die modifizierten Vorderkanten bei allen Sichelungsarten verbessert wird. Des Weiteren wird die Schallemission durch die modifizierten Vorderkanten deutlich verringert. Dies zeigt sich in einer Reduzierung der breitbandigen und auch der tonalen Schallanteile. Die Verbesserung der aerodynamischen und auch der akustischen Eigenschaften ist dabei vor allem von der Wellenlänge der Sinusfunktion abhängig.

• Experimentelle Untersuchung der Schallabstrahlung von Wärmeübertrager-Axialventilator-Modulen
  F. Czwielong, F. Krömer and S. Becker
[Abstract]

Eine Hauptanwendung von Axialventilatoren ist ihr Einsatz in Kombination mit saugseitigen Wärmeübertragern in Klimatisierungs- und Belüftungssystemen. Die Akustik solcher Anlagen wird hauptsächlich durch die eingesetzten Axialventilatoren und Wärmeübertrager bestimmt. Dabei stellen die Schaufelblattgeometrie und die Zuströmbedingungen wesentliche Einflussparameter auf die Schallabstrahlung dar. Bisherige Untersuchungen zeigten, dass Zuströmbedingungen mit erhöhtem Turbulenzgrad eine Verstärkung der Schallabstrahlung induzieren. Zudem variieren die Auswirkungen der gestörten Einströmbedingungen je nach Schaufelblattgeometrie. In realen Klimasystemen sind die Wechselwirkungen zwischen dem Axialventilator und den Zuströmbedingungen, welche von dem Wärmeübertrager erzeugt werden, noch nicht vollständig untersucht und verstanden worden. Um den Einfluss von Wärmeübertragern auf die Schallabstrahlung von Axialventilatoren zu bestimmen, wurden verschiedene Wärmeübertrager mit unterschiedlichen Lamellentypen untersucht. Als Referenzfall diente ein leeres Wärmeübertragergehäuse ohne Kühllamellen. Zunächst wurde das Strömungsfeld stromabwärts der Wärmeübertrager bestimmt. Der Einfluss der induzierten Zuströmbedingungen auf die Akustik von Axialventilatoren wurde an unterschiedlich gesichelten Ventilatoren (vorwärts-, rückwärts- und ungesichelt) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass der Turbulenzgrad stromabwärts der Wärmeübertrager je nach Lamellentyp ansteigt oder verringert wird. Der Einfluss der variierten Zuströmbedingungen auf die Akustik zeigte sich vor allem bei hohen Volumenströmen. Die Sichelung der Ventilatorschaufeln stellte sich dabei als wesentlicher Einflussfaktor auf die Schallabstrahlung von Axialventilatoren mit saugseitigen Wärmeübertragern heraus.

• Achieving Axial Fan Sound Reduction with Micro-Perforated Absorbers
  S. Floss, F. Czwielong, F. Krömer, S. Becker and M. Kaltenbacher
[Abstract]

Aeroacoustic noise sources, especially under distorted flow conditions, are one of the main causes of sound emissions on an axial fan geometry layout in a complex ventilation system scenario. To attenuate sound, one can either modify the aeroacoustic sources by changing the fan blade geometry, or one can use passive absorbing mechanisms which are applied as wall lined structures up- and downstream of the fan. We propose the application of MPAs (micro-perforated absorbers) in the tipflow region of the fan to account for tonal components of the emitted sound pressure spectrum. Possible near-field effects on the absorbing structure will be investigated by simulating MPAs with the Johnson- Champoux-Allard approach in a Finite Element (FE) - framework . This is followed by measurements at an experimental test section where we will investigate the effect of the MPA structure on pressure drop, performance and the overall emitted sound pressure level of the fan.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Dantscher, Sandra

• Beurteilung der Gehörgefährdung durch Schießlärm: Pfander- oder L_AE-Verfahren?
  S. Dantscher and A. Wolff
[Abstract]

Im Rahmen eines Projekts auf Initiative der Unfallversicherung Bund und Bahn untersuchte das Institut für Arbeitsschutz der DGUV (IFA) verschiedene Beurteilungsverfahren für die Gehörgefährdung durch Schießlärm. Schwerpunkt waren umfangreiche Vergleichsmessungen mit der Wehrtechnischen Dienststelle (WTD) 91 der Bundeswehr am offenen Schießstand und in Raumschießanlagen. Die WTD 91 misst ausschließlich gemäß Pfander-Verfahren (unbewerteter Spitzenschalldruckpegel und Wirkzeit), während der Messaufbau des IFA zusätzlich die Bestimmung des Einzelereignisschalldruckpegels (L_AE bzw. SEL) sowie des C-bewerteten Spitzenschalldruckpegels erlaubt. Aus dem L_AE lässt sich mit der täglichen Schusszahl der Tages-Lärmexpositionspegel berechnen. Zusammen mit dem L_pC,peak ist eine Expositionsbeurteilung nach Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung möglich. Beim Vergleich der Ergebnisse der Pfander-Messgrößen aus simultanen Messungen von WTD 91 und IFA zeigt sich ein heterogenes Bild. Insbesondere die Wirkzeit ist mit einer großen Unsicherheit behaftet. Weiterhin wurden die Beurteilungsverfahren auf Basis des L_AE und nach Pfander verglichen. Maßgeblich ist hierbei die maximal zulässige tägliche Schusszahl und ihre Unsicherheit, die jeweils aus einer Messserie mit zehn Einzelschüssen ermittelt wurde. Das L_AE-Verfahren liefert die geringsten Abweichungen in der Schusszahl. Die Unsicherheiten im derzeit durch die Bundeswehr praktizierten Pfander-Verfahren lassen sich noch verringern. Die genaue Berücksichtigung der Gehörschutzdämmung wird ebenfalls diskutiert, da die Methode der Bundeswehr nicht den im Arbeitsschutz üblichen Verfahren entspricht.

de Vries, Diemer

• Vom Helmholtz-Integral bis zur Helmholtz-Medaille
  D. de Vries
[Abstract]

In diesem Vortrag werden die Grundlagen und Anwendungen der Array-Technologie im Bereich der Raumakustik aufgezeigt und zusammengefasst. Es lässt sich dabei alles zurückführen auf das Kirchhoff-Helmholtz-Integral, das mit Hilfe von Lord Rayleigh und später vom ehemaligen TU Delft-Gruppenleiter Prof. Guus Berkhout in den Algorithmus der Wellenfeldsynthese überführt wurde. Mit diesem Konzept wird eine ganz natürliche räumliche Schallwiedergabe ermöglicht. Reziprokerweise, beim Empfang von Schall, führt dieses Konzept zu Mikrofon-Array-Messungen, die einen hervorragenden Einblick in den räumlichen Charakter des Schallfelds ermöglichen. Mit sehr viel Freude habe ich zur Weiterentwicklung und zu vielen Anwendungsmöglichkeiten dieses Konzepts beigetragen.

Rückblicke auf meine Gastprofessuren in Deutschland werden meinen Vortrag komplettieren. Herzlich danke ich meinen deutschen Kollegen, die mir die Gelegenheit geboten haben, meine raumakustischen Erfahrungen, Ideen und Ergebnisse mit ihnen zu teilen und voranzubringen. Dass mir dafür die Helmholtz-Medaille verliehen wird, stimmt mich sehr dankbar!

Delfs, Jan

• CAA Simulation des Breitbandgeräusches von Axialventilatoren mit variierten Kopfspalthöhen
  L. Liberson, M. Lummer, M. Mößner, R. Ewert and J. Delfs
[Abstract]

Bei der Entwicklung moderner Ventilatoren spielen günstige akustische Eigenschaften eine wichtige Rolle. Maßnahmen zur Minderung der Schallgenerierung sollen daher bereits in der Designphase berücksichtigt werden können. Neben Prototypenfertigung und experimenteller Messmethoden bietet die numerische Simulation des strömungsinduzierten Schalls eine attraktive Alternative. An einem Axialventilator verursacht der ”Kopfspalt” zwischen Schaufel und Mantelring eine markante Schallquelle, deren Ausprägung stark von den lokalen Strömungsbedingungen abhängt. Diese wiederum ergeben sich aus der Geometrie der Spaltregion. Eine zeitnahe Vorhersage der Einflüsse von Geometrievariationen auf die Schallentstehung und Abstrahlung erfordert eine effiziente Simulationsmethode, welche sowohl die akustischen Schallquellen, wie auch die Schallausbreitung durch stark inhomogene Strömungsfelder abbilden kann. Eine solche Methode bietet der gekoppelte Einsatz des am DLR entwickelten CAA-Löser DISCO++ mit dem stochastischen Quellgenerator Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM). Dabei werden die akustischen Störungsgleichungen (APE) auf einem unstrukturierten Tetraedergitter mittels der Discontinuous Galerkin Methode gelöst. Die Quellrekonstruktion erfolgt auf einem kartesischen Hilfsgitter, wobei instationäre Schallquellen auf Basis einer vorhergehenden, stationären Strömungssimulation bereitgestellt werden. Zur Validierung der Vorhersagegüte des Verfahrens wird ein, zu diesem Zweck an der Universität Siegen entwickelter Testfall, simuliert. Dabei handelt es sich um einen fünfblättrigen Axialventilator im Einbauzustand bei zwei unterschiedlichen Kopfspaltweiten. Die Simulationserbnisse werden experimentellen Ergebnissen gegenübergestellt.

Delgado, Pablo Manuel

• Investigations on the Influence of Combined Inter-Aural Cue Distortions in Overall Audio Quality
  P.M. Delgado and J. Herre
[Abstract]

There is a considerable interest in developing algorithms that can predict audio quality of perceptually coded signals to avoid the cost of extensive listening tests during development time. While many established algorithms for predicting the perceived quality of signals with monaural (timbral) distortions are available (PEAQ, POLQA), predicting the quality degradation of stereo and multi-channel spatial signals is still considered a challenge. Audio quality degradation arising from spatial distortions is usually measured in terms of well known inter-aural cue distortion measures such as Inter-aural Level Difference Distortions (ILDD), Inter-aural Time Difference Distortions (ITDD) and Inter-aural Cross Correlation Distortions (IACCD). However, the extent to which their interaction influences the overall audio quality degradation in complex signals as expressed - for example - in a multiple stimuli test is not yet thoroughly studied. We propose a systematic approach that introduces controlled combinations of spatial distortions on a representative set of signals and evaluates their influence on overall perceived quality degradation by analyzing listening test scores over said signals. From this study we derive guidelines for designing meaningful distortion measures that consider inter-aural cue distortion interactions.

Dengiz, Nizamettin

• Entwicklung einer akustischen Kamera für die zerstörungsfreie Prüfung im Ultraschallfrequenzbereich
  U. Rabe, A. Movahed, T. Waschkies, J. Presti, N. Dengiz, B. Valeske and O. Jäckel
[Abstract]

Bisherige akustische Kameras und Beamformingsysteme sind für den Bereich des Hör-schalls bis zu einer Frequenz von 20 kHz oder wenig mehr ausgelegt. Im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen der GFaI e.V., dem Fraunhofer IZFP und weiteren Indust-rie- und Forschungspartnern soll ein Beamformingsystem für den Ultraschallbereich für Frequenzen bis 500 kHz entwickelt werden, das im Gegensatz zu bislang existierenden Systemen mit aktiver Anregung auch rein passiv nutzbar ist. Ein solches System eröffnet völlig neue Anwendungsbereiche im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung von Kompo-nenten- und Bauteilen sowie für die Materialcharakterisierung, da viele technische Gerä-te und Systeme auch im Ultraschallbereich signifikante Schallemissionen aufweisen. Im Rahmen dieses Beitrags wird erläutert, wie die einzelnen Komponenten des Gesamtsys-tems, d.h. Sensoren, Elektronik und die Datenerfassung an den erweiterten Frequenz-bereich angepasst werden sollen. Im IZFP wurden in Form von Simulationen und mit Hilfe eines synthetischen Arrays Voruntersuchungen zum Beamforming im Ultraschall-bereich durchgeführt. Ferner wurden piezoelektrische Sensoren für das Ultraschall-Beamformingsystem konzipiert, aufgebaut und charakterisiert. Diese Ergebnisse werden vorgestellt.

Denk, Florian

• The PIRATE: An anthropometric earPlug with exchangeable microphones for individual reliable acquisition of Transfer functions at the ear canal entrance
  F. Denk, F. Brinkmann, A. Stirnemann and B. Kollmeier
[Abstract]

Measurements of Head-Related Transfer Functions and Headphone Transfer Functions require positioning a microphone at the (conventionally blocked) ear canal entrance. The common approach is to modify foam earplugs or silicone domes that are easily inserted into different ears to accommodate a microphone. However, the soft tissue results in a poorly defined fit in the individual ear, as well as a poor stability and repeatability between insertions. The best option would be individually made earplugs, which are, however, expensive and tedious to make. We present an open design of anthropometric earplugs for measurements at the blocked ear canal entrance that provide a deep, tight and reproducible fit in virtually all human ears. The outer shape is available in 5 sizes and was designed based on the statistical analysis of several hundred ear canal scans. The earplug design includes a recess to accommodate a MEMS microphone. Thus, the same microphone can be conveniently used in different earplugs without losing any accuracy, and the microphone can be removed for calibration. The 3D models are made freely available. From these, the earplugs can be 3D printed in silicone with only minor manual working steps necessary.

• Calibration of a mobile hearing aid prototype and its validation: Towards transparent listening with commodity hardware
  M. Buhl, F. Denk, M. Bodenstein, N. Wiedemann, S. Jacobsen, M.R. Schädler and B. Kollmeier
[Abstract]

Mobile hearing aid prototypes running open-source software allow for immediate testing under field conditions, and easy distribution of algorithms. Besides low latency and acoustic feedback, an accurate calibration of the device is important for the validity of any experiments. Ideally, the listener would not perceive any difference between listening with and without the device, especially in level and tone colour (transparent listening).

To test if prototypes built of commodity hardware components can be calibrated out-of-the-box, dummy head recordings in approximated diffuse field conditions were conducted for five pairs of earphones with built-in microphones. Two average FIR compensation filters were derived that equalize the microphone and the response of the headphone at the eardrum appropriately. The obtained generic calibration was validated by measuring hearing thresholds of four normal hearing subjects.

The results show that the application of the generic calibration leads to about 2 dB higher variation between the hearing thresholds of the subjects than obtained by measuring the individual hearing thresholds in an open-ear, diffuse field condition (6 dB vs. 4 dB).

A remaining issue is to reduce the comb-filter effect at low frequencies, potentially possible by a suitable manipulation of the gain table.

• Zur optimalen Positionierung eines Vent-Mikrophons in akustisch offenen Hörsystemen – eine numerische Studie
  R. Roden, N. Wulbusch, A. Chernov, F. Denk and M. Blau
[Abstract]

Modern hearing systems are expected to offer various functionalities, e.g. aiding pathological hearing, in-ear monitoring, or providing augmented reality. This implies multiple simultaneous optimization targets for signal processing strategies, including sound pressure equalization together with feedback, noise and occlusion control. Ideally, the userexperience should match that of the open-ear scenario (acoustic transparency), plus specific enhancements. In order to approach all targets simultaneously, multiple in-ear microphones and drivers can be employed. In the current study, we investigate the problem of finding an optimal position for a ”vent” microphone that is placed inside the venting tube of the hearing system. Specifically, the transfer function from this microphone to the ear drum in the occluded ear should be minimally dependent on the position of external sources, which is a prerequisite for various signal processing strategies. To this end, we used the Finite Element Method (FEM) to compute transfer functions from external sources to the vent microphone and to the ear drum. By exploiting the reciprocity principle, a large number of external source positions could be considered in one run. Both commercial and custom FEM implementations were used. The resulting optimal positions are discussed for different outer ear and ear canal anatomies.

Derr, Frowin

• A Study on LCMV Filtering for Crosstalk Cancellation in a Distributed Microphone Environment
  F. Derr, J.-P. Janssen, S. Graf, M. Buck and T. Wolff
[Abstract]

Speech-driven applications in automotive environments often utilize distributed microphones to capture the speech of all passengers and minimize crosstalk. A Multiple Input Multiple Output processing with minimal crosstalk is desirable to enable seat-dedicated hands-free telephony as well as seat-dedicated voice control. To this end different signal processing methods can be applied. In this paper Linearly Constrained Minimum Variance (LCMV) processing is compared to a Minimum Variance Distortionless Response design. The latter is implemented in the well-known Generalized Sidelobe Canceller structure that targets on minimizing the overall crosstalk power. In contrast, the LCMV approach cancels the different crosstalk components explicitly. Both approaches are compared in terms of their maximum possible crosstalk cancellation gain. Furthermore, temporal adaptation effects are analyzed in single- and multi-talk scenarios.

Dickschen, Alexander

• Pegelmodelle zur Planung von (Betriebs-)Restaurants
  A. Dickschen and B. Müller
[Abstract]

In (Betriebs-)Restaurants suchen Gäste neben der Nahrungsaufnahme auch einen attraktiven Ort für Gespräche und zur Erholung. Wegen hohen Pegeln finden Konversationen in vielen solchen Einrichtungen leider eher schreiend statt und von Erholung ist keine Spur. Es stellt sich daher die Frage, welche Parameter neben der Nachhallzeit für die Pegelentwicklung im Raum ausschlaggebend sind.

Die wichtigsten Störschallquellen sind die Gespräche an den anderen Tischen. Jedoch tragen auch Abzugshauben, Küchengeräte in offenen Essensausgaben oder Kompressoren in Kühltheken zu erhöhten Schallpegeln im Raum bei. Oft sprechen bereits die ersten Gäste, die den leeren Raum betreten, mit erhöhten Sprachpegel, um das Hintergrundgeräusch zu übertönen.

Wir gehen der Frage nach, welchen Beitrag raumakustische Pegelmodelle zu einer adäquaten Auslegung leisten können. Es gibt verschiedene Modelle, die auf einfachen Größen wie Personenzahl, Raumvolumen und Nachhallzeit eine analytische Pegelprognose ermöglichen. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich der Raumpegel wegen Lombard-Effekt und Sprachverständlichkeit auf einen Pegel einstellt, der errechnet werden kann. Im Vortrag zeigen wir die Annahmen und Limitierungen eines solchen raumakustischen Pegelmodells. Auf eine kurze theoretische Herleitung des Modells folgt der Vergleich von Rechenergebnissen mit gemessenen Pegeln eines Betriebsrestaurants mit 260 Sitzplätzen. Von den Ergebnissen ausgehend hinterfragen wir die Vorschläge zur Schallabsorption der DIN 18041.

Diekmeyer, Lukas

• Zur Relevanz Viskoelastischer Eigenschaften in der Vibro-Akustischen Anwendung von Elastomeren
  J. Meier, A. Maslak, L. Diekmeyer and T. Alshuth
[Abstract]

Die mechanischen und somit auch akustischen Eigenschaften von Elastomeren sind prinzipiell stark von den Parametern Temperatur, Frequenz und Druck, aber auch von der mechanischen Belastungsgeschichte abhängig. Da dieses Eigenschaftsbild bereits durch Nuancen in der Mischungsrezeptur signifikant beeinflusst werden kann, ist die Datenbank-Suche nach zuverlässigen Materialparametern für die Simulation oft nicht zielführend. Aufgrund der hieraus folgenden Notwendigkeit, anwendungsspezifische Materialcharakterisierungen vorzunehmen, ist es hilfreich zunächst das Parameterfenster zu definieren um den erforderlichen Prüfbedarf einzugrenzen. Hier werden die oben genannten Effekte, insbesondere die nicht-linearen Anteile, in ihrem physikalischen Zusammenhang dargestellt. Als Charakterisierungsmethoden zur Materialcharakterisierung werden Dynamisch-Mechanische Untersuchung, Relaxationsversuch, Ultraschall-Transmission sowie Dielektrische Analyse vorgestellt und die resultierenden Materialdaten in ihrer Relevanz für die akustische Simulation diskutiert.

Dietrich, Philipp

• Modellierung der Akustik von Axialventilatoren unter gestörter Zuströmung
  P. Dietrich, A. Lucius, M. Schneider, L. Liberson, N. Reiche and R. Ewert
[Abstract]

Das Geräusch von in Geräten eingebauten Ventilatoren unterscheidet sich meist deutlich von Messungen auf dem Prüfstand. Ein Grund hierfür können saugseitige Bauteile, die die Zuströmsituation zum Ventilator beeinflussen, darstellen. Insbesondere bei Axialventilatoren, die hinter Wärmetauschern betrieben werden, ist dieses Verhalten zu beobachten. Zur Beurteilung des Geräuschs und der Analyse von akustischen Quellmechanismen bei Ventilatoren unter gestörter Zuströmung gewinnen, neben experimentellen Untersuchungen, numerische Verfahren zunehmend an Bedeutung. Notwendig für die korrekte Vorhersage der Akustik ist die genaue Beschreibung der, im Vergleich zum Prüfstand, geänderten Grundströmung als auch der entstehenden Turbulenz. Für vergleichsweise einfache Zuströmstörungen, wie einem Turbulenzgitter oder einem saugseitigen Kasten, zeigen skalenauflösende CAA-Simulationen sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen. Häufig werden Axialventilatoren in verschiedenen Anwendungen hinter Wärmetauschern betrieben. Durch die sehr kleinen Strukturen ist die notwendige skalenauflösende Simulation der dort vorherrschenden Strömung aktuell nicht wirtschaftlich realisierbar. In Kooperation mit dem DLR Braunschweig wurde eine Vorgehensweise zur Modellierung von Zuströmturbulenz in skalenauflösenden Simulationen entwickelt und getestet. Diese Methode ermöglicht die numerische Betrachtung der Akustik von Axialventilatoren hinter Wärmetauschern im wirtschaftlich vertretbaren Rahmen.

Dittmer, Jens

• Passiver Schallschutz – Probleme eines ungeliebten Kindes
  U. Reichart and J. Dittmer
[Abstract]

Völlig zu Recht sieht der Gesetzgeber einen Vorrang des aktiven vor dem passiven Schallschutz vor. Dies ist bei einer quellisolierten Betrachtungsweise konsequent und sinnvoll umsetzbar. In den vergangenen Jahren sind jedoch auf Grund von höchstrichterlicher Rechtsprechung immer neue Anforderungen bezüglich der zu betrachtenden Quellen und Situationen entstanden, wie bspw. die immer öfter notwendige (und sinnvolle) Gesamtlärmbetrachtung oder die Berücksichtigung der Auswirkungen im nachgeordneten (Straßen-)Netz. Hier entsteht das Problem, dass der Baulast- oder Vorhabenträger keine Eingriffsmöglichkeiten für die anderen Quellen (nachgeordnete Straßen, Schienenwege, Flugbetrieb etc.) hat und somit aktiver Lärmschutz - wenn er überhaupt geometrisch sinnvoll anzuordnen ist - nicht oder nicht wirtschaftlich sinnvoll möglich ist. Das ungeliebte Kind passiver Schallschutz wird in der Praxis häufig zur einzig möglichen Maßnahme. Aber auch hier gibt es neue Berührungspunkte und auch Konflikte mit angrenzenden Rechtsbereichen - wie bspw. der Energieeinsparverordnung (ENEV) - oder ähnlichen Anforderungen für andere Quellen - wie bspw. zwischen Flug- und landgebundenem Verkehr. Der Vortrag will an Beispielen aufzeigen, welche Probleme bereits bestehen, welche in Zukunft zur erwarten sind und wie mit diesen Problemen unter der bestehenden Rechtslage umgegangen werden kann.

Djukic, Mirko

• Die Wirkung von Syntheseparametern auf Wahrnehmungsgrößen bei der aktiven Klanggestaltung im Fahrzeug
  M. Djukic, A. Fiebig and A. Herweg
[Abstract]

Im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen und den damit verbundenen neuen Herausforderungen in der Fahrzeugakustik finden verstärkte Entwicklungstätigkeiten im Zusammenhang mit ”Active Sound Design” (ASD) statt. Das ASD bzw. die aktive Klanggestaltung beschreibt eine Methode, bei der gezielt synthetische Geräuschanteile zur bestehenden Geräuschsituation hinzugefügt werden. Damit wird angestrebt, die wahrgenommene Produktqualität zu optimieren. Zudem ist man in der Lage, die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine zu beeinflussen. Zur Umsetzung von aktiver Klanggestaltung stehen grundsätzlich zahlreiche Werkzeuge zur Verfügung, die situativ im Kontext der Geräuschumgebung und in Abhängigkeit verschiedener Rahmenbedingungen parametrisiert werden müssen. Durch psychoakustische Untersuchungen und Erkenntnisse können diese Parameter für spezifische Szenarien sinnvoll dimensioniert werden. Aus zielgerichteten Untersuchungen zur Wechselwirkung von synthetischen Schallereignissen mit spezifischen Empfindungen, wie der intuitiven Wahrnehmung von Geschwindigkeit oder Beschleunigung, können Zusammenhänge exploriert werden, die eine fundierte Grundlage zur aktiven Klanggestaltung bilden. Im Rahmen des Beitrags werden spezifische Wirkungen verschiedener Syntheseparameter auf Wahrnehmungsgrößen im Fahrzeug diskutiert und Implikationen für die Auslegung von ASD im Fahrzeug abgeleitet. Im Fokus steht hierbei die Tonhöhe bzw. der Grad der Tonhöhenänderung als Indikator der intuitiven Geschwindigkeitswahrnehmung. Hierzu werden Ergebnisse von Untersuchungsreihen vorgestellt, in denen die Wirkung von verschiedenen synthetischen Signalen unter variierenden Bedingungen untersucht wurde.

Dobner, Christoph

• Acoustics of Margravial Opera House Bayreuth
  S. Krauss, S. Völkel, C. Dobner, A. Völkel and K. Huang
[Abstract]

The Margravial Opera House Bayreuth, built between 1745 and 1750, is a well preserved Baroque court theatre designed by Giuseppe Galli Bibiena. It provides an opportunity to experience not only the virtual but also the acoustic design of opera theatres in the 18th century, as the bell-shaped auditorium along with the decoratively painted canvas remains intact. Using balloons and hand-claps as sound sources, we measured the impulse response of this opera house after its recently renovation. The reverberation time (RT), early decay time (EDT) and other room acoustics parameters are characterized and discussed in comparison to representative theatres of similar age.

Doclo, Simon

• Binaural Reproduction of Signals captured in a reverberant Room with a Virtual Artificial Head
  M. Fallahi, M. Hansen, S. Doclo, S. van de Par, D. Püschel and M. Blau
[Abstract]

As an alternative to conventional artificial heads, a microphone array-based filter-and-sum beamformer, referred to as Virtual Artificial Head (VAH), can be used to synthesize the directivity patterns of individual HRTFs (Rasumow et al. JAES 2017). Fallahi et al. (DAGA 2017/18) proposed to calculate the beamformer filter coefficients by solving a constrained optimization problem, i.e. by minimizing a narrowband least-squares cost function subject to constraints on the spectral magnitude synthesis error and the mean White Noise Gain. So far, this method has been evaluated only for simulated microphone arrays in free-field conditions. Results showed that, when choosing a proper array topology and appropriately defined constraints, the VAH perceptually outperforms classical artificial heads for music content in the horizontal plane (Fallahi et al. AES/Tokyo 2018) with regard to overall audio quality. In this contribution, real recordings were performed with a prototype VAH in a reverberant environment, where sensor noise and positional stability of the microphones come into play, and reflections from azimuths and elevations different from those of the source(s) are present. It is investigated to which extent the parameters and constraints within the optimization problem need to be modified in order to achieve a perceptually convincing binaural sound reproduction.

• Performance Comparison of Single Channel Speech Enhancement Using Speech-Distortion Weighted Inter-Frame Wiener Filters
  K. Brümann, D. Fischer and S. Doclo
[Abstract]

Most single-microphone speech enhancement algorithms in the short-time Fourier transform (STFT) domain assume that neighbouring speech STFT coefficients are uncorrelated over time and frequency. Consequently, a commonly used approach is to apply a (real-valued) Wiener gain to each noisy STFT coefficient independently. Alternatively, exploiting the speech correlation between present and past time frames results in a complex-valued filter which is applied to the noisy STFT coefficients. Several single-microphone inter-frame speech enhancement algorithms have been derived, such as the inter-frame Wiener filter (IFWF) and the inter-frame minimum variance distortionless response filter. To provide a trade-off between noise reduction and speech distortion, real-valued and complex-valued speech-distortion weighted (SDW)-IFWFs have been derived which differ in their assumptions about the speech and noise correlation matrices. In this contribution, we analyze the influence of the trade-off parameter for three real-valued SDW-IFWF implementations in a low-delay filter bank architecture. For different speech and noise signals and signal-to-noise ratios, we compare the performance of the SDW-IFWFs with the standard Wiener gain in terms of objective performance measures for speech quality and intelligibility using practically feasible estimators for the required quantities.

Döbler, Dirk

• Berechnung und Darstellung von Schallquellen im dreidimensionalen Raum mit Mikrofonarrays und Beamforming
  D. Döbler and S. Jensen
[Abstract]

Die frequenz-und ortsselektive Darstellung von Schallquellen als Ergebnis von Messungen mit Mikrofonarrays oder dem Scan mit Intensitätssonden ist mittlerweile Stand der Technik. Dabei werden die identifizierten Schallquellen meist als farb- oder grauwertcodierte Karte dargestellt, die entweder mit einem Foto oder einem 3D-Modell des Messobjektes kombiniert wird. Für aeroakustische Schallquellen sind diese Verfahren nur bedingt geeignet. Die räumliche Lage dieser Quellen kann im Vorfeld nicht eingegrenzt werden, da die Entstehungsorte nicht auf einer Oberfläche liegen. Hier ist ein kompletter akustischer 3D-Scan aller möglichen Entstehungsorte notwendig (Volumenkartierung). Eine weitere Herausforderung ist die Darstellung dieser Schallquellen. Ein einfaches Mapping auf eine Oberfläche ist nicht möglich, die Quellen müssen dreidimensional im Raum visualisiert werden. Im Beitrag werden die Ergebnisse von akustischen Volumenkartierungen einiger typischer Messobjekte mit unterschiedlichen Beamformingmethoden (z.B. Standard Beamforming, CLEAN-SC, Functional Beamforming) und verschiedenen 3D-Visualisierungsmethoden (Sphären, Isobaren, Voxeldarstellung) gezeigt. Es wird vergleichend auf anwendungsspezifische Vor- und Nachteile einzelner Methoden sowohl unter dem Aspekt der möglichst anschaulichen Interpretierbarkeit der Resultate für den Anwender als auch ihres rechentechnischen Aufwandes im Zusammenhang mit dem 3D-Beamforming im Volumen eingegangen.

Dogan, Hakan

• Aerodynamische und aeroakustische Optimierung eines Radialventilators mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln für Haushaltsgeräte mittels Inverse Design
  C. Eisenmenger, S. Frank, H. Dogan and M. Ochmann
[Abstract]

Radialventilatoren mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln zeichnen sich durch einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad gegenüber anderen radialen Ventilatorbauarten aus. Demgegenüber stehen eine höhere Antriebsdrehzahl und ein deutlich tonaler geprägtes Betriebsgeräusch im Vergleich zu beispielsweise Trommelläuferventilatoren. Für den Einsatz in Haushaltsgeräten wie Wäschetrocknern werden aus diesen Gründen eher letztgenannte Trommelläufer verwendet. Mit steigender Effizienz des Gesamtgerätes nimmt allerdings der Einfluss der Ventilatoreinheit auf den Wirkungsgrad immer weiter zu. Daher soll der Einsatz von Radialventilatoren mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln für den Betrieb in einem handelsüblichen Wäschetrockner im Hinblick auf aerodynamische und aeroakustische Eigenschaften untersucht werden. In den ersten Projektschritten wurde ein Referenzventilator mittels klassischer Designrichtlinien ausgelegt, gefertigt und numerisch sowie experimentell untersucht. Für die numerischen Untersuchungen wird ein hybrides Computational Fluid Dynamics (CFD) / Computational Aeroacoustics (CAA) Verfahren verwendet. Die Ergebnisse werden experimentell mit dem Kanalverfahren nach DIN 5136 validiert. Der Referenzventilator wird in weiteren Schritten hinsichtlich der aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften optimiert. Dazu wird das ”Inverse Design” Verfahren verwendet um den Rahmen klassischer Auslegungsregeln zu erweitern. Mittels Design of Experiments (DoE) und genetischer Optimierungsalgorithmen werden verschiedene Parameter und ihr Einfluss auf den Wirkungsgrad sowie die Schallabstrahlung untersucht. In weiteren Projektschritten soll die beste Ventilator-Variante wiederum mittels transienter 3D CFD/CAA simuliert, gebaut und experimentell untersucht werden.

• Prediction of the aeroacoustic noise of a radial fan using Lighthill’s analogy in frequency domain
  H. Dogan, M. Ochmann, C. Eisenmenger and S. Frank
[Abstract]

In this work, the aerodynamic and the aeroacoustic performance of a radial fan with backward curved blades is investigated. The experimental setup for the problem is built according to DIN ISO 5136, and the numerical simulations are performed in order to validate the experimental results. In a few previous articles by the current authors, the initial numerical results were presented based on a hybrid computational fluid dynamics and aeroacoustics (CFD/CAA) approach, where e.g. the Stress Blended Eddy Simulation was used for the computational fluid dynamics, and the pressure and the velocity calculated on a virtual interface at an intermediate region were taken as the input for the far field acoustic computations. In this current article, we investigate the effects of the quadrupole sound sources in the aeroacoustic computations. Namely, the quadrupole sound sources distributed throughout the volume are first calculated in time domain, are then transformed into frequency domain, and the frequency domain form of Lighthill’s wave equation is used in order to predict the noise spectrum in the far field. The comparison of the aeroacoustic results and the experimental values will be presented and the impact of the quadrupole sound sources on the overall sound spectrum will be discussed.

Dokhanchi, Najmeh Sadat

• Acoustic Travel-Time Tomography: Optimal Positioning of Transceiver and Maximal Sound-Ray Coverage of the Room
  N.S. Dokhanchi, J. Arnold, A. Vogel and C. Völker
[Abstract]

Acoustic travel-time tomography (A-TOM) determines the distribution of the temperature in a propagation medium by measuring the travel-time of acoustic signals between transmitters and receivers. To employ A- TOM for indoor climate measurements, the impulse responses have been measured in the climate chamber lab of the Bauhaus-University Weimar and compared with the theoretical results of its image source model (ISM). A challenging task is distinguishing the reflections of interest in the reflectogram when the sound rays have similar travel-times. This paper presents a numerical method to address this problem by finding optimal positions of transmitter and receiver, since they have a direct impact on the distribution of travel times. These optimal positions have the minimum number of simultaneous arrival time within a threshold level. Moreover, for the tomographic reconstruction, when some of the voxels remain empty of sound-rays, it is impossible to measure the temperature within those voxels. Based on the presented numerical method, the number of empty tomographic voxels are minimized to ensure the best sound-ray coverage of the room. Subsequently, a spatial temperature distribution is estimated by simultaneous iterative reconstruction technique (SIRT). The experimental set-up in the climate chamber verifies the simulation results.

Doleschal, Florian

• Trennung, Zuordnung und psychoakustische Bewertung von Fahrzeuginnengeräuschen
  F. Doleschal, C. Schumann, J. Verhey and S. Pischinger
[Abstract]

Zur automatisierten Detektion von Störgeräuschen im Fahrzeuginnenraum werden Techniken der Mustererkennung herangezogen. So ermöglichen Bildverarbeitungsalgorithmen die Detektion und Extraktion von tonhaltigen Motorkomponentengeräuschen. Mittels der segmentweisen Schwellwertanwendung auf das Amplitudenspektrum werden effektiv geschlossene Linienstrukturen im Amplitudenspektrum erfasst. Neben auffälligen Motorordnungen können so auch motordrehzahlunabhängige Geräuschphänomene (z.B. das Turboladerheulen) automatisiert getrennt werden. Impulshaltige Störgeräusche werden aufgrund der zeitlich ausgeprägten Wiederholrate mittels der nicht-negativen Matrixfaktorisierung detektiert. Die extrahierten Störgeräusche werden anschließend mittels zuvor trainierter Klassifikatoren Motorkomponenten zugeordnet. Anschließend wird die Angenehmheit des Gesamtgeräuschs sowie der einzelnen Geräuschkomponenten durch ein psychoakustisches Modell ermittelt, welches auf einer multiplen linearen Regression basiert. Dabei dienen berechnete psychoakustische Parameter als Prädiktoren (z.B. Lautheit nach DIN 45631, Schärfe nach DIN 45692). Die Schätzung der Prädiktoren erfolgt durch Vergleich mit den experimentell erhobenen Angenehmheitswerten. Diese wurden mit einer Kategorienskala abgefragt, die sich an die kategoriale Lautheitsskalierung (z.B. ”sehr angenehm”) anlehnt. Die Hörbarkeit der einzelnen Komponenten wird mit Hilfe eines auditorischen Verdeckungsmodells betrachtet: Die Abschätzung der Mithörschwelle erfolgt durch Simulation eines typischen psychoakustischen Verdeckungsexperiments, wobei das Modell als virtuelle Versuchsperson agiert. Somit können Komponenten, deren Pegel unter der jeweiligen Mithörschwelle liegt, erkannt und für die Bewertung der Angenehmheit vernachlässigt werden.

• Entwicklung eines Analysewerkzeugs zur Erkennung und Bewertung von störenden Geräuschanteilen im Fahrzeuginnenraum
  C. Schumann, F. Doleschal, S. Pischinger and J. Verhey
[Abstract]

Neben optischen und haptischen Kriterien beeinflusst das Fahrzeuginnengeräusch stark den empfundenen Qualitätseindruck. Insbesondere separat wahrnehmbare Störgeräuschanteile werden häufig mit einer unzureichenden Produktqualität verbunden, weshalb diese Anteile im Gesamtgeräusch gezielt reduziert werden sollen. Da die akustische Optimierung ein zeit- und kostenintensiver Prozess ist, wurde ein Analysewerkzeug zur automatisierten Erkennung und Zuordnung von tonhaltigen und impulshaltigen Störgeräuschkomponenten entwickelt, das diesen Prozess gezielt unterstützt.

Die Geräuschtrennung in einzelne Fragmente erfolgt mit Hilfe der nichtnegativen Matrixfaktorisierung sowie mittels Methoden aus der Bildverarbeitung. Die Fragmente werden dann anhand ihrer zeitlichen Korrelation und anderen Parametern zusammengefasst und durch Klassifikatoren den verursachenden Motorkomponenten zugeordnet.

Das Programm bewertet darüber hinaus auf Basis einer Metrik aus Empfindungsgrößen die Angenehmheit jeder einzelnen Geräuschkomponente sowie die des Gesamtgeräusches. Neben den psychoakustischen Empfindungsgrößen wird ebenfalls die auditorische Verdeckung berücksichtigt, d.h. inwieweit Komponenten oberhalb ihrer Mithörschwelle liegen.

Anhand von Beispielen wird die Analyse vorgestellt und zudem gezeigt wie sie es ermöglicht, neben der Charakterisierung bestehender Geräusche auch einzelne Komponentengeräusche variabel gewichtet zu neuen Zielgeräuschen zu synthetisieren und diese wiederum bzgl. der Angenehmheit zu analysieren.

Doma, Shaima'A

• Kleinste wahrnehmbare Unterschiede in der HRTF-Rekonstruktion aus Hauptkomponenten auf Basis von anthropometrischen Abmessungen
  S. Doma, H. Braren and J. Fels
[Abstract]

Für die subjektive Evaluierung von Außenohrübertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) wurde am Lehr- und Forschungsgebiet für Medizinische Akustik (Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen University) ein Demonstrationstool entworfen, das drei Methoden der HRTF-Individualisierung integriert. Darin können verschiedene Parameter in den Algorithmen verändert und die daraus resultierenden auditiven Unterschiede in virtuellen akustischen Szenen hörbar gemacht werden. Wichtige Parameter sind hier anthropometrische Daten von Kopf und Pinna, die in dem Demonstrationstool in diskreten Schritten einstellbar sind. Eines der Verfahren, das HRTFs als gewichtete Summe von Hauptkomponenten rekonstruiert, wurde in einem Hörversuch näher untersucht. Kleinste wahrnehmbare Unterschiede (just noticable differences, JNDs) von vier anthropometrischen Abmessungen wurden bestimmt, die in die Schätzung der entsprechenden Gewichte einfließen. Unterschiede zwischen JNDs für Kopf- und Pinna-Abmessungen, zwischen der Sensitivität auf Vergrößerung und Verkleinerung von Parametern, sowie eine Abhängigkeit der JNDs von den eigentlichen Abmessungen des Probanden wurden untersucht. Dabei ließ sich eine starke Korrelation zwischen der Kopftiefe der Probanden und entsprechenden JNDs feststellen. Aus den Ergebnissen wurden geeignete Schrittweiten für die im Tool einstellbaren Parameter abgeleitet.

Drechsler, Andreas

• Schallschutz und Menschenbild
  H.-M. Fischer and A. Drechsler
[Abstract]

Die Formulierung von Anforderungen an den Schallschutz ist stets von kontroversen Interessen geprägt. Es geht dabei nicht nur um den Schutz der Menschen vor Lärm, sondern unter anderem auch um wirtschaftliche Interessen und rechtliche Aspekte. Anhand der neuen DIN 4109 soll exemplarisch betrachtet werden, inwiefern die Schutzziele und die daraus abgeleiteten Anforderungen - meistens unausgesprochen - durch ein bestimmtes Menschenbild und die aktuelle gesellschaftliche Verfasstheit geprägt werden. Es wird die These vertreten, dass erst eine klare Definition des zugrunde gelegten Menschenbildes eine klare und folgerichtige Festlegung von Anforderungen ermöglicht. Der Beitrag will kein abgeschlossenes Konzept präsentieren, sondern als Anregung verstanden werden, die Zusammenhänge zwischen Festlegungen von Anforderungen und dem Menschenbild stärker ins Bewusstsein zu rufen und thematisch weiter zu verfolgen.

Dreier, Christian

• Measurement of Rotational Degrees of Freedom in Vibroacoustic Transfer Functions
  C. Dreier, M. Müller-Giebeler and M. Vorländer
[Abstract]

Advanced auralisation of vehicle interior noise or quality control in building acoustics requires the determination of vibroacoustic transfer functions. For this purpose, direct or reciprocal measurement setups usually contain impact hammers, shakers or volume velocity sources on the excitation site and triaxial accelerometers or microphone placement in the interior on the receiver site. Problematically, these measurements are restricted to three translational degrees of freedom, whereas the motion of a rigid body would be fully described with six degrees of freedom. Thus, the influence of rotations on a resulting sound field cannot be considered. Studies in structural dynamics indicate that rotational degrees of freedom in frequency response functions are not negligible. In order to deal with uncertainties due to the neglected rotational degrees of freedom in vibroacoustic measurement setups, a reciprocal measuring concept using a MEMS gyroscope was developed and validated by means of FEM simulations. Subsequently, this method was used to determine the relevance of rotational degrees of freedom to the airborne sound radiation in vibroacoustic transfer functions of an electric vehicle drivetrain.

Du, Bokai

• Sound field reproduction using the Lasso and OMP method with fixed directivity loudspeakers
  B. Du, M. Kohnen and M. Vorländer
[Abstract]

A spherical array of loudspeakers is usually installed in sound field reproduction system. For these systems, the loudspeaker signal design is traditionally relied on least-squares(LS) and high-order Ambisonics (HOA) methods. In some cases of sound incidence to the sweet spot, the desired sound field comes only from one or a small number of sources. Taking this sparsity into consideration, as a result, the desired sound field can be reproduced when only a small number of loudspeakers in the spherical array are activated. In this paper, the performance of the least-absolute shrinkage and selection operator (Lasso) and orthogonal matching pursuit (OMP) are compared with the LS method. Simulation results were investigated to evaluate the performance differences between the Lasso and OMP method with the LS method. Furthermore the effect of using fixed directivity loudspeakers were evaluated in terms of simulation.

Dunst, Paul

• Modellbasierte und experimentelle Charakterisierung von intensiven Ultraschall-Stehwellenfeldern für die Zerstäubung hochviskoser Flüssigkeiten
  P. Dunst, T. Hemsel, P. Bornmann, W. Littmann and W. Sextro
[Abstract]

Bisher ist die Zerstäubung von Flüssigkeiten mittels Ultraschall auf niederviskose Fluide begrenzt, da Systeme für hochviskose Flüssigkeiten aufgrund ihres geringen Durchsatzes oder den hohen Kosten nicht marktfähig sind. Bei der Herstellung von feinen Polymerpulvern oder der Zerstäubung von hochviskosen Klebstoffen werden hohe Schalldrücke benötigt, die nur in gut abgestimmten Stehwellenfeldern erreicht werden. Aktuelle Forschungen konzentrieren sich daher auf die Entwicklung von Systemen, die in einem großen Arbeitsraum bei hoher Effizienz und niedrigen Kosten maximale Schalldrücke erzeugen. Als Alternative zu leistungsstärkeren Ultraschallwandlern kann die Optimierung der Randbedingungen des akustischen Stehwellenfeldes ebenfalls zu höheren Schalldrücken führen. Eine Optimierung von Reflektor- und Sonotrodengeometrie stellt sicher, dass einerseits weniger Schallwellen aus dem Prozessraum entweichen und andererseits keine Auslöschungen durch Interferenz auftreten. Dieser Beitrag zeigt zunächst die modellbasierte Optimierung eines Ultraschall-Stehwellensystems mithilfe eines linearen Modells. Zur Validierung der Modellergebnisse werden Schallfelder mithilfe des Prinzips der Refraktovibrometrie sowie mit Mikrofonen vermessen. Die in intensiven Schallfeldern auftretenden Nichtlinearitäten werden untersucht und die Abweichungen zur Modellvorhersage diskutiert. Durch Zerstäubungsversuche mit repräsentativen Testfluiden werden abschließend die Auswirkungen der Schallfeldoptimierung auf resultierende Tröpfchengrößen und damit das Potential des modellbasierten Systementwurfs gezeigt.

Duvigneau, Fabian

• Bestimmung frequenzabhängiger Materialparameter von akustischen Dämmmaterialien
  F. Duvigneau, L. Spannan, E. Woschke and D. Juhre
[Abstract]

Die zuverlässige Voraussage des akustischen Verhaltens komplexer Systeme ist für die moderne Industrie von sehr großem Interesse, stellt jedoch eine ebenso große Herausforderung dar. Ziel ist eine belastbare Prognose, die bereits früh im Entwicklungsprozess zur Verfügung steht (ohne die Verfügbarkeit und Notwendigkeit von Prototypen). Dazu können diverse Simulationsmethoden zum Einsatz kommen. Ein zentraler Punkt aller Modellierungsalternativen ist die Beschreibung der mannigfaltig eingesetzten akustischen Dämmmaterialien, die sich teilweise sehr stark in ihren Eigenschaften unterscheiden und oft starke Frequenzabhängigkeiten in ihren Materialparametern aufweisen. In diesem Beitrag steht die Bestimmung der frequenzabhängigen Steifigkeiten und Dämpfungen verschiedener Dämmwerkstoffe im Fokus, die anschließend beispielsweise für die numerische Modellierung von vibroakustischen Systemen auf Basis der Finite-Elemente-Methode genutzt werden können. Im Rahmen dieses Beitrags werden verschiedene Möglichkeiten für die experimentelle Materialcharakterisierung diskutiert und hinsichtlich der Ergebnisse sowie des Aufwandes verglichen. Darüber hinaus werden mögliche Einflussfaktoren auf die Ergebnisse der Charakterisierung untersucht. Die abschließende Bewertung der aus den unterschiedlichen Charakterisierungsmethoden resultierenden Materialparameter hinsichtlich ihrer Eignung als Eingangsparameter für numerische Simulationen erfolgt durch den Vergleich von Simulationsergebnissen mit Messdaten für ein einfaches vibroakustisches Testproblem bestehend aus einer metallischen Rechteckplatte mit appliziertem Dämmmaterial.

Dziwis, Damian T.

• Development of a 7th Order Spherical Microphone Array for Spatial Audio Recording
  D.T. Dziwis, T. Lübeck, J.M. Arend and C. Pörschmann
[Abstract]

The increased research in spatial audio processing and technical achievements in mixed reality systems created a demand for appropriate microphone arrays to record and reproduce immersive spatial audio. Current findings in research show that high order spherical microphone arrays can be a good choice for an adequate reproduction, but unfortunately, they are barely available. Our own investigations on sound field decomposition for binaural rendering revealed that a 7th order rigid-sphere microphone array with the size of an average human head and 86 microphones arranged according to a Lebev grid provides good perceptual results. As there is simply no real-time microphone array matching these specific requirements, we developed one within the scope of a current research project. This work describes the development of such a microphone array as an open-source hardware project using components that are easy to access and produce in order to increase the availability of spherical microphone arrays for research and media production. The array is composed of Sennheiser KE14 electret condenser microphones, 3D printable body components, and standard peripheral audio devices. Subsequently, we present a first technical evaluation concerning functionality and applicability for sound field decomposition.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Eberhard, Peter

• Experimentelle und numerische Untersuchung des Einflusses realistischer Randbedingungen auf Saitenschwingungen
  A. Brauchler, P. Ziegler and P. Eberhard
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die transiente Schwingung einer unter realistischen Bedingungen angeregten Gitarrensaite experimentell und numerisch in beiden transversalen Polarisationen untersucht. Die frequenzabhängige Dämpfung und geeignete Anfangsbedinungen für die numerische Simulation werden im Experiment identifiziert. Ein besonderes Augenmerk wird auf die äußerst realistische Modellierung der Randbedingungen an Steg und Sattel der Gitarre und deren Einfluss auf die Schwingung der Saite gelegt. Zu diesem Zweck wird ein experimenteller Aufbau vorgestellt, der aus einer einzelnen, über zwei Sättel gespannten Saite, einem automatisierten Anregemechanismus und zwei Laser-Doppler-Vibrometern besteht. Mit dem Anregemechanismus wird die Saite reproduzierbar mit einer realistischen Zupfbewegung angeregt. Zwei Laser-Doppler-Vibrometer werden dazu verwendet, die Schwingung der Saite in der horizontalen und vertikalen Polarisation zu messen. Die reproduzierbare Anregung macht es möglich die Schwingung an mehreren Stellen zu messen und somit Anfangsbedingungen, die aus Auslenkung und Geschwindigkeit bestehen, für die gesamte Saite zu identifizieren. Ein nichtlineares Finite Elemente Modell der Saite wird vorgestellt, das mit identifizierter Dämpfung und Anfangsbedingungen aus dem Experiment die transiente Schwingung der Saite sehr gut approximiert. Des Weiteren werden kleine Frequenzunterschiede und die Verkopplung zwischen der horizontalen und der vertikalen Polarisation der Schwingung untersucht. Sie können auf einen Einfluss des Sattels auf die Saitendynamik zurückgeführt werden.

Eberlei, Geske

• Subjektive Bewertungen von Zugvorbeifahrten nach geräuschoptimiertem Schienenschleifen
  G. Eberlei, C. Huth, M. Liepert, T. Kempinger and B. Asmussen
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts ”Geräuschoptimiertes Schienenschleifen” der DB Netz AG wird anhand von subjektiven Kriterien der Vorgang des instandhaltenden Schienenschleifens optimiert, um die nach dem Schleifvorgang üblicherweise vorhandenen Pfeifgeräusche bei Zugvorbeifahrten möglichst zu reduzieren. Hierzu wurden auf der DAGA 2018 bereits erste Ergebnisse der im Ausgangszustand durchgeführten Hörversuche präsentiert. Inzwischen wurde auf Basis der subjektiven Ergebnisse der Schleifvorgang angepasst und die modifizierten Verfahren in neuen Schleif- bzw. Messkampagnen dokumentiert. Die nun nach dem optimierten Schleifvorgang auftretenden Geräusche bei Zugvorbeifahrten werden wie im Ausgangshörversuch subjektiv beurteilt. Die Ergebnisse der Ausgangs- und Endbeurteilung werden im vorliegenden Beitrag dargestellt und erläutert.

Ebner, Andrea

• Alexa und Co.: Welchen Einfluss haben technische Assistenten auf die Entwicklung zwischenmenschlicher Beziehungen?
  A. Ebner
[Abstract]

Immer mehr Menschen erweitern ihren Freundeskreis oder ihre Familie um ein unscheinbares Mitglied. Alexa ist einer von mehreren ”intelligenten” Assistenten, die bei alltäglichen Dingen helfen können. Sie planen den Tag und präsentieren das Wetter, spielen die Lieblingshits aus den 90ern, unterhalten die gesamte Familie mit zufälligen Witzen und koordinieren die täglichen Einkäufe. Unter anderem Bequemlichkeit verleitet Menschen dazu, sich ein Abhörgerät in die Wohnung zu stellen. Kinder wachsen mit der Maschinen-Freundin auf und akzeptieren sie als Teil ihres Privatlebens. Sie kommunizieren mit ihr wie mit anderen Menschen auch. Was unterscheidet dann noch Mensch und Maschine? Wissen die Kinder überhaupt, inwieweit sich große Konzerne durch derartige Helfer in das Privatleben einmischen und es beeinflussen können? Wie ändert sich durch die neue Spezies Roboter der zwischenmenschliche Umgang(ston)? Unsere Nachfolgegeneration wächst mit einer anderen Selbstverständlichkeit von Technik und Information auf. Smartphones sind nicht mehr nur praktische Unterstützer bei einzelnen Aufgaben, sie sind Tor zur Welt und essentiell für das soziale Leben. Kommunikation findet über Bilder und Videos statt, Informationsübermittlung anhand von Sprache, Geschichtenerzählen und gemeinsamem Lachen hat sich in die alles umspannende Zwischenwelt namens Internet verlagert. Von der Beziehung zur Technik und den Auswirkungen auf das Miteinander der jungen Generation handelt der Beitrag.

Echternach, Matthias

• Akustische Charakterisierung eines gemittelten Vokaltraktmodells basierend auf den MRT-Daten professioneller Tenöre
  J. Probst, A. Lodermeyer, M. Echternach, S. Kniesburges and S. Becker
[Abstract]

Für die Formung von Stimme ist der menschliche Vokaltrakt verantwortlich. Durch seine Resonatoreigenschaften filtert er das von der Stimmlippenschwingung induzierte Rohsignal und erzeugt so, je seiner nach Form, die unterschiedlichen Laute der menschlichen Stimme. Um den Einfluss des Vokaltrakts auf die Stimmgebung zu untersuchen, werden seine akustischen Eigenschaften charakterisiert. Basierend auf den Daten bildgebender Verfahren konnten so bereits unterschiedliche Laute in numerischen und experimentellen Modellen nachgebildet werden. Bedingt durch die Geometriegewinnung mittels bildgebender Verfahren liegen jedoch nur individuelle Datensätze und somit auch Modelle individueller Vokaltrakte vor. Um den Einfluss des Vokaltrakts auf die Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion der Phonation zu untersuchen, ist jedoch ein Modell nötig, das keine starken individuellen Einflüsse aufweist. Dies wird durch eine Mittelung über sechs vereinfachte individuelle Vokaltraktgeometrien basierend auf den MRT-Aufnahmen professioneller Tenöre realisiert. Die akustischen Eigenschaften des erzeugten Modells werden dann in einem experimentellen Aufbau mit künstlichen Stimmlippen untersucht. Die Validierung des Modells anhand von Gesangsaufnahmen der Tenöre zeigt, dass die akustischen Eigenschaften und der vorgegebene Vokalklang reproduziert werden. Der vorgestellte gemittelte Vokaltrakt ist also dazu geeignet, in zukünftigen, detaillierteren Untersuchungen den Einfluss des Vokaltrakts auf die Phonation zu ergründen.

Eggers, Sebastian

• Verkehrsträgerübergreifende Lärmkumulation in komplexen Situationen
  M. Chudalla, F. Strigari, S. Eggers and F. Heidebrunn
[Abstract]

Das ”Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur” (BMVI) hat zur Bearbeitung von behördenübergreifenden Aufgabenstellungen das ”BMVI Expertennetzwerk” gegründet. Im Schwerpunktthema 5 des Themenfeldes 2 ”Verkehr und Infrastruktur umweltgerecht gestalten” bearbeiten Vertreter der zuständigen Behörden für den Straßen-, Schienen-, Luft- und Wasserstraßenverkehr das Thema ”Lärmkumulation in komplexen Situationen”.

Die Ergebnisse aus den ersten Arbeitspaketen des Ende 2017 gestarteten Forschungsprojekts, welches von der Lärmkontor GmbH durchgeführt wird, werden vorgestellt. In einer nationalen und internationalen Literaturstudie werden Regelwerke zur Berechnung von Schallimmissionspegeln und Methoden zur Kumulierung verschiedener Geräuschquellen betrachtet. Diese werden an einem exemplarischen Testgebiet miteinander verglichen und die Ergebnisse werden diskutiert.

Zur Identifikation typischer Kumulierungssituationen wurden Lärmaktionspläne ausgewertet und es fließen auch Erfahrungen aus dem Betreuerkreis des Forschungsprojektes mit ein. Es wurden auf dieser Grundlage sowie anhand einer Modellstadt unterschiedliche Überlagerungssituationen modelliert und in den folgenden Arbeitspaketen als Ergebnis für den praxisnahen Vergleich von verschiedenen Bewertungsmethoden herangezogen.

Eisenmenger, Chris

• Aerodynamische und aeroakustische Optimierung eines Radialventilators mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln für Haushaltsgeräte mittels Inverse Design
  C. Eisenmenger, S. Frank, H. Dogan and M. Ochmann
[Abstract]

Radialventilatoren mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln zeichnen sich durch einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad gegenüber anderen radialen Ventilatorbauarten aus. Demgegenüber stehen eine höhere Antriebsdrehzahl und ein deutlich tonaler geprägtes Betriebsgeräusch im Vergleich zu beispielsweise Trommelläuferventilatoren. Für den Einsatz in Haushaltsgeräten wie Wäschetrocknern werden aus diesen Gründen eher letztgenannte Trommelläufer verwendet. Mit steigender Effizienz des Gesamtgerätes nimmt allerdings der Einfluss der Ventilatoreinheit auf den Wirkungsgrad immer weiter zu. Daher soll der Einsatz von Radialventilatoren mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln für den Betrieb in einem handelsüblichen Wäschetrockner im Hinblick auf aerodynamische und aeroakustische Eigenschaften untersucht werden. In den ersten Projektschritten wurde ein Referenzventilator mittels klassischer Designrichtlinien ausgelegt, gefertigt und numerisch sowie experimentell untersucht. Für die numerischen Untersuchungen wird ein hybrides Computational Fluid Dynamics (CFD) / Computational Aeroacoustics (CAA) Verfahren verwendet. Die Ergebnisse werden experimentell mit dem Kanalverfahren nach DIN 5136 validiert. Der Referenzventilator wird in weiteren Schritten hinsichtlich der aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften optimiert. Dazu wird das ”Inverse Design” Verfahren verwendet um den Rahmen klassischer Auslegungsregeln zu erweitern. Mittels Design of Experiments (DoE) und genetischer Optimierungsalgorithmen werden verschiedene Parameter und ihr Einfluss auf den Wirkungsgrad sowie die Schallabstrahlung untersucht. In weiteren Projektschritten soll die beste Ventilator-Variante wiederum mittels transienter 3D CFD/CAA simuliert, gebaut und experimentell untersucht werden.

• Prediction of the aeroacoustic noise of a radial fan using Lighthill’s analogy in frequency domain
  H. Dogan, M. Ochmann, C. Eisenmenger and S. Frank
[Abstract]

In this work, the aerodynamic and the aeroacoustic performance of a radial fan with backward curved blades is investigated. The experimental setup for the problem is built according to DIN ISO 5136, and the numerical simulations are performed in order to validate the experimental results. In a few previous articles by the current authors, the initial numerical results were presented based on a hybrid computational fluid dynamics and aeroacoustics (CFD/CAA) approach, where e.g. the Stress Blended Eddy Simulation was used for the computational fluid dynamics, and the pressure and the velocity calculated on a virtual interface at an intermediate region were taken as the input for the far field acoustic computations. In this current article, we investigate the effects of the quadrupole sound sources in the aeroacoustic computations. Namely, the quadrupole sound sources distributed throughout the volume are first calculated in time domain, are then transformed into frequency domain, and the frequency domain form of Lighthill’s wave equation is used in order to predict the noise spectrum in the far field. The comparison of the aeroacoustic results and the experimental values will be presented and the impact of the quadrupole sound sources on the overall sound spectrum will be discussed.

Eliseev, Dmitry

• Einsatz von FPGA und SoC Technologien für Akustisch Instrumentierte Eissonden
  D. Eliseev, D. Heinen, P. Linder, L.S. Weinstock, S. Wickmann and S. Zierke
[Abstract]

In dem Vortrag wird die Verwendung von FPGA und SoC Technologien für die Realisierung von Datensystemen akustisch instrumentierter Eissonden betrachtet. Die im Vortrag diskutierten Datensystemen verwenden die Xilinx-Spartan-6 FPGAs sowie Xilinx-Zynq SoCs. Die Verwendung der FPGA- und SoC Technologien ermöglicht bei einem kompakten Aufbau parallele Datenerfassung von mehreren akustischen Sensorkanälen sowie das Synchronisationsverfahren und den Umgang mit weiterer Sondensensorik. Im Vortrag werden die folgenden Themen diskutiert: Architektur der Datensystemen, Verteilung der Aufgaben zwischen Processorkernen und programmierbarer Logik, Einsatz von Embedded Linux und Entwicklung der dafür benötigten Linux-Kernel Module. Die betrachteten Schmelzsonden werden im Rahmen des vom BMWi geförderten EnEx Initiative des DLR Raumfahrtmanagements entwickelt. Die entwickelten Navigationstechnologien werden für eine zukünftige Raumfahrtmission zum Saturn Mond ”Enceladus” verwendet.

Engel, Margret Sibylle

• Generation of Architectural Designs Using Soundscapes: an Educational Case Study
  J. Llorca, M.S. Engel, M. Kohnen, J. Fels and M. Vorländer
[Abstract]

Architectural design process contains a crucial stage called ”insight”, in which the vital creative phase of the design process begins. Additionally, ”design fixation”, or simply designing from external stimuli, has been one of the most common methods to approach this phase. Sound as external stimuli for designing, has been used in many historical cases. However, it has never been considered as a design engine for inhabited interior environments. For this reason, some experiments were taken designing from a soundscape. This paper will present an educational experience at Faculty of Architecture in RWTH Aachen University. The main features -such as active learning process, project-based workshop or decodification of spatial perception- will be highlighted.

Enghardt, Lars

• Eine neuartige Impedanz-Randbedingung zur vollständigen Beschreibung des akustischen Verhaltens perforierter Wandauskleidungen mit Überströmung
  A. Schulz, C. Weng, F. Bake, L. Enghardt and D. Ronneberger
[Abstract]

Zur Lärmminderung in Strömungskanälen wie z.B. Flugzeugtriebwerken werden häufig akustische Wandauskleidungen verwendet, wobei die Kanalwände durch Perforationen akustisch durchlässig gemacht werden. Der entscheidende Parameter für die Anpassung der Wandauskleidung an das zu dämpfende Schallspektrum ist dabei -zumindest im strömungslosen Fall- durch die Wandimpedanz gegeben. Bei Anwesenheit einer Strömung wird diese Anpassung erheblich erschwert, da die Wandimpedanz nicht nur strömungsbedingt verändert wird, sondern als alleiniger Parameter auch nicht mehr ausreicht, um den Einfluss der Wand auf das Schallfeld zu beschreiben. Zur Vervollständigung der Randbedingung muss der Effekt des Impulstransfers berücksichtigt werden, welcher durch das Abbremsen des strömenden, in die Wandöffnungen eindringenden Mediums verursacht wird. Dieser Effekt wurde in den bisherigen Arbeiten entweder völlig vernachlässigt oder durch die unrealistische Annahme der Haftbedingung beschrieben. Um den Impulstransfer zwischen Wand und Strömung korrekt zu berücksichtigen, wird in dieser Arbeit die Proportionalitätskonstante zwischen der akustischen Wandschubspannung und der wandnormalen Schnelle als neuer Parameter der Randbedingung eingeführt. Diese, hier Impulstransferimpedanz genannte, Größe liefert zusammen mit der klassischen Wandimpedanz eine vollständige Beschreibung der akustischen Eigenschaften einer perforierten Wand unter dem Einfluss der Überströmung. Es werden erste Messungen der Impulstransferimpedanz vorgestellt und physikalisch plausible Ergebnisse diskutiert.

• Impedanzbestimmung von überströmten Linern: Vergleich modenbasierter und nicht-modenbasierter Methoden
  F. Bake, C. Weng, A. Schulz and L. Enghardt
[Abstract]

Schalldämpfende Wandauskleidungen, genannt Liner, sind eine wesentliche Technologie zur Schallreduktion in durchströmten Kanälen wie z.B. im Einlauf und Nebenstromkanal von Flugtriebwerken. Eine wichtige Größe zur Beschreibung von Linern ist die Impedanz, das Verhältnis des Schalldrucks zur wandnormalen Schallschnelle an der Lineroberfläche. Bei Überströmung des Liners kann diese Impedanz bisher nicht direkt gemessen werden. Daher kommen hier meist indirekte Verfahren, sogenannte Impedanzeduktionsmethoden, zum Einsatz. Bei diesen wird in der Regel das Kanalschallfeld, mit eingebautem Liner und Überströmung, an verschiedenen Mikrofonpositionen vermessen und dann über entsprechende Modelle für die Schallausbreitung und die Linerrandbedingung eine Linerimpedanz soweit iteriert, bis die Differenz vom modellierten zum gemessenen Schallfeld möglichst minimiert wird. Hierbei unterscheidet man Methoden, bei denen das Schallfeld in akustische Moden zerlegt betrachtet wird, von Verfahren, die das Schallfeld als gesamte numerische Lösung auswerten. In dem vorliegenden Beitrag werden an einem Beispielliner verschiedene Impedanzeduktionsmethoden, z.T. modenbasiert und z.T. nicht-modenbasiert, hinsichtlich Ihrer Eigenschaften und der sich daraus ergebenen Eignung zur Impedanzbestimmung verglichen. Im Ergebnis zeigt sich, dass bei Linern mit sehr kleiner Resistanz eher nicht-modenbasierte Eduktionsmethoden sinnvolle Ergebnisse liefern, während sie in Frequenzbereichen mit sehr hoher Dissipation unrealistische Ergebnisse zeigen. In diesen Bereichen erscheint vielmehr die Anwendung der modenbasierten Methoden von Vorteil zu sein.

• Dissipationsverhalten periodisch durchströmter Liner bei streifendem Schalleinfall
  R. Burgmayer, L. Enghardt and F. Bake
[Abstract]

Perforierte Wandauskleidungen mit Kavität, auch Liner genannt, stellen eine wichtige Schallreduktionstechnologie in durchströmten Kanälen wie beispielsweise Flugzeugtriebwerken dar. Bei modernen, emissionsarmen Triebwerken sind die zu dämpfenden Frequenzbestandteile eher tieffrequent und breitbandig auf einen größeren Frequenzbereich verteilt. Hierfür benötigen konventionelle, auf dem Resonatorprinzip basierende Linerkonzepte einen deutlich größeren Bauraum, der in Triebwerken zumeist nicht verfügbar ist. Daher besteht Bedarf an neuartigen Systemen mit breitbandiger Dämpfung. Vor diesem Hintergrund wird in dieser Arbeit das Wirkungsprinzip des sogenannten Zero-Mass-Flow-Liners (ZML) genauer untersucht. Das Dissipationsverhalten wird durch eine periodische Durchströmung der perforierten Wand erweitert. Für die zusätzliche Dissipation werden Wirbelbildung und -ablösung an den Löchern der perforierten Wand, ähnlich wie bei konstant durchströmten, sogenannten Bias-Flow-Linern (BFL), verantwortlich gemacht. Der Vorteil dieses Konzeptes ist, dass gegenüber dem BFL keine zusätzliche Luftversorgung benötigt wird. Im Labor kann eine periodische Durchströmung beispielsweise mit einem Lautsprecher hergestellt werden. In dieser Studie wird das Dissipationsverhalten periodisch durchströmter Liner in Abhängigkeit von der Schallschnelle in den Löchern und der Anregungsfrequenz untersucht. Die Ergebnisse zeigen für verschiedene Wandauskleidungen, dass das Dissipationsverhalten mit steigender Schallschnelle einen breitbandigeren Verlauf annimmt und die Anregungsfrequenz einen vergleichsweise geringen Einfluss hat.

• Liner mit flexiblen Strukturen zur verbesserten Schalldämpfung
  K. Knobloch, F. Bake and L. Enghardt
[Abstract]

Passive Schalldämpfung in Form von Linern ist an Flugzeugtriebwerken von immenser Bedeutung. Sowohl im Einlauf als auch im Nebenstromkanal und zum Teil auch im Heißgasbereich kommen Liner zum Einsatz, um dominierende tonale Komponenten zu reduzieren und Breitbandlärm effizient zu verringern. Für zukünftige Flugtriebwerke ist eine weitere Erhöhung der Dämpfungswirkung sowohl für tiefe Frequenzen als auch im Breitband-Bereich erforderlich.

Das neue ”FlexiS”-Linerkonzept nutzt die Zellstruktur bisheriger Liner und ersetzt Teile der steifen Grundstruktur durch flexible Elemente. Diese flexiblen Strukturen weisen dabei gleichzeitig eine materialinhärente Dämpfung auf, so dass zwei zusätzliche Mechanismen zur Umwandlung der akustischen Energie genutzt werden: die Anregung der flexiblen Elemente zur Schwingung und die direkte Umwandlung in Wärme durch die Materialdämpfung. Umfangreiche Versuche wurden an mehreren Prototypen durchgeführt. Durch eine Anordnung im Strömungsakustikkanal DUCT des DLR-Berlin mit jeweils 5 Mikrofonen stromauf und stromab der Liner-Prototypen wurde die Dissipation der eingestrahlten akustischer Energie bestimmt. Abhängig vom Material der flexiblen Elemente zeigt sich eine Veränderung der Dämpfungswirkung. Es wurde durchgehend eine Vergrößerung der Dämpfung bei tiefen Frequenzen gefunden, teilweise auch eine Erhöhung der Gesamtdämpfung. Dieser Effekt tritt mit und ohne Überströmung gleichermaßen auf. Detail-Untersuchungen der schwingenden Strukturen geben Informationen über die Vorgänge im Zellinneren und der Auslenkung der Struktur selbst.

Epe, Christian

• Wellenfeldsynthese für den Einsatz in Augmented Acoustic Reality-Umgebungen
  D. Leckschat, C. Epe and K. Fuhrmann
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die Konzeption und eine Implementierung eines Systems für die akustische Wellenfeldsynthese (WFS) vorgestellt. Im Gegensatz zu ”großen” Systemen mit sehr vielen Lautsprecherkanälen wurde hier eine individuelle, auf eine Person zugeschnittene Lösung konstruiert. Es werden dabei kopfbezogene Signale über fokussierte Quellen wiedergegeben. Da sich die Lautsprecheranordnung zum Beispiel seitlich in etwa einem Meter Abstand zum Hörer befindet, bleibt das Sichtfeld frei, so dass sich eine Mixtur aus einer realen akustischen Szene und technisch hinzugefügten akustischen Elementen erreichen lässt.

Erbes, Vera

• On the Perceptually Acceptable Noise Level in Binaural Room Impulse Responses
  W. Hahne, V. Erbes and S. Spors
[Abstract]

The practical measurement of binaural room impulse responses (BRIRs) is impaired by equipment and background noise. The noise level in the BRIR depends amongst others on the duration of the excitation signal. With the increasing use of fast measurement techniques, e.g. for the measurement of individual BRIRs, the question arises which level of noise is perceptually acceptable. This paper presents a perceptual study on the threshold of detecting noise in BRIRs. As reference, a set of BRIRs is measured resulting in a high peak-to-noise ratio (PNR) by long-term averaging. In order to generate the stimuli, these BRIRs are impaired by additive white Gaussian noise of different levels. The BRIRs are convolved with a speech stimulus and presented in a 3AFC listening test with a 2Up-1Down rule to the subjects. The results of perceptual experiment are statistically analysed and discussed.

• Virtual reality based pointing method for localisation experiments in spatial audio
  V. Erbes, A. Fleck and S. Spors
[Abstract]

As the accurate placement of sources is an important quality in spatial sound reproduction, listening tests strive to investigate the localisation of virtual sources. The applied pointing method, which the test subjects report the perceived direction with, is crucial for meaningful results. Several studies revealed that pointing with the head in direction of the source while being assisted by visual feedback for the direction delivered the most accurate results. In particular, providing visual feedback by a head-mounted display has been shown to be a promising method which also enables the investigation of the localisation of elevated sources. This study combines the virtual representation of sound fields by dynamic binaural synthesis via headphones with the use of a head-mounted display for visual feedback. Stimuli consisted of point sources synthesised by head-related transfer functions. Comparison with the results of previous studies proves that the method provides a valid instrument for the investigation of localisation properties of spatial reproduction methods.

Eser, Martin

• Performante Simulation der Schallabstrahlung von Elektromotoren mittels Modellordnungsreduktion
  M. Eser, L. Moheit, M. Moosrainer and S. Marburg
[Abstract]

Der Betrieb von Elektromotoren kann unter bestimmten Betriebsbedingungen zu einer hohen Geräuschabstrahlung führen, wenn die internen elektromagnetischen Kräfte eine Eigenschwingung des Statorpakets anregen. Diese kritischen Betriebspunkte können mit Hilfe eines Campbell-Diagramms identifiziert werden. Die Erzeugung eines solchen Diagramms auf Basis numerischer Analysen ist rechenintensiv, insbesondere wenn der Motor über den Bereich tiefer Frequenzen hinaus analysiert wird. Modellordnungsreduktionsverfahren werden an dieser Stelle eingesetzt, um den Rechenaufwand zu reduzieren. Die Analyse des betrachteten Elektromotors ist in drei schwach gekoppelte Finite Elemente Simulationen aufgeteilt: Eine elektromagnetische, eine strukturdynamische und eine abschließende akustische Analyse, wobei sich diese Arbeit auf die Reduktion der Luftschallsimulation konzentriert. Auf Basis der Moment-matching-methode mit Krylov-Unterräumen wird ein neues Reduktionsverfahren entwickelt, welches mehrere Eingangs- und mehrere Ausgangsgrößen berücksichtigt. Die Oberflächengeschwindigkeitsmoden des Motorgehäuses werden hierbei als separate Eingangslastmuster für das Reduktionsverfahren verwendet. Für die Berechnung der Krylov-Unterräume wird ein strukturerhaltender Arnoldi-Algorithmus zweiter Ordnung verwendet. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die direkte Berechnung der abgestrahlten Schallleistung für alle Frequenzpunkte innerhalb eines betrachteten Frequenzbandes und ermöglicht eine zeiteffiziente Bewertung der abgestrahlten Schallleistung des Elektromotors.

Ewert, Roland

• Numerische Untersuchung der Vorflügel-Schallabstrahlung mit Hilfe eines aktiven Backscatter Modells in VLES
  D. Heitmann and R. Ewert
[Abstract]

In dieser Arbeit wird die Schallabstrahlung eines 3-Element Hochauftriebsflügels behandelt. Ein hybrider Ansatz basierend auf RANS und CAA mit stochastischen Quellen wurde hierzu angewandt. Dabei wurde aktives backscattering realisiert um die turbulente Produktion von nicht aufgelösten Skalen sowie deren Interaktion mit aufgelösten Skalen zu berücksichtigen. Diese Berücksichtigung zielt darauf ab, mehr physikalische Effekte abzubilden als es mit einem rein dissipativen Subfiltermodell möglich ist. Dies könnte eine Reduzierung der notwendigen Gitterauflösung bei Grobstruktursimulationen ermöglichen.

Mit diesem Verfahren wurde die Schallabstrahlung eines F16 Flügels mit ausgefahrenen Hochauftriebseinrichtungen berechnet. Die Schallabstrahlung beinhaltet breitbandigen Lärm sowie diskrete Töne. Die Strömungstopologie im Bereich des Vorflügels wird diskutiert und der Zusammenhang zur tonalen Lärmkomponente aufgezeigt. Die Simulationen ermöglichen akkurate Vorhersagen der Strömungseffekte sowie der breitbandigen und tonalen Akkustik.

• Modellierung der Akustik von Axialventilatoren unter gestörter Zuströmung
  P. Dietrich, A. Lucius, M. Schneider, L. Liberson, N. Reiche and R. Ewert
[Abstract]

Das Geräusch von in Geräten eingebauten Ventilatoren unterscheidet sich meist deutlich von Messungen auf dem Prüfstand. Ein Grund hierfür können saugseitige Bauteile, die die Zuströmsituation zum Ventilator beeinflussen, darstellen. Insbesondere bei Axialventilatoren, die hinter Wärmetauschern betrieben werden, ist dieses Verhalten zu beobachten. Zur Beurteilung des Geräuschs und der Analyse von akustischen Quellmechanismen bei Ventilatoren unter gestörter Zuströmung gewinnen, neben experimentellen Untersuchungen, numerische Verfahren zunehmend an Bedeutung. Notwendig für die korrekte Vorhersage der Akustik ist die genaue Beschreibung der, im Vergleich zum Prüfstand, geänderten Grundströmung als auch der entstehenden Turbulenz. Für vergleichsweise einfache Zuströmstörungen, wie einem Turbulenzgitter oder einem saugseitigen Kasten, zeigen skalenauflösende CAA-Simulationen sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen. Häufig werden Axialventilatoren in verschiedenen Anwendungen hinter Wärmetauschern betrieben. Durch die sehr kleinen Strukturen ist die notwendige skalenauflösende Simulation der dort vorherrschenden Strömung aktuell nicht wirtschaftlich realisierbar. In Kooperation mit dem DLR Braunschweig wurde eine Vorgehensweise zur Modellierung von Zuströmturbulenz in skalenauflösenden Simulationen entwickelt und getestet. Diese Methode ermöglicht die numerische Betrachtung der Akustik von Axialventilatoren hinter Wärmetauschern im wirtschaftlich vertretbaren Rahmen.

• CAA Simulation des Breitbandgeräusches von Axialventilatoren mit variierten Kopfspalthöhen
  L. Liberson, M. Lummer, M. Mößner, R. Ewert and J. Delfs
[Abstract]

Bei der Entwicklung moderner Ventilatoren spielen günstige akustische Eigenschaften eine wichtige Rolle. Maßnahmen zur Minderung der Schallgenerierung sollen daher bereits in der Designphase berücksichtigt werden können. Neben Prototypenfertigung und experimenteller Messmethoden bietet die numerische Simulation des strömungsinduzierten Schalls eine attraktive Alternative. An einem Axialventilator verursacht der ”Kopfspalt” zwischen Schaufel und Mantelring eine markante Schallquelle, deren Ausprägung stark von den lokalen Strömungsbedingungen abhängt. Diese wiederum ergeben sich aus der Geometrie der Spaltregion. Eine zeitnahe Vorhersage der Einflüsse von Geometrievariationen auf die Schallentstehung und Abstrahlung erfordert eine effiziente Simulationsmethode, welche sowohl die akustischen Schallquellen, wie auch die Schallausbreitung durch stark inhomogene Strömungsfelder abbilden kann. Eine solche Methode bietet der gekoppelte Einsatz des am DLR entwickelten CAA-Löser DISCO++ mit dem stochastischen Quellgenerator Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM). Dabei werden die akustischen Störungsgleichungen (APE) auf einem unstrukturierten Tetraedergitter mittels der Discontinuous Galerkin Methode gelöst. Die Quellrekonstruktion erfolgt auf einem kartesischen Hilfsgitter, wobei instationäre Schallquellen auf Basis einer vorhergehenden, stationären Strömungssimulation bereitgestellt werden. Zur Validierung der Vorhersagegüte des Verfahrens wird ein, zu diesem Zweck an der Universität Siegen entwickelter Testfall, simuliert. Dabei handelt es sich um einen fünfblättrigen Axialventilator im Einbauzustand bei zwei unterschiedlichen Kopfspaltweiten. Die Simulationserbnisse werden experimentellen Ergebnissen gegenübergestellt.

• Forced Eddy Simulation des Strahlgeräusches von Einfachstrahlen
  A. Neifeld and R. Ewert
[Abstract]

In diesem Vortrag werden Strahlgeräuschvorhersagen für Einfachstrahlen basierend auf einer 0.05m Düse bei subsonischen Austrittsmachzahlen von 0.6 bis 0.9 vorgestellt. Zur direkten Geräuschvorhersage wird hier die sogenannte Forced Eddy Simulation (FES) als eine neuartige skalenauflösende Methode eingesetzt, wobei die Navier-Stokes Gleichungen in Form nichtlinearer Störungsgleichungen (NLDE) gelöst werden. Der zeitlich aufgelöste Bereich beschränkt sich auf ein räumlich kleineres Gebiet als durch die RANS Lösung der Hintergrundströmung vorgegeben ist. Die Methode kann daher den zonalen RANS/LES Verfahren zugeordnet werden. Weiterhin kommt bei der Vorgehensweise die Fast Random Particle Mesh Methode zum Einsatz, um den Backscatter-Mechanismus, d.h. die turbulente Produktion nicht aufgelöster Skalen im aufgelösten Bereich mittels stochastischer Anfachung explizit zu realisieren. Die Kalibrierung des stochastischen Forcings sowie des verwendeten Wirbelviskositätsmodells erfolgte auf Basis einer direkten numerischen Simulation von Wray für den Zerfall homogener isotroper Turbulenz. Die Ergebnisse für den Einstromstrahl wurden zunächst als Feldlösungen der Dichtegradienten, der aufgelösten turbulenten kinetischen Energie und der Druckschwankungen ausgewertet. Für die weiterführende Bewertung wurden die radialen Profile des Strahls zwischen der RANS- und FES-Lösung verglichen. Für die Validierung der Spektren wurden die Referenzspektren aus den Messungen und Ähnlichkeitsspektren für das Breitbandgeräusch 90^∘ zur Strahlachse und das kohärente Strahlmischungsgeräusch für eine Abstrahlungsrichtung 35^∘ zur Strahlachse verwendet.

Ewert, Stephan D.

• Dynamische binaurale Auralisierung von Klassenraumakustik - Einfluss der Quellenrichtcharakteristik
  A. Budnik, H. Steffens, S.D. Ewert, S. van de Par and M. Blau
[Abstract]

In einer vorherigen Studie von Blau et al. (2018) wurde gezeigt, dass eine typische Klassenraumsituation durch dynamische, binaurale Auralisierung (im Originalraum mit Kopfhörer) nahezu identisch zu einer Originaldarbietung (über Lautsprecher im Raum) nachgebildet werden kann. Die besten Ergebnisse konnten dabei für Auralisierungen mit gemessenen, binauralen Raumimpulsantworten (BRIRs) erzielt werden, während Abstriche bei simulierten BRIRs zu konstatieren waren. Aufgrund der Rückmeldungen der Studienteilnehmer wurde vermutet, dass die Simulation der BRIRs verbessert werden könnte, wenn anstelle der in Blau et al. (2018) angenommenen, omnidirektionalen Richtcharakteristik der Quellen, die tatsächliche Richtcharakteristik verwendet wird. Zur Überprüfung dieser Vermutung wurde eine Probandenstudie mit 20 Teilnehmern durchgeführt. Diese sollten in einem Hörexperiment die Übereinstimmung zwischen binauraler Auralisierung und Lautsprecherdarbietung hinsichtlich fünf verschiedener Attribute (Halligkeit, Quellbreite, Quelldistanz, Schallquellenrichtung, Gesamteindruck) für sechs verschiedene BRIR-Sätze (ein Satz gemessene Kunstkopf-BRIRs, fünf Sätze simulierte BRIRs) bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Berücksichtigung der Quellenrichtcharakteristik zu einer besseren Bewertung als bei angenommener Omnidirektionalität führt.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Fallahi, Mina

• Binaural Reproduction of Signals captured in a reverberant Room with a Virtual Artificial Head
  M. Fallahi, M. Hansen, S. Doclo, S. van de Par, D. Püschel and M. Blau
[Abstract]

As an alternative to conventional artificial heads, a microphone array-based filter-and-sum beamformer, referred to as Virtual Artificial Head (VAH), can be used to synthesize the directivity patterns of individual HRTFs (Rasumow et al. JAES 2017). Fallahi et al. (DAGA 2017/18) proposed to calculate the beamformer filter coefficients by solving a constrained optimization problem, i.e. by minimizing a narrowband least-squares cost function subject to constraints on the spectral magnitude synthesis error and the mean White Noise Gain. So far, this method has been evaluated only for simulated microphone arrays in free-field conditions. Results showed that, when choosing a proper array topology and appropriately defined constraints, the VAH perceptually outperforms classical artificial heads for music content in the horizontal plane (Fallahi et al. AES/Tokyo 2018) with regard to overall audio quality. In this contribution, real recordings were performed with a prototype VAH in a reverberant environment, where sensor noise and positional stability of the microphones come into play, and reflections from azimuths and elevations different from those of the source(s) are present. It is investigated to which extent the parameters and constraints within the optimization problem need to be modified in order to achieve a perceptually convincing binaural sound reproduction.

Fatmi, Oussema

• Full frequency simulation of performance of audible pedestrian safety warning system
  A. Caillet, M. Calloni, O. Fatmi and A. Mejdi
[Abstract]

With the advent of electric vehicles, the usual audible sources from internal combustion engine has been removed, affecting pedestrian safety. New audible signals to inform them of the approach, presence, direction and/or departure of electric and hybrid road vehicles are required to alert the pedestrians.The use of the alert sound is required by several regulations all around the world normally at speeds below 30 km/h.To design properly the audible pedestrian warning systems and make sure they conform to regulations, measurements can be done. However, it needs a lot of manpower and hardware. BEM simulations are capable to predict accurately the transfer function between the source and the microphones used for the certification of the vehicle and evaluate the performances of the pedestrian safety device. The BEM model provides the flexibility to investigate design changes in terms of position of the loud speaker, type and variations in the sound package. Therefore, ray tracing technique can be used as an alternative for mid and high frequency analysis and can be used for faster prediction (from hours to minutes) and to reach higher frequency range. This paper aims to present a test case and comparison of the BEM and Ray Tracing predictions.

Feldes, Stefan

• Detektion von Schnarchen in Audiosignalen mit Convolutional Neural Networks
  M. Stammler, A. Rommel, B. Wirnitzer and S. Feldes
[Abstract]

Die mit starkem Schnarchen einhergehende Verengung der Atemwege mit ihren vielfältigen negativen Auswirkungen stellt ein ernstes gesundheitliches Problem dar, das bis zum Krankheitsbild der Schlafapnoe führen kann. Zur Unterstützung der Diagnose und Kontrolle des Therapieverlaufs ist eine Überwachung der Schnarchaktivität im häuslichen Umfeld des Patienten sehr hilfreich. Will man dies im Sinne einer einfachen Umsetzbarkeit (bspw. über Smartphone) akustisch realisieren, ist eine robuste Detektion unter verschiedensten akustischen Bedingungen (inkl. Nebengeräuschen) gefordert. Dieser Beitrag untersucht die Eignung von Convolutional Neural Networks (CNN) für diesen Zweck. Dazu werden spektrale Merkmale des Audiosignals in ihrem zeitlichen Verlauf als Input für die Netze in ein Bildformat mit festen Dimensionen gewandelt. Am Netzausgang werden zur Differenzierung des Schnarchens gegenüber Nebengeräuschen und Stille drei entsprechende Klassen angesetzt. Zum Training der CNNs wird umfangreiches Trainingsmaterial aus diversen Quellen (klinisch sowie häusliches Umfeld) herangezogen, dessen Zusammensetzung diskutiert wird. Experimente werden insb. zur Dimensionierung der CNN-Architekturen bzgl. Filtergröße und Filteranzahl durchgeführt, sowie zur Datenaugmentierung, die hier durch Überlagern von Rauschen sowie Aufprägen von unterschiedlicher Raumakustik realisiert wird. Nach Optimierung wurden Tests mit separat aufgezeichneten Übernachtaufnahmen aus häuslichem Umfeld durchgeführt. Im Ergebnis konnte eine Korrektklassifikationsrate von 95,5% in bekanntem Umfeld und von ca. 80% in unbekanntem Umfeld erzielt werden.

Feldmann, Carolin

• „Brummen“ oder „Rauschen“? – Störende Phänomene in der Geräuschbeurteilung eines Axialventilators
  C. Feldmann, M. Schneider and T. Carolus
[Abstract]

Wärmepumpen stellen nach Angaben des Bundesverbandes Wärmepumpe e.V. mittlerweile die am zweitstärksten nachgefragte Heizungstechnologie dar. Damit steigt die Lärmbelästigung durch diese Anlage immer weiter an. Insbesondere der vom Ventilator emittierte Schall sorgt häufig für Beschwerden der Umgebung. Hörversuche mit dem semantischen Differential konnten zeigen, dass neben der psychoakustischen Schärfe auch die zeitlichen Veränderungen im Signal einen wesentlichen Einfluss auf die Qualitätsbewertung von Ventilatorgeräuschen haben. Akustikexperten beschreiben eine auffällige Zeitstruktur, die bei Axialventilatoren mit einer Drehtonfrequenz f < 100 Hz auftritt, häufig mit dem Begriff ”helikopterartig”. Modulationsanalysen zeigen, dass diese ”helikopterartige” Empfindung besonders dann auftritt, wenn tonale Signaturen im Geräusch mit der Drehtonfrequenz amplitudenmoduliert sind. Obwohl nach Terhardt ganzzahlige Verhältnisse von Tönen zu einer kaum bis gar nicht wahrnehmbaren zeitlichen Struktur führen, scheint das Verhältnis der Drehtonamplituden eine deutliche Auswirkung auf das Qualitätsurteil zu besitzen. Im Rahmen einer Hörversuchsstudie wurde auf Basis von synthetisch erzeugten, ventilatornahen Geräuschen ermittelt, wie sich das Amplitudenverhältnis auf die Qualitätsbeurteilung auswirkt. Als Ergebnis des Hörversuches wurden zwei unterschiedliche Beurteilungsgruppen bestimmt, die einerseits das ”Brummen des Elektromotors” und andererseits das ”Rauschen des Ventilators” bevorzugen. Im an den Versuch angeschlossenen Interview merkte eine kleine Teilnehmergruppe an, dass ein ”harmonisches Verhältnis” der beiden genannten Anteile als ideal angesehen wird.

Fels, Janina

• Kleinste wahrnehmbare Unterschiede in der HRTF-Rekonstruktion aus Hauptkomponenten auf Basis von anthropometrischen Abmessungen
  S. Doma, H. Braren and J. Fels
[Abstract]

Für die subjektive Evaluierung von Außenohrübertragungsfunktionen (engl. head-related transfer functions, HRTFs) wurde am Lehr- und Forschungsgebiet für Medizinische Akustik (Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen University) ein Demonstrationstool entworfen, das drei Methoden der HRTF-Individualisierung integriert. Darin können verschiedene Parameter in den Algorithmen verändert und die daraus resultierenden auditiven Unterschiede in virtuellen akustischen Szenen hörbar gemacht werden. Wichtige Parameter sind hier anthropometrische Daten von Kopf und Pinna, die in dem Demonstrationstool in diskreten Schritten einstellbar sind. Eines der Verfahren, das HRTFs als gewichtete Summe von Hauptkomponenten rekonstruiert, wurde in einem Hörversuch näher untersucht. Kleinste wahrnehmbare Unterschiede (just noticable differences, JNDs) von vier anthropometrischen Abmessungen wurden bestimmt, die in die Schätzung der entsprechenden Gewichte einfließen. Unterschiede zwischen JNDs für Kopf- und Pinna-Abmessungen, zwischen der Sensitivität auf Vergrößerung und Verkleinerung von Parametern, sowie eine Abhängigkeit der JNDs von den eigentlichen Abmessungen des Probanden wurden untersucht. Dabei ließ sich eine starke Korrelation zwischen der Kopftiefe der Probanden und entsprechenden JNDs feststellen. Aus den Ergebnissen wurden geeignete Schrittweiten für die im Tool einstellbaren Parameter abgeleitet.

• Generation of Architectural Designs Using Soundscapes: an Educational Case Study
  J. Llorca, M.S. Engel, M. Kohnen, J. Fels and M. Vorländer
[Abstract]

Architectural design process contains a crucial stage called ”insight”, in which the vital creative phase of the design process begins. Additionally, ”design fixation”, or simply designing from external stimuli, has been one of the most common methods to approach this phase. Sound as external stimuli for designing, has been used in many historical cases. However, it has never been considered as a design engine for inhabited interior environments. For this reason, some experiments were taken designing from a soundscape. This paper will present an educational experience at Faculty of Architecture in RWTH Aachen University. The main features -such as active learning process, project-based workshop or decodification of spatial perception- will be highlighted.

Feng, Kai

• Numerical Analysis on Transportation Characteristics of a Self-running Sliding Stage Based on Near-field Acoustic Levitation
  Y. Liu, K. Sepahvand, K. Feng and S. Marburg
[Abstract]

Owing to its distinct non-contact and oil-free characteristics, a self-running sliding stage based on near-field acoustic levitation can be used in an environment, which demands clean rooms and zero noise. This paper presents a numerical analysis on the lifting and transportation capacity of a non- contact transportation system. Two simplified structure models, namely, free vibration and force vibration models, are proposed for the study of the displacement amplitude distribution. After obtaining the displacement amplitude distribution, the Reynolds equation is solved by finite difference method to obtain the lifting and thrusting forces. Analysis on the stage was acquired the levitation distance versus the amplitude and the relationship between the thrust force and the phase difference, the provided result show good agree with the published experimental results. The former result shows that the levitation distance increasing with the amplitude increasing and they are not linear relationship, and the later result shows positive thrust has been produced when the phase difference was in the range 0∼180 degree and negative thrust has been produced when the phase difference was in the range 180∼360 degree. The simulated data suggest the thrust force increase with the standing wave ratio decrease or the amplitude increase.

Fennel, Florian

• Amplitudenmodulation (AM) bei Windenergieanlagen: Ausblick auf tieffrequente Geräuschanteile
  S.C. Martinez, F. Fennel and K. Pies
[Abstract]

Die Amplitudenmodulation (AM) der Geräusche von Windenergieanlagen ist international Gegenstand von schalltechnischen Untersuchungen. Eine Beurteilung im Bereich von tiefen Frequenzen steht jedoch noch aus. Dies ist spätestens dann der Fall, wenn Innenpegel direkt oder indirekt zur Beurteilung gehören. Einige Verfahren zur Ermittlung der AM von WEA gehen methodisch von Kurzzeitmessungen von z.B. 10 Sekunden Dauer aus. Es ist einleuchtend, dass es mit Hilfe von kurzen Messzeiten schwer möglich ist bei tiefen Frequenzen, bereits unter 100 - 125 Hz, die AM-Breite ausreichend genau zu bestimmen. Mit dem AM-Verfahren, dass bereits bei der DAGA 2017 (Kiel) und der DAGA 2018 (München) vorgestellt wurde, lässt sich statistisch bei tiefen Frequenzen die AM-Schwankungsbreite gut bestimmen, da die Mittelungszeiten relativ groß sind. Im Prinzip lässt sich das o.a. Auswerteverfahren, wenn erforderlich, auch für Schallpegelmessungen im Inneren von Gebäuden anwenden. In diesem Beitrag wird die Auswertung von AM aus vorliegenden Messdaten von einer einzelnen WEA und von Windparks im Freien vorgestellt, wobei Terzbandspektren von 10 Hz bis 2 kHz analysiert werden - also nicht nur die Gesamtpegel. Die unterschiedlichen Strukturen der AM im Bereich über und unter 200 Hz werden diskutiert. Auf die Ursachen der Unterschiede seitens der Geräuschemission wird eingegangen.

Fiala, Péter

• Substituting Traditional Piano Soundboard by Synthetic Layered Material Without Ribs
  D. Jenei-Kulcsar and P. Fiala
[Abstract]

Mechanical and acoustical modelling of the piano is of great interest over hundred years since the diversity of elements from strike to sound radiation. Besides the hammer action and strings, soundboards models have met the most research interest in the corresponding literature. The geometry and material properties affect the sound quality by inter-string coupling and sound radiation Traditional piano soundboards are complex structures where the main solid wood resonator is stiffened and slightly bowed with ribs on the bottom, while bridges are installed on the upper side. Since manufactured materials getting on importance in the recent years, piano manufacturers are also experimenting with new materials. In our work we discuss the possibilities of fine tuning mechanical and layering properties of a synthetic material to reproduce the modal characteristics of a traditional wood soundboard as close as possible. The composite soundboard installation is similar to projection tuned layering: ribs are not installed. Because of the stochastic parameters through variation of fibre orientation and thickness both in wood and in composite resonators, our model deals with uncertainty.

• Simulation framework for detecting and tracking moving sound sources using acoustical beamforming methods
  P. Tapolczai, P. Fiala, G. Firtha and P. Rucz
[Abstract]

Microphone arrays and beamforming procedures enable the localization of sound sources and are used in a great number of industrial applications. Remote sound sources can be localized by creating an acoustical image of the spatial distribution of the source strength. Acoustical focusing can also be implemented in order to get a high-gain directed antenna and hence attain the filtered signal of selected sources. Application to moving sound sources involve a number of challenges, such as taking the effect of the Doppler-shift into account, or to apply the acoustical focusing with a time-varying focal point.

In this contribution a simulation framework for the detection and tracking of moving sources is introduced. It is shown that in case of moving sources, source localization and acoustical focusing can be implemented in a feedback loop to enhance the quality of the detection. The object oriented simulator is capable of evaluating the sound field of arbitrary moving sound sources and contains implementations of various beamforming methods for acoustical imaging and source localization. The reconstruction of the trajectory of the moving source is supplemented by a nonlinear Kalman filter. Tracking of a small unmanned aerial vehicle is demonstrated as an example application.

• NiHu: A multi-purpose open source fast multipole solver
  P. Fiala and P. Rucz
[Abstract]

We introduce the Fast Extension of NiHu, an open source C++ toolbox for the formulation of various engineering BEM problems. The NiHu toolbox has been widely used to discretise boundary integrals in a generic way, using the conventional BEM. The recently developed Fast Multipole extension aims to provide an interface for the efficient and flexible implementation of different fast integration methods, such as the kernel-dependent Fast Multipole Method, it’s black-box extensions, or algebraic approaches, such as ACA. Similar to the conventional BEM core, the Fast Extension massively exploits C++ template metaprogramming in order to generate efficient code for different formalisms, while maintaining a generic programming interface. Parallel processing is implemented using OpenMP.

The flexibility of the toolbox is demonstrated by formulating different problems related to computational acoustics: 2D and 3D acoustic radiation-scattering, potential problems, as well as stochastic eigendecomposition. The open source implementation is validated using the EAA benchmark cases such as the Radiatterer, the Pac-man and the Cat’s eye arrangements.

Fichna, Stefan

• Data set: Eigenmike-DRIRs, Kemar 45BA-BRIRs, RIRs and 360° pictures captured at five positions of a small conference room
  C. Schneiderwind, A. Neidhardt, S. Fichna and F. Klein
[Abstract]

A data set was created to study the position dependent perception of room acoustics in case of a small conference room. Binaural room impulse responses (BRIRs) were measured with KEMAR 45BA at 5 different potential listening positions. To keep the direct sound similar the Genelec 1030A two-way loudspeaker was always placed at a distance of 2.5m. In one condition, the loudspeaker was turned towards the listening position, in the other condition it was turned by 180^∘ to achieve an indirect reproduction with low direct sound energy. Furthermore, an mh acoustics Eigenmike was placed at each of the five listening positions and 32-channel directional room impulses responses (DRIRs) as well as an omnidirectional room impulse response (RIR) was captured where the center of the head was placed before. Additionally, 360^∘ visual footages were captured with a GoPro Omni spherical camera array to provide audiovisual impressions of the listening situation at the five positions. The data set is documented according to the new DEGA recommendation and is freely available for download.

Fiebig, André

• Die Wirkung von Syntheseparametern auf Wahrnehmungsgrößen bei der aktiven Klanggestaltung im Fahrzeug
  M. Djukic, A. Fiebig and A. Herweg
[Abstract]

Im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen und den damit verbundenen neuen Herausforderungen in der Fahrzeugakustik finden verstärkte Entwicklungstätigkeiten im Zusammenhang mit ”Active Sound Design” (ASD) statt. Das ASD bzw. die aktive Klanggestaltung beschreibt eine Methode, bei der gezielt synthetische Geräuschanteile zur bestehenden Geräuschsituation hinzugefügt werden. Damit wird angestrebt, die wahrgenommene Produktqualität zu optimieren. Zudem ist man in der Lage, die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine zu beeinflussen. Zur Umsetzung von aktiver Klanggestaltung stehen grundsätzlich zahlreiche Werkzeuge zur Verfügung, die situativ im Kontext der Geräuschumgebung und in Abhängigkeit verschiedener Rahmenbedingungen parametrisiert werden müssen. Durch psychoakustische Untersuchungen und Erkenntnisse können diese Parameter für spezifische Szenarien sinnvoll dimensioniert werden. Aus zielgerichteten Untersuchungen zur Wechselwirkung von synthetischen Schallereignissen mit spezifischen Empfindungen, wie der intuitiven Wahrnehmung von Geschwindigkeit oder Beschleunigung, können Zusammenhänge exploriert werden, die eine fundierte Grundlage zur aktiven Klanggestaltung bilden. Im Rahmen des Beitrags werden spezifische Wirkungen verschiedener Syntheseparameter auf Wahrnehmungsgrößen im Fahrzeug diskutiert und Implikationen für die Auslegung von ASD im Fahrzeug abgeleitet. Im Fokus steht hierbei die Tonhöhe bzw. der Grad der Tonhöhenänderung als Indikator der intuitiven Geschwindigkeitswahrnehmung. Hierzu werden Ergebnisse von Untersuchungsreihen vorgestellt, in denen die Wirkung von verschiedenen synthetischen Signalen unter variierenden Bedingungen untersucht wurde.

• Die Grenzen der Rauigkeit zur Beschreibung der Dissonanzwahrnehmung
  M. Reffgen and A. Fiebig
[Abstract]

Zur systematischen Beschreibung spezifischer auditiver Empfindungen stellt die Psychoakustik Parameter wie Lautheit, Rauigkeit, Schwankungsstärke, Schärfe oder Tonalität bereit, mit deren Hilfe Geräuschbewertungen nachvollzogen bzw. partiell vorhergesagt werden können. Dabei wird aktuell bei technischen Geräten die detaillierte Betrachtung des Zusammenspiels auftretender tonaler Geräuschkomponenten bezüglich der Geräuschqualität zunehmend bedeutsam. Die (abendländische) Musiktheorie besitzt für das Zusammenwirken von mindestens zwei Tönen die Parameter Konsonanz und Dissonanz. Sie beschreiben den aufgrund der verwendeten Tonkombinationen hervorgerufenen Wohlklang bzw. die resultierende ”Unstimmigkeit”, die Dissonanz. Während in der Musik eine permanente Veränderung der tonalen Komponenten in einer zeitlichen Abwechslung konsonanter und dissonanter Passagen resultiert und hier bewusst als stilistisches Mittel verwendet wird, finden insbesondere bei technischen Geräuschen häufig nur geringfügige und langsame Änderungen statt. Bezugnehmend auf die Möglichkeiten und Grenzen veröffentlichter Dissonanzkonzepte werden grundlegende Untersuchungen durchgeführt, welche die Konsonanz- und Dissonanzwahrnehmung tonaler Komponenten einfacher und komplexer stationärer Klänge eruieren. Ausgehend von den Untersuchungsergebnissen werden unterschiedlichen Definitionen der Begriffe erörtert. Zur Übertragung der Versuchsergebnisse auf die Beurteilung synthetischer und realer technischer Geräusche werden grundlegende Fragen zur Wahrnehmung komplexer Klänge diskutiert.

• Implikationen verschiedener Aufnahmetechnologien zur Untersuchung von Umgebungsgeräuschen
  A. Fiebig and M. Yang
[Abstract]

Die Auswirkungen von Umgebungslärm auf die menschliche Gesundheit und auf das Wohlbefinden sind unbestritten, aber in ihrer Komplexität nicht vollständig verstanden. Zur tiefergehenden Untersuchung von Wirkungen wird zunehmend der Soundscape-Ansatz eingesetzt, bei dem die menschliche Wahrnehmung einer akustischen Umgebung detailliert erfasst wird. Die aktuelle ISO 12913-2, die als technische Spezifikation 2018 erschienen ist, sieht im Bereich ”Soundscape” zur Messung von akustischen Umgebungen den Einsatz binauraler Messtechnik vor. Hierbei ist die Anforderung, das Umgebungsgeräusch derart aufzuzeichnen, dass es dem Höreindruck einer Person in der originalen Situation entspräche sowie eine gehörrichtige Reproduktion des Umgebungsgeräusches ermögliche. Binaurale Aufnahmen, im Gegensatz zu einem einfachen Messmikrofon, erhalten sämtliche räumliche Informationen aller verteilten Geräuschquellen bzw. Schallereignisse und erlauben eine gehörrichtige Wiedergabe der akustischen Umgebung für weitergehende Untersuchungen. Im Rahmen des Beitrages werden die Implikationen unterschiedlicher Aufnahmetechnologien zur Untersuchung von Umgebungsgeräuschen aus der Perspektive des Konzeptes ”Soundscape” diskutiert und spezifische Auswirkungen auf Geräuschurteile in Abhängigkeit der Aufnahmetechnologie näher beleuchtet. Dafür werden in Hörversuchen unter kontrollierten Bedingungen Umgebungsgeräusche dargeboten, die die Versuchsteilnehmer gemäß verschiedener Kriterien bewerten. Hierbei soll vor allem der Einfluss der räumlichen Hörwahrnehmung auf typische Kriterien der Umweltgeräuschbewertung untersucht und quantifiziert werden.

Fingscheidt, Tim

• On the Performance of the Partitioned Versus Non-Partitioned Stereo Frequency Domain Adaptive Kalman Filter in In-Car Communication Systems
  I. Meyer Zum Alten Borgloh, J. Franzen and T. Fingscheidt
[Abstract]

In this paper, we investigate a stereo partitioned-block approach to frequency domain adaptive Kalman filtering for usage in feedback control of an in-car communication (ICC) system. To accomplish this, we will compare the stereo partitioned-block processing to stereo non-partitioned processing in the same acoustic conditions and for a variety of scenarios which are relevant in the context of ICC systems.

The results presented in this paper show that despite the possibility to improve computational complexity and overall feedback suppression, the partitioned-block approach will lead to higher robustness to noise.

Firtha, Gergely

• Generalization of Wave Field Synthesis theory with application for virtual moving sources
  G. Firtha
[Abstract]

Wave Field Synthesis (WFS) aims at the reconstruction of a desired target wavefront by driving a set of densely spaced loudspeaker distribution with properly chosen secondary source driving signals. WFS theory fundamentally relies on the stationary phase approximation (SPA), allowing the evaluation of integrals around critical points. The present contribution discusses the physical interpretation of the SPA of boundary and spectral integrals in the context of sound field reproduction, leading to a generalized WFS theory. This theory allows the synthesis of arbitrary 3D wavefronts by applying an arbitrary convex contour of secondary loudspeakers and ensures an optimal synthesis over a freely chosen convex reference curve. Besides highlighting the relation of the generalized WFS theory and the existing approaches the contribution presents a complex application example: the reproduction of moving point sources including the possibility of proper anti-aliasing filtering, required in practical synthesis scenarios.

• Simulation framework for detecting and tracking moving sound sources using acoustical beamforming methods
  P. Tapolczai, P. Fiala, G. Firtha and P. Rucz
[Abstract]

Microphone arrays and beamforming procedures enable the localization of sound sources and are used in a great number of industrial applications. Remote sound sources can be localized by creating an acoustical image of the spatial distribution of the source strength. Acoustical focusing can also be implemented in order to get a high-gain directed antenna and hence attain the filtered signal of selected sources. Application to moving sound sources involve a number of challenges, such as taking the effect of the Doppler-shift into account, or to apply the acoustical focusing with a time-varying focal point.

In this contribution a simulation framework for the detection and tracking of moving sources is introduced. It is shown that in case of moving sources, source localization and acoustical focusing can be implemented in a feedback loop to enhance the quality of the detection. The object oriented simulator is capable of evaluating the sound field of arbitrary moving sound sources and contains implementations of various beamforming methods for acoustical imaging and source localization. The reconstruction of the trajectory of the moving source is supplemented by a nonlinear Kalman filter. Tracking of a small unmanned aerial vehicle is demonstrated as an example application.

• On the Connections of High-Frequency Approximated Ambisonics and Wave Field Synthesis
  F. Schultz, G. Firtha, F. Winter and S. Spors
[Abstract]

From numeric 2.5D sound field synthesis (SFS) it is known that the spatially-fullband technique Wave Field Synthesis (WFS) constitutes a high-frequency approximation of Near-Field Compensated Infinite Order Ambisonics. Recently, the authors have analytically shown equivalence of 2.5D WFS and a high-frequency/far-field approximation of the Spectral Division Method (SDM) using linear arrays. SDM constitutes the explicit SFS solution in cartesian coordinates. This contribution therefore aims at showing equivalence of the explicit solution in circular/spherical coordinates, namely Ambisonics, and the WFS. For that the recently introduced local wavenumber vector concept is utilised, which essentially links SFS approaches to geometric acoustics.

Fischer, Dörte

• Performance Comparison of Single Channel Speech Enhancement Using Speech-Distortion Weighted Inter-Frame Wiener Filters
  K. Brümann, D. Fischer and S. Doclo
[Abstract]

Most single-microphone speech enhancement algorithms in the short-time Fourier transform (STFT) domain assume that neighbouring speech STFT coefficients are uncorrelated over time and frequency. Consequently, a commonly used approach is to apply a (real-valued) Wiener gain to each noisy STFT coefficient independently. Alternatively, exploiting the speech correlation between present and past time frames results in a complex-valued filter which is applied to the noisy STFT coefficients. Several single-microphone inter-frame speech enhancement algorithms have been derived, such as the inter-frame Wiener filter (IFWF) and the inter-frame minimum variance distortionless response filter. To provide a trade-off between noise reduction and speech distortion, real-valued and complex-valued speech-distortion weighted (SDW)-IFWFs have been derived which differ in their assumptions about the speech and noise correlation matrices. In this contribution, we analyze the influence of the trade-off parameter for three real-valued SDW-IFWF implementations in a low-delay filter bank architecture. For different speech and noise signals and signal-to-noise ratios, we compare the performance of the SDW-IFWFs with the standard Wiener gain in terms of objective performance measures for speech quality and intelligibility using practically feasible estimators for the required quantities.

Fischer, Georg

• Comparing the Directivity of a Mouth Simulator and a Simple Physical Model
  G. Fischer, C. Schneiderwind and A. Neidhardt
[Abstract]

For increasing refinement of virtual acoustic environments, a detailed modelling of source directivities is desired. To include human speech in virtual scenarios it is of interest to create appropriate representations of a mouth as a sound source. Physical mouth simulators are available to test telecommunications devices. However, their directivity is invariant and may not represent the directivity of a human mouth accurately. In order to gain flexibility a customizable parametric model has to be employed. As a starting point a simple physical model is considered. In this paper the physical properties of this simple model are compared with that of a mouth simulator.

Fischer, Heinz-Martin

• Schallschutz und Menschenbild
  H.-M. Fischer and A. Drechsler
[Abstract]

Die Formulierung von Anforderungen an den Schallschutz ist stets von kontroversen Interessen geprägt. Es geht dabei nicht nur um den Schutz der Menschen vor Lärm, sondern unter anderem auch um wirtschaftliche Interessen und rechtliche Aspekte. Anhand der neuen DIN 4109 soll exemplarisch betrachtet werden, inwiefern die Schutzziele und die daraus abgeleiteten Anforderungen - meistens unausgesprochen - durch ein bestimmtes Menschenbild und die aktuelle gesellschaftliche Verfasstheit geprägt werden. Es wird die These vertreten, dass erst eine klare Definition des zugrunde gelegten Menschenbildes eine klare und folgerichtige Festlegung von Anforderungen ermöglicht. Der Beitrag will kein abgeschlossenes Konzept präsentieren, sondern als Anregung verstanden werden, die Zusammenhänge zwischen Festlegungen von Anforderungen und dem Menschenbild stärker ins Bewusstsein zu rufen und thematisch weiter zu verfolgen.

Fischer, Isabel

• Ermittlung und Vergleich der Straßenverkehrslärmspektren – Überprüfung der Korrektursummanden der VDI 2719
  I. Fischer, A. Meier and B. Kübler
[Abstract]

Die VDI 2719 aus dem Jahr 1987 beinhaltet Korrektursummanden (K-Werte) für unterschiedliche Lärmarten, die eine genauere Planung des Schallschutzes ermöglichen sollen. Diese sind abhängig vom Außenlärmspektrum. Bisher unberücksichtigt bleibt das frequenzabhängige Schalldämmspektrum der Fenster. Aufgrund des Alters der VDI und deren Grundlagen ist eine Überarbeitung der Verfahren absehbar. Es besteht Bedarf an einer Untersuchung heutiger Straßenverkehrslärmspektren und deren Auswirkungen auf die Korrektursummanden. Hierzu wurde eine Masterarbeit durchgeführt, in der durch Messung aktuelle Straßenverkehrslärmspektren bestimmt wurden. In Kombination mit den Ergebnissen aus vorhergehenden Arbeiten konnten so die K-Werte der VDI 2719 neu ermittelt werden.

Fischer, Martin

• Qualitative Beurteilung psychoakustischer Parameter zur Geräuschbewertung von elektrisch verstellbaren Lenksäulen im Pkw
  T. Henschke and M. Fischer
[Abstract]

Die generelle akustische Performance ist im Automotive-Bereich ein wichtiger Parameter für Qualität und Komfort. Um den steigenden akustischen Performance-Ansprüchen im Fahrzeuginnenraum gerecht zu werden, sind Maßnahmen zur Geräuschreduktion und/oder Geräuschoptimierung notwendig. Dies gilt besonders im Automotive-Premiumbereich. Zur Umsetzung einer gezielten Geräuschoptimierung ist es dabei dienlich, den Fokus auf relevante psychoakustische Parameter zu richten. Die Relevanz der einzelnen psychoakustischen Parameter soll dabei in diesem Beitrag anhand eines exemplarischen Versuches für eine spezifische Lenksäule durchgeführt werden. Hierbei stand die Geräuschemission während einer elektromechanischen Höhen- und Längsverstellung im Fokus. Die Geräusche wurden aufgezeichnet und durch gezielte Modifikationen hinsichtlich einzelner psychoakustischer Parameter verändert. Im Anschluss wurden die Geräusche durch Probanden bewertet. Als Bewertungsverfahren wurde ein kategorialer Paarvergleich gewählt. Die Probanden wurden sowohl in Laien als auch Experten unterschieden. Insbesondere die Lautheit stellte sich bei den Geräuscharten als relevanter Parameter heraus. Eine Verringerung/Erhöhung dieses Parameters führte zu den ”angenehmsten” / ”unangenehmsten” Geräuschen. Dieses Ergebnis korreliert mit der generellen Wichtung der Lautheit. Weitere psychoakustische Parameterveränderungen (Schärfe, Tonalität) wurden ebenso wahrgenommen und in die Rubriken angenehmer/unangenehmer eingestuft. Unterschiede bei der Bewertung zwischen Laien und Experten konnten anhand dieses spezifischen Tests mit dem ausgewählten Geräuschbeispielen nicht festgestellt werden.

Fleck, Andreas

• Virtual reality based pointing method for localisation experiments in spatial audio
  V. Erbes, A. Fleck and S. Spors
[Abstract]

As the accurate placement of sources is an important quality in spatial sound reproduction, listening tests strive to investigate the localisation of virtual sources. The applied pointing method, which the test subjects report the perceived direction with, is crucial for meaningful results. Several studies revealed that pointing with the head in direction of the source while being assisted by visual feedback for the direction delivered the most accurate results. In particular, providing visual feedback by a head-mounted display has been shown to be a promising method which also enables the investigation of the localisation of elevated sources. This study combines the virtual representation of sound fields by dynamic binaural synthesis via headphones with the use of a head-mounted display for visual feedback. Stimuli consisted of point sources synthesised by head-related transfer functions. Comparison with the results of previous studies proves that the method provides a valid instrument for the investigation of localisation properties of spatial reproduction methods.

Flipo, Nathan

• Investigations on the directivity of string instruments using a bowing machine
  N. Flipo, T. Grothe and M. Kob
[Abstract]

String instruments exhibit a complex directivity which is not precisely referenced in the literature or often represented with a low spatial or frequency resolution. The goal of the bowing machine presented here is to provide a stable, realistic excitation for repeated captures of directivity measurements on string instruments. The instrument is excited by a bow mounted on a linear actuator which allows to obtain more reproducibility than measurements with real musicians and more precise results than by using other ways of excitation (rosin disc, shaker on the bridge, hammered or plucked stings...). By mounting the instrument together with the bowing machine on a 3D turntable we have studied the directivity of a violin in every direction with small angle steps. The setup has been used until now to study the directivity of a violin but could be adopted to study other string instruments.

Vortrag bevorzugt, evtl. Beitrag in Session ”Open Science” mit Live-Demonstration des Anregemechanismus

Floss, Sebastian

• Achieving Axial Fan Sound Reduction with Micro-Perforated Absorbers
  S. Floss, F. Czwielong, F. Krömer, S. Becker and M. Kaltenbacher
[Abstract]

Aeroacoustic noise sources, especially under distorted flow conditions, are one of the main causes of sound emissions on an axial fan geometry layout in a complex ventilation system scenario. To attenuate sound, one can either modify the aeroacoustic sources by changing the fan blade geometry, or one can use passive absorbing mechanisms which are applied as wall lined structures up- and downstream of the fan. We propose the application of MPAs (micro-perforated absorbers) in the tipflow region of the fan to account for tonal components of the emitted sound pressure spectrum. Possible near-field effects on the absorbing structure will be investigated by simulating MPAs with the Johnson- Champoux-Allard approach in a Finite Element (FE) - framework . This is followed by measurements at an experimental test section where we will investigate the effect of the MPA structure on pressure drop, performance and the overall emitted sound pressure level of the fan.

Francis, Maria Avitha

• Real-time Speech Enhancement System for Surgical Systems
  M.A. Francis, M. Gimm, T. Becker and G. Schmidt
[Abstract]

The communication in surgery rooms might be difficult, especially if the surgeon is located in some distance from the patient due to the usage of minimally invasive operation devices. In order to improve the communication between the medical staff around the patient table and the surgeon controlling the operation device dedicated signal processing can be applied. In particular, such speech enhancement systems focus on suppression of the stationary background noise caused by medical equipment, suppression of the feedback occurring due to a closed electro-acoustic loop, and lastly suppression of instationary noise, e.g. sharp clanging noises. All this should be done without compromising the quality and intelligibility of the speech signals.

In this work, we present an overview of a generic speech enhancement system comprising mainly of a traditional Wiener filter for background noise suppression, a model-based feedback suppression along with additional stages for multidirectional communication and non-linear time domain processing for the attenuation of instationary noise. All this was implemented and tested on an embedded hardware platform with respect to the special requirements of a surgery room.

Frank, Matthias

• Real-Time Calculation of Frequency-Dependent Directivity Indexes in Singing
  M. Brandner, A. Sontacchi and M. Frank
[Abstract]

Directivity of speech and singing is primarily determined by the physiology of a person and therefore by the head size, torso dimensions and posture. Previous works have concluded that in singing only the intentional spectral (due to the singer’s formant) defines the directionality of a singing in an room acoustical sense. Nevertheless, our work has investigated the singing technique of a classical singer while singing at steady pitch for one specific vowel which is in contrast to average over several words. This paper shows the results of a real time analysis of 64-channel recordings made with a spherical microphone setup to identify the variations in directivity in singing due the change of the singing technique. We calculate the directivity indexes in real-time evaluated at the fundamental frequency and its harmonics to gain robust information. The short-term data is then compared to results calculated from long-term averaged spectra.

• Perceptual Evaluation of Spatial Resolution in Directivity Patterns
  M. Frank and M. Brandner
[Abstract]

The perceptual evaluation of differences in measured directivity of sound sources in regard to spatial resolution is still an on-going research. Although high-resolution measurement setups and data exist, less expensive measurements with lower resolution and lower number of microphones may already ensure plausible perceptual reproduction in a virtual environment. It is yet not clear how detailed the directivity information has to be captured and reproduced for plausible playback. This paper approaches the question by a listening experiment in a virtual environment with generic directivity patterns. The experiment compares different spatial resolutions (spherical harmonic orders) of the directivity patterns for various virtual listening positions and source signals. The virtual environment employs a higher-order image source model and binaural, dynamic Ambisonic playback.

• Reproducibility of stereophonic amplitude-panning curves
  F. Zotter and M. Frank
[Abstract]

Since the first studies about stereophonic amplitude-panning were published in the end of the 1950s, there have been a lot of experiments to determining the relation between the level difference between a pair of loudspeakers and the perceived direction. Interestingly, the results for these panning curves vary a lot between the various studies, especially for large aperture angles of the loudspeaker pair and lateral directions.

This contribution compares some of the experimental results from 70 years of amplitude panning, as well as the experimental environments, stimuli, reporting methods, and statical analysis in order to find explanations for the differences in the panning curves.

• Evaluating out-of-head localization of a dry source from the front reproduced with cue-preserving headphones
  H. Pomberger, A. Sontacchi, M. Frank, R. Höldrich, T. Gmeiner and M. Lucchi
[Abstract]

Sources from the frontal direction are still particularly challenging in binaural reproduction, as there are virtually no interaural time- and level differences. The perceived image of a binaural reproduction typically suffers from a vertical mislocalization and in-head localization. In the literature, different reasons for this problem can be found: the lack of individual spectral pinna-cues as well as missing room information. Even for a frontal position, a real sound source in an anechoic environment is typically localized clearly outside of the head. However, without any room information there are virtually no distance cues and the distance is not adequately perceived. Room information significantly supports distance perception and consequently externalization, however, it cannot provoke out-of-head localization by itself. Within this work, we investigate dry reproduction of frontal sources by a new headphone system. This new headphone contains additional tiny loudspeakers, which create similar individual spectral pinna-cues as a source from the frontal position. This is supported by dummy head measurements. A listening experiment is conducted in which the new headphone system is compared to existing approaches in terms of out-of-head localization, vertical localization and coloration. A loudspeaker in an anechoic room acts as reference stimulus.

• Improving externalization in Ambisonic Binaural Decoding
  D. Rudrich and M. Frank
[Abstract]

Ambisonics has become the standard audio format for 360-degree videos and virtual reality. Content is typically created by Ambisonic microphone recordings, single synthetically spatialized/encoded sources, or a combination of both. Whereas real-world recordings include room information by nature, synthetically spatialized sources often lack in physically plausible reverberation. However, this room information is crucial for externalization in binaural headphone playback. As production is typically done using loudspeaker playback, the studio’s room already supports externalization, without the need for additional reverberation. However, such productions can suffer from a lack of externalization when played back binaurally over headphones. Employing measured binaural room impulse responses (BRIRs) from loudspeaker setups in studios improve externalization, however the directions of the direct sound are limited to the loudspeaker directions. Our approach tries to combine state-of-the-art binaural Ambisonic decoding without virtual loudspeakers with room information created by virtual loudspeakers in a simulated room. A listening experiment compares the results to binaural playback using BRIRs and evaluates how accurate the room simulation has to be done for plausible playback and improved externalization.

Frank, Stefan

• Aerodynamische und aeroakustische Optimierung eines Radialventilators mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln für Haushaltsgeräte mittels Inverse Design
  C. Eisenmenger, S. Frank, H. Dogan and M. Ochmann
[Abstract]

Radialventilatoren mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln zeichnen sich durch einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad gegenüber anderen radialen Ventilatorbauarten aus. Demgegenüber stehen eine höhere Antriebsdrehzahl und ein deutlich tonaler geprägtes Betriebsgeräusch im Vergleich zu beispielsweise Trommelläuferventilatoren. Für den Einsatz in Haushaltsgeräten wie Wäschetrocknern werden aus diesen Gründen eher letztgenannte Trommelläufer verwendet. Mit steigender Effizienz des Gesamtgerätes nimmt allerdings der Einfluss der Ventilatoreinheit auf den Wirkungsgrad immer weiter zu. Daher soll der Einsatz von Radialventilatoren mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln für den Betrieb in einem handelsüblichen Wäschetrockner im Hinblick auf aerodynamische und aeroakustische Eigenschaften untersucht werden. In den ersten Projektschritten wurde ein Referenzventilator mittels klassischer Designrichtlinien ausgelegt, gefertigt und numerisch sowie experimentell untersucht. Für die numerischen Untersuchungen wird ein hybrides Computational Fluid Dynamics (CFD) / Computational Aeroacoustics (CAA) Verfahren verwendet. Die Ergebnisse werden experimentell mit dem Kanalverfahren nach DIN 5136 validiert. Der Referenzventilator wird in weiteren Schritten hinsichtlich der aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften optimiert. Dazu wird das ”Inverse Design” Verfahren verwendet um den Rahmen klassischer Auslegungsregeln zu erweitern. Mittels Design of Experiments (DoE) und genetischer Optimierungsalgorithmen werden verschiedene Parameter und ihr Einfluss auf den Wirkungsgrad sowie die Schallabstrahlung untersucht. In weiteren Projektschritten soll die beste Ventilator-Variante wiederum mittels transienter 3D CFD/CAA simuliert, gebaut und experimentell untersucht werden.

• Prediction of the aeroacoustic noise of a radial fan using Lighthill’s analogy in frequency domain
  H. Dogan, M. Ochmann, C. Eisenmenger and S. Frank
[Abstract]

In this work, the aerodynamic and the aeroacoustic performance of a radial fan with backward curved blades is investigated. The experimental setup for the problem is built according to DIN ISO 5136, and the numerical simulations are performed in order to validate the experimental results. In a few previous articles by the current authors, the initial numerical results were presented based on a hybrid computational fluid dynamics and aeroacoustics (CFD/CAA) approach, where e.g. the Stress Blended Eddy Simulation was used for the computational fluid dynamics, and the pressure and the velocity calculated on a virtual interface at an intermediate region were taken as the input for the far field acoustic computations. In this current article, we investigate the effects of the quadrupole sound sources in the aeroacoustic computations. Namely, the quadrupole sound sources distributed throughout the volume are first calculated in time domain, are then transformed into frequency domain, and the frequency domain form of Lighthill’s wave equation is used in order to predict the noise spectrum in the far field. The comparison of the aeroacoustic results and the experimental values will be presented and the impact of the quadrupole sound sources on the overall sound spectrum will be discussed.

Franzen, Jan

• On the Performance of the Partitioned Versus Non-Partitioned Stereo Frequency Domain Adaptive Kalman Filter in In-Car Communication Systems
  I. Meyer Zum Alten Borgloh, J. Franzen and T. Fingscheidt
[Abstract]

In this paper, we investigate a stereo partitioned-block approach to frequency domain adaptive Kalman filtering for usage in feedback control of an in-car communication (ICC) system. To accomplish this, we will compare the stereo partitioned-block processing to stereo non-partitioned processing in the same acoustic conditions and for a variety of scenarios which are relevant in the context of ICC systems.

The results presented in this paper show that despite the possibility to improve computational complexity and overall feedback suppression, the partitioned-block approach will lead to higher robustness to noise.

Fritzsche, Marco

• Korrelation von Unterbodenblechschwingungen und Innenraumakustik
  J. Osterziel, A. Businger, M. Fritzsche and R. Lerch
[Abstract]

Durch die stetig steigende Lärmbelästigung, insbesondere durch den signifikanten Einfluss von Verkehrslärm, steigt das Bedürfnis nach akustischer Distanzierung und Separation. Bei Automobilen ist in den letzten Jahren vor allem im oberen Preissegment eine Entwicklung im Klangbild auszumachen. Die bei hohen Fahrgeschwindigkeiten dominierenden Umströmungsgeräusche wurden im hochfrequenten Bereich bereits so weit dezimiert, dass früher übertönte tieffrequente Geräusche primär in den Vordergrund rücken. Eine Ursache hierfür ist die Anregung flächiger Strukturen, wie sie beispielsweise bei Unterbodenblechen auftritt. Um die Gesamtschwingungen trotz lokal eingeschränkter Zugänglichkeit messtechnisch erfassen zu können ohne dabei weder die Strömung noch die Blechschwingung zu beeinflussen, müssen neue Ansätze verfolgt werden. Die bereits etablierte Methodik der Laser-Scanning-Vibrometrie wird im Windkanal S2A in Paris um ein Anwendungsfeld erweitert, da hier erstmals die Bleche eines Fahrzeugunterbodens durch Panzerglasscheiben abgescannt werden. Dieses neue Verfahren wurde mittels Beschleunigungssensoren validiert. Zudem wurden Korrelationen zwischen Blechschwingungen und Innenraumakustik hergestellt und dabei gezielt gewisse Randbedingungen modifiziert, um deren Auswirkungen wahrnehmen und interpretieren zu können. Ergebnisse zeigen, dass in bestimmten Frequenzbereichen Wechselwirkungen und Zusammenhänge zwischen Blechschwingungen und Innenraumakustik zu erkennen sind. Durch den Vergleich von Kohärenzen werden diese genauer erläutert. Darüber hinaus existieren von den Unterbodenblechschwingungen unabhängige Schallentstehungsmechanismen, deren Ursachen durch weitere Messungen ermittelt werden sollen.

Fuchs, Andreas

• Langzeitverhalten lärmmindernder SMA-Decken
  R. Wehr, A. Fuchs and E. Bühlmann
[Abstract]

Zur Reduktion des Reifen/Fahrbahngeräusches werden in großem Maß lärmarme dichte und semidichte Fahrbahndeckschichten genutzt. Während diese eine gute Wirksamkeit zu Beginn ihrer Liegedauer zeigen, nimmt die lärmmindernde Wirkung mit zunehmendem Alter ab. Um dieses Alterungsverhalten zu analysieren, wird im vorliegenden Paper dazu die Erhebung einer umfassenden Datengrundlage mittels des CPX-Verfahrens (ISO 11819-2) gezeigt. Die Daten werden dazu mit Informationen zum Deckschichttyp, dessen Altersstruktur und Befahrungsstärke verbunden und daraus ein Modell des Alterungsverlaufs erstellt, welches mit Vorbeifahrtsmessungen nach ISO 11819-1 verglichen wird. Ebenfalls werden Korrelationen mit Texturmessungen gezeigt, welche gemeinsam mit den CPX-Messungen durchgeführt wurden.

Fuchs, Helmut

• Erreicht DIN 18041-2016 ihr Ziel hinsichtlich Sprachverstehen, Schallbelastung und Lärmminderung in Unterrichts- und Kommunikationsräumen?
  H. Fuchs and G. Graber
[Abstract]

Bei der Überarbeitung dieser Richtlinie wurden die Anforderungen bezüglich der Nachhallzeiten in kleineren Räumlichkeiten durch Verschärfung im mittleren bei gleichzeitiger Lockerung im tieferen Frequenzbereich signifikant geändert. Nach drei Jahren lohnt daher eine kritische Diskussion auf Basis aktueller wissenschaftlicher Forschungs- und praktischer Umsetzungsergebnisse bezüglich Sprachverstehen, Lärmentstehung und raumakustischer Sanierungsmaßnahmen. In Zeiten da Lehrermangel, krankheitsbedingter Unterrichtsausfall und Bildungsdefizite in den Fokus rücken, sollten sich Architekten und ihre Berater des Beitrags unzureichender Raumakustik an dieser Entwicklung bewusst sein und sich herausgefordert fühlen, die raumakustischen Verhältnisse in Ausbildungs-, Arbeits- und Freizeitbereichen nach heutigem Stand des Wissens und der Technik zu verbessern. In der Praxis geht es darum, wie möglichst effizient und kostengünstig eine gute Raumakustik erreicht werden kann. Am Beispiel zweier Hörsäle der TU Graz werden dazu zwei konkurrierende Sanierungskonzepte vorgestellt: das eine konzentriert sich, wie gewohnt, auf die Absorption der mittleren Frequenzen, das andere zielt dagegen auf eine möglichst konstante Nachhall-Charakteristik im Raum. Die Ergebnisse werden vor dem Hintergrund der DIN 18041-2016 und der ÖNORM B 8115-3, 2005 diskutiert.

Fuhrmann, Kerstin

• Wellenfeldsynthese für den Einsatz in Augmented Acoustic Reality-Umgebungen
  D. Leckschat, C. Epe and K. Fuhrmann
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die Konzeption und eine Implementierung eines Systems für die akustische Wellenfeldsynthese (WFS) vorgestellt. Im Gegensatz zu ”großen” Systemen mit sehr vielen Lautsprecherkanälen wurde hier eine individuelle, auf eine Person zugeschnittene Lösung konstruiert. Es werden dabei kopfbezogene Signale über fokussierte Quellen wiedergegeben. Da sich die Lautsprecheranordnung zum Beispiel seitlich in etwa einem Meter Abstand zum Hörer befindet, bleibt das Sichtfeld frei, so dass sich eine Mixtur aus einer realen akustischen Szene und technisch hinzugefügten akustischen Elementen erreichen lässt.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Gaal, Mate

• Quantitative, zeiteffiziente, winkel- und frequenzaufgelöste Analyse von Elektretwandlern im Hör- und Ultraschallbereich
  K. Bente, J. Oeff and M. Gaal
[Abstract]

Elektretwandler sind sensitive und immer verschleißresistentere Schallwandler, wodurch sie verbreitet Einsatz im Hör- und Ultraschallbereich finden. Geladene, zelluläre Polypropylen-Folien eignen sich besonders gut als Wandlermaterial aufgrund ihrer, verglichen mit Piezokompositen, hundertfach niedrigeren akustischen Impedanz bei gleichem piezoelektrischem Koeffizienten. Doch das winkel- und frequenzabhängige Verhalten der Wandler ist kaum untersucht und wenig quantifiziert. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass diese Folien eine schichtdickenabhängige Sensitivität zwischen 0.1 mV/Pa und 10 mV/Pa aufwiesen. Ein Maximum in der Sensitivität fand sich nahe ihrer mechanischen Resonanzfrequenz im Ultraschallbereich, aber auch im niederfrequenten Hörschallbereich. Darüber hinaus konnte die Winkelabhängigkeit der Sensitivität charakterisiert werden. Die Analyse konnte dabei zeiteffizient mit einem breitbandig emittierenden, thermoakustischen Wandler umgesetzt werden, sodass pro Winkel eine Messung für die Berechnung der Übertragungsfunktion des Wandlers genügte. Quantifiziert wurden die Ergebnisse durch das einmalige Vermessen des Schallfeldes des Emitters mittels Laser-Doppler-Vibrometrie. Mit den erzielten Ergebnissen wurde zum einen das komplexe Sensitivitätsverhalten der Wandler untersucht, aber auch eine grundlegende Methodik aufgezeigt, wie Wandler quantitativ, multivariat charakterisiert werden können. Winkel- und frequenzaufgelöste Sensitivitäten erlauben zum einen die Analyse der Anwendbarkeit der Wandler für sämtliche Einsatzgebiete, zum anderen stehen so Rückschlüsse über die mechanische Dynamik von Elektretfolien in Aussicht, da deren Sensitivität direkt mit ihrem Elastizitätsmodul skaliert.

• Plasma-akustische Wechselwirkungen von Mikrohohlkathodenentladungen
  D. Kotschate and M. Gaal
[Abstract]

Während des Entladungsprozesses interagieren Mikrohohlkathodenentladungen (engl. micro hollow cathode discharges) durch verschiedenste physikalische Phänomene mit ihrer Umgebung. Analog zu Funken- und Koronaentladung treten neben den optischen Erscheinungen auch akustische Wechselwirkungen bis in den Ultraschallbereich auf. Diese Wechselwirkungen sind bisher jedoch nur selten Gegenstand der Forschung gewesen. Durch elektro-chemischen Prozesse und die Stromdichteverteilung während des Zündvorgangs erfährt das angrenzende Fluid eine, durch den thermoakustischen Effekt hervorgerufene, rapide Dichteänderung und erzeugt somit eine akustische Emission. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den letzten Stand der akustischen Beschreibung der Mikrohohlkathode. Weiterhin wird anhand von Anwendungsbeispielen, wie der Charakterisierung von akustischen Sensoren, sowie der Nutzung innerhalb der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, die Nutzung dieser Entladungsart präsentiert. Darüber hinaus erlaubt die Kenntnis hinsichtlich der akustischen Eigenschaften der Entladung wichtige Rückschlüsse im Rahmen der Plasmadiagnostik.

Garcia, Alexandre

• Influence of TCAPS on HRTFs and on sound source localization precision
  L. Kroener, A. Garcia and V. Zimpfer
[Abstract]

The individual geometry of the auricle attenuates, resp. boosts certain frequencies of the incoming sound, depending on the angle of incidence. This effect is describe by the angle and frequency dependent HRTF, which is individual for each human and is not necessarily left-right symmetric. The brain is trained to the individual HRTF during a human’s lifetime. Wearing tactical communication and protection systems (TCAPS) modifies the geometry of the pinna, resulting in important changes of the HRTF. The listener’s brain cannot adapt instantaneously to the modified HRTF, leading to a less precise sound source localization. In listening test was obtained that the major type of error is due to front-back confusions. To pave the way towards TCAPS which preserve the listener’s natural spectral cues, three different models of TCAPS were analysed. Their influence on sound source localisation capabilities and on the user’s HRTF are presented. HRTF measurements on a dummy head were done during four scenarios: dummy head without TCAPS, dummy head wearing two different in-ear TCAPS (earplugs) and one on-ear TCAPS (earmuffs). Sound source localization tests were conducted with subjects under the same four scenarios. Based on those results concepts for prototype of new generation TCAPS are presented.

Gassenmeyer, Felix

• Simulation and Measurement of the Pressure at the Eardrum Emitted by Hearing Aids in Auditory Canals Occluded with Custom Ear Molds
  F. Gassenmeyer, H. Husstedt and M. Kaltenbacher
[Abstract]

The acoustical load when wearing a hearing aid, mainly determined by the geometry of the auditory meatus and the reflection properties of the tympanic membrane and middle ear, is individual and apriori unknown. Hence, the sound pressure emitted by the hearing aid varies when the same device with the same setting is applied to different subjects. Usually the effective pressure is determined by real ear measurements. Alternatively, coupled Finite Element Simulations of the sound field in occluded auditory canals and the acoustic/mechanical transmission to the middle ear have been previously presented for a parametric model of the auditory meatus. In this talk, the findings for the generic model are used to simulate the pressure at the eardrum for real ear geometries occluded by custom ear molds. Finally, the results are compared to measurements.

Gatt, Monika

• Numerische und experimentelle Evaluierung eines Arbeitsumfeldes auf Basis einer Sprachverständlichkeitskartierung
  M. Maeder, M. Gatt, M. Scholz and S. Marburg
[Abstract]

Im Bereich der Arbeitsplatzkonzipierung sind sowohl die technischen Anforderungen an den Arbeitsplatz als auch die sozialen Belange der Mitarbeiter von entscheidender Bedeutung, um die Basis für ein funktionierendes Arbeitsumfeld zu etablieren. Häufig entstehen durch den Antagonismus zwischen störendem Lärm und gewünschter Sprachverständlichkeit Interessenskonflikte. Ein Mitarbeiter, der sich an seinem Arbeitsplatz stark konzentrieren muss, kann sowohl von störenden Hintergrundgeräuschen (Klimaanlagen, Lüfter, Aggregate usw.) bedingt durch eine zu hohe Nachhallzeit im Innenraum, als auch durch das Mithören themenfremder Gespräche in einem überdurchschnittlich trockenen Raum abgelenkt werden. Bei der Einschätzung derartiger Situationen ist der Sprach- Verständlichkeits-Index (englisch Speech Transmission Index, kurz STI) eine wichtige Größe. Beeinflusst durch die Nachhallzeit und den Signal-Rausch-Abstand, dient der STI als potentes Werkzeug bei der Beurteilung von anspruchsvollen Arbeitsumfeldern. Die vorliegende Arbeit behandelt die Ermittlung einer STI- Kartierung auf Basis von numerischen Simulationen unter Zuhilfenahme von Ray-Tracing-Methoden und Berechnungen der Schallenergiedichteverteilung in der Raumakustik. Die experimentell validierten Modelle können zur Optimierung der Arbeitsplatzkonfiguration verwendet werden, um anforderungsgerechte Arbeitsumfelder zu schaffen und gleichzeitig soziale Belange der Mitarbeiter zu adressieren.

• Die innere Stimme und der Lärm
  M. Gatt, M. Maeder and S. Marburg
[Abstract]

Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test.

Gauger, Nicolas

• Aeroakustische Simulation einer umströmten Zylinderkonfiguration mit SU2
  E.W. Schneehagen, B.Y. Zhou, E. Sarradj and N. Gauger
[Abstract]

Für viele technische Anwendungen ist Strömungslärm eine relevante Komponente des Gesamtgeräusches. Die Vorhersage des Strömungsgeräusches gestaltet sich auf Grund der hohen Komplexität des Strömungsfeldes oft schwierig. Auch mit steigender Rechenleistungen und für simple Geometrien ist die direkte numerische Simulation wegen der großen Unterschiede der räumlichen Skalen von Akustik- und Strömungsvariablen oftmals zu teuer. Eine mögliche Lösung bietet die getrennte Berechnung des turbulenten Strömungsfelds und der Akustik. Ein bekannter hybrider Ansatz ist die Kombination einer Grobstruktursimulation (LES) des Strömungsfeldes mit der akustischen Analogie von Ffowcs-Williams-Hawkings (FW-H). Eine Umsetzung dieser Methode mit dem Open-Source CFD Code SU2 wird vorgestellt und auf das Umströmungsgeräusch von wandbündigen Zylinderkonfigurationen angewendet. Da ein implizites Wirbelviskositätsmodell für die Strömungssimulation verwendet wird, das noch nicht vollständig validiert wurde, wird die Qualität der Simulationsergebnisse anhand von experimentellen Messdaten aus einem aeroakustischen Windkanal bewertet.

Gehrke, Anne

• Lärm im Einzelhandel
  J. Selzer, F. Schelle, A. Wolff, F. Rokosch and A. Gehrke
[Abstract]

Lärm am Arbeitsplatz ist trotz des voranschreitenden Wandels der Arbeit ein häufig anzutreffendes Problem. Mit Lärm ist jedoch nicht nur der aurale, innohrschädigende Lärm gemeint. Auch nicht-innenohrschädigender Schall löst extra-aurale Lärmwirkungen aus, durch die langfristig gesundheitliche Beeinträchtigungen entstehen können. In einem gemeinsamen Projekt der BGHW und der Institute der DGUV (IFA, IAG und IPA) wurden im Zeitraum von März bis September 2018 die Situation der Beschäftigten in der Einzelhandelsbranche untersucht. Es konnten insbesondere Betriebe aus dem Lebensmittel- und Textileinzelhandel für dieses Projekt akquiriert werden. Dabei wurden neben dem validierten Fragebogen für die psychologische Bewertung der Arbeitsbedingungen (BASA II) der am Arbeitsplatz vorherrschende Schalldruckpegel mittels Schallpegelmessern und Dosimetern ortsabhängig und personengebunden erfasst. Durch die personengebundene Messung lässt sich die physikalische Einwirkung am Ohr gut erfassen. Eine Beurteilung gestaltet sich wegen unterschiedlicher Normvorgaben jedoch als schwierig. Für die verschiedenen Teilbranchen werden sowohl Aussagen über die personengebundenen und standortabhängigen Lärmexpositionen einzelner Tätigkeiten, wie auch über Raumpegel, z.B. im Kassenbereich, getroffen. Zusätzlich konnten exemplarisch Nachhallzeiten im laufenden Betrieb ermittelt werden. Die Ergebnisse werden im Zusammenhang mit der nach Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A3.7 ”Lärm” anzuwendenden Kenngröße des Beurteilungspegels und der dafür vorgesehenen Messmethode diskutiert.

Gensch, Tom

• Unsicherheiten der Schallleistungsbestimmung mittels Radialmodenanalyse in Strömungskanälen
  T. Gensch, M. Behn, M. Spitalny and U. Tapken
[Abstract]

Aufgrund der hohen Nebenstromverhältnisse bei modernen Flugzeugtriebwerken dominieren insbesondere beim Landeanflug die Fantöne die Geräuschemission. Deren modale Struktur zu kennen, ist essentiell für die Konzeption leiserer Triebwerke. Die Radialmodenanalyse tonaler Schallfeldkomponenten ist eine etablierte Methode, um die von Turbomaschinen abgestrahlte Schallleistung in Strömungskanälen zu bestimmen. Mit einem inversen Ansatz werden die Amplituden der modalen Schallfeldkomponenten anhand eines Schallausbreitungsmodells ermittelt. Akustische, aerodynamische und geometrische Parameter stellen Eingangsgrößen dieses Modells dar. Der Einfluss zufälliger Schwankungen der Eingangsgrößen, wie z.B. der Blattfolgefrequenz aufgrund von Drehzahlschwankungen, auf die Unsicherheit der ermittelten Schallleistung ist dabei häufig unbekannt. Die vorliegende Arbeit beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Gesamtunsicherheit der berechneten Schallleistung und untersucht die jeweiligen Beiträge der Unsicherheiten der Eingangsgrößen. Dafür werden analytisch hergeleitete Fehlerfortpflanzungsempfindlichkeiten herangezogen. Der Einfluss der verschiedenen Eingangsgrößen wird anhand einiger Beispiele diskutiert.

Georgi, Tom

• Minderung der akustischen Wirksamkeit von Schalldämpfersystemen durch Körperschallausbreitung
  C. Schulze, P. Lindner, J. Hübelt, M. Ruhnau, J. Troge, T. Georgi and D. Levermann
[Abstract]

Zur Reduzierung des Entwicklungsrisikos bei der Auslegung von Schalldämpfern werden möglichst genaue Auslegungs- und Berechnungswerkzeuge benötigt. Einen wichtigen begrenzenden Faktor stellt hierbei die Übertragung von Körperschall über die Schalldämpferbauteile dar, die bisher ausschließlich durch Sicherheitsbeaufschlagungen berücksichtigt wird. Nun wurde ein neues Berechnungsverfahren geschaffen, das den Körperschalleinfluss auf die Luftschalldämpfung eines Schalldämpfers analytisch beschreiben kann. Dabei kommt ein SEA-Modell (statistische Energieanalyse) zum Einsatz. Die dafür erforderlichen Modellparameter wurden aus den für den Körperschall bedeutsamen Eigenschaften der Schalldämpferbauteile abgeleitet. Im Beitrag werden Ergebnisse zur Validierung der Berechnungsmethodik an Schalldämpfern in Modell- und Originalgröße präsentiert. Insbesondere wird die Gesamtschalldämpfung eines Schiffsschalldämpfers prognostiziert auf Basis der direkt am Motorprüfstand gemessenen Luftschallleistung und Körperschallleistung. Abschließend erfolgt der Vergleich der Durchgangsdämpfung des Schiffsschalldämpfers mit Messergebnissen, die in situ am Abgassystem eines Schiffs ermittelt wurden.

Gerlach, André

• Messtechnische Charakterisierung hochintensiver fokussierter Luftultraschallfelder
  M. Liebler, C. Kling, A. Gerlach and C. Koch
[Abstract]

Hochintensive fokussierte Luftultraschallfelder werden heute beispielsweise zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks bei einer Gesteninteraktion oder zur Generierung räumlich lokaler Audioquellen eingesetzt, wobei nichtlineare Schallausbreitungseffekte genutzt werden. Solche Schallfelder stellen besondere Herausforderungen an eine messtechnische Charakterisierung. Die hohen Schalldrücke erfordern einen großen Pegeldynamikbereich und die durch nichtlineare Effekte erzeugten Harmonischen eine hohe Bandbreite der Messkette. Weiterhin treten durch die kleinen Wellenlängen und die Fokussierung räumlich stark variierende Schallfelder auf. Im vorliegenden Fall wurde ein 40kHz Trägersignal mit Hilfe eines Ultraschall-Arrays auf einen Fokuspunkt gebündelt. Es wurden unterschiedliche Mikrofontypen auf ihre Eignung zur Vermessung solcher Schallfelder hin untersucht und Einflussgrößen auf das Messergebnis ermittelt. Am Portalscanner der PTB erfolgte eine räumliche Charakterisierung des Ultraschallfeldes. Die Ergebnisse für unterschiedliche Mikrofone und Messaufbauten wurden miteinander verglichen und werden im Vortrag diskutiert. Auf Grund der nichtlinearen Ausbreitung der Schallwelle konnten im Fokusbereich Spitzenschalldruckpegel von über 160dB gemessen werden. Die Ermittlung der Schallfeldparameter solcher Schallfelder ist erforderlich, um bei praktischen Anwendungen die Exposition von Nutzern abschätzen zu können.

• Numerische Analyse der Schallabstrahlung eines Ultraschallwandlers für die Auswahl geeigneter Schwingungsmoden in einem Optimierungsprozess
  S. Preuss, J. Henneberg, A. Gerlach and S. Marburg
[Abstract]

Schallwandler mit resonantem Betriebspunkt im Ultraschallbereich werden heutzutage in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. Neben der Medizin- und Automatisierungstechnik finden Ultraschallsensoren auch Anwendung bei Fahrerassistenzsystemen. Derartige Sensoren werden durch ihre Arbeitsfrequenz und die zugehörige Betriebsschwingungsform charakterisiert. Bei Betrieb des Sensors wird die gewünschte Betriebsschwingungsform angeregt und so das an den Anwendungsfall angepasste Schallfeld erzeugt. Bei der Sensorentwicklung ist demzufolge ein sorgfältiger Entwurf der strukturdynamischen Eigenschaften und die nachfolgende Beurteilung der zugeordneten Schallabstrahlung erforderlich.

Dieses Poster präsentiert ein numerisches Verfahren zur Untersuchung und gezielten Auswahl der Betriebsmoden. Im Rahmen einer Parameterstudie werden hierbei verschiedene Betriebsschwingungsformen eines vereinfachten Systemmodells hinsichtlich ihrer Abstrahlcharakteristik untersucht. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Ausbildung von Einbrüchen oder Nebenkeulen als bedeutende Störfaktoren bei der Schallabstrahlung. Für die Berechnung der Schallabstrahlung im Ultraschallbereich wird das Rayleigh-Integral verwendet. Dieses Berechnungsmodell bietet neben einer deutlichen Rechenzeiteinsparung gegenüber der klassischen Luftschall-Körperschall-Simulation den Vorteil, durch Variation der Bezugsgeometrie genannte Störeinflüsse näher untersuchen zu können. Weiterführend wird zur Identifikation der gewünschten Mode das Modal-Assurance-Criterion hinzugezogen. Hierbei wird die dominante Mode für den Betriebsfall mit einer Soll-Eigenschwingungsform verglichen. Abschließend werden die Vorteile der Rayleigh-Berechnung und MAC-Wert-Analyse hinsichtlich einer Automatisierung der numerischen Sensorentwicklung herausgearbeitet. Es wird beispielhaft ein Workflow für die automatisierte strukturdynamische und akustische Auslegung eines Ultraschallsensors präsentiert.

Geweth, Christian A.

• Einfluss verschiedener Lagerung bei der experimentellen Bestimmung von Dämpfungswerten
  C.A. Geweth, S. Boche, K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Die Ursachenidentifikation bei eventuell vorhanden Abweichungen zwischen einem numerischen Modell und experimentellen gewonnen Daten kann sich nicht nur als zeitintensives, sondern auch als kostspieliges Unterfangen erweisen. Dabei lassen sich einzelne Eingangsparameter eines numerischen Modells nur über experimentelle Untersuchungen bestimmen. Von diesen für computergestützten strukturdynamischen Modell üblicherweise benötigten Eingangsparameter gehört die Dämpfung zu denen, welche sich nur mit einem vergleichsweise großen Aufwand bestimmen lassen. Ursächlich hierfür ist unter anderem das Problem, dass eine ideal frei-freie oder ideal feste Lagerung, anders als bei der numerischen Modellierung, in einem Experiment nicht realisierbar ist. Dies hat zur Folge, dass eine Beeinflussung der zu messenden Struktur durch die verwendete Lagerung nicht ausgeschlossen werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss verschiedener Möglichkeiten zur Lagerung von Proben auf die gemessen Dämpfungswerte untersucht. Dafür wurden verschiedene Strukturen unter unterschiedlichen Randbedingungen untersucht. Durch die mehrfache Wiederholung der einzelnen Messungen, erlauben es dabei Rückschlüsse auf dies Wiederholbarkeit der einzelnen Messungen zu ziehen. Aus den im Rahmen dieser Untersuchungen gewonnen Erkenntnisse werden Vorschläge zu der Reduzierung des Messaufwandes bei Dämpfungsmessungen abgeleitet.

Geyer, Thomas

• Untersuchung der tonalen Schallentstehung umströmter Tragflügelprofile
  T. Geyer and B. Karijasevic
[Abstract]

Bildet sich bei der Umströmung eines Tragflügel- oder Schaufelprofils auf dessen Oberfläche eine laminare Grenzschicht aus, so kommt es zu einer stark tonalen Schallentstehung. Diese äußert sich durch eine sehr charakteristische spektrale Struktur, die sich aus deutlichen Haupttönen und weiteren kleineren Nebenmaxima zusammensetzt. Dieser Schallentstehungsmechanismus tritt meist bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten und Tragflügeln mit vergleichsweise geringer Sehnenlänge auf, was in der Praxis vor allem bei Kompressoren, kleinen Lüftern, Mikrowindanlagen, U-Booten und kleinen unbemannten Luftfahrzeugen vorkommt.

Im Beitrag werden die Ergebnisse einer Untersuchung an drei NACA0012-Tragflügelmodellen mit unterschiedlicher Sehnenlänge (100 mm, 150 mm und 200 mm) vorgestellt, die im aeroakustischen Windkanal der Brandenburgischen Technischen Universität durchgeführt wurde. Dabei soll vor allem der Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit und der Sehnenlänge, aber auch der des Anstellwinkels, auf die tonalen Charakteristiken dargestellt werden.

Gierlich, Hans Wilhelm

• Reproduction of Reverberation
  H.W. Gierlich, M. Schäfer, T. Ungerechts, B. Koppers, J. Reimes, S. Al Hares, C. Nelke and F. Kettler
[Abstract]

Many devices that employ microphones to pick up speech signals are used in a hands-free manner. This includes, e.g., phones in hands-free mode, group-audio terminals or smart speakers with speech recognition capabilities like Amazon Echo or Google Home. Since the distance between talker and device may range from centimeters up to meters, the microphone signals contain a significant amount of noise and reverberation. Testing of these devices requires a realistic reproduction of both the noise as well as the reverberation in a defined and reproducible manner. A background noise reproduction system is already available in ETSI TS 103 224 since 2014. An accompanying system for the reproduction of reverberation is described in the upcoming specification ETSI TS 103 557. This contribution presents the reproduction setup along with the necessary digital signal processing for a realistic reproduction of reverberant sound fields in a measurement chamber. A head and torso simulator is utilized in conjunction with an equalized eight-loudspeaker arrangement to add reverberation to arbitrary speech signals. The capabilities of the reproduction system are illustrated by a comparison of room acoustic parameters and measurements that were done with commercially available devices both in a reverberant room and in the corresponding reproduction.

Gilbert, Christoph

• Bestimmung der Abstrahlcharakteristik von Musikinstrumenten anhand von Frequenzkurvenmessungen
  C. Gilbert and G. Ziegenhals
[Abstract]

Im IfM werden Frequenzkurvenmessungen an Streich- und Zupfinstrumenten typischerweise in situ und mit drei im reflexionsfreien Raum um das Instrument herum angeordneten Mikrofonen durchgeführt. Erhöht man die Anzahl der Mikrofone auf der um den Aufpunkt am Instrument gedachten Kugel von 1 m Radius auf bis zu 15 und führt die Messung bei reproduzierbarer Anregung mit zwei Orientierungen des Instrumentes zur Mikrofonanordnung durch, so erhält man Informationen zur Richtcharakteristik für 29 Messpunkte im Raum. Diskutiert werden neben den Ergebnissen derartiger Messungen für Zupf- und Streichinstrumente auch Untersuchungen an Holz- und Blechblasinstrumenten. Der Schwerpunkt liegt auf der Auswertung. Diese ist neben der üblichen Betrachtung von Frequenzbändern auch hinsichtlich der Frequenzen typischer Moden der Instrumente bzw. einzelner Töne sinnvoll. Welche Effekte dabei zu beobachten sind, soll im Vortrag thematisiert werden.

Giller, Peter Maximilian

• A Super-Resolution Ambisonics-to-Binaural Rendering Plug-In
  P.M. Giller and C. Schörkhuber
[Abstract]

Headphone-based reproduction of Ambisonic sound scenes is an active research area. Potential applications are to be found in gaming and virtual reality, simulation and auralization, or music production. Binaural rendering can be achieved via Ambisonic decoding for an array of virtual loudspeakers and subsequent convolution with the respective HRTF, or, in case of the more recent least-squares methods, direct rendering via multiplication with a decoder matrix. For lower-order input signals, the output suffers from poor resolution and externalization, and, most notably, a severe roll-off towards higher frequencies. While various methods have been proposed to remedy timbral artifacts or to enhance the spatial resolution, the effectiveness of signal- independent rendering methods appears to be limited for lower-order input signals. In this contribution we present an open source audio plug-in for signal-dependent binaural rendering of low order Ambisonic signals. The plug-in is based on a recently proposed parametric extension of the constrained least-squares decoder, where both direct sound impinging from the most prominent source direction and diffuse sound are reproduced exactly.

Gillner, Christiane

• Simulation von Aerogelen als Isolationsmaterial in der Flugzeugkabinenwand
  C. Gillner, H. Marckmann, O. Zaleski and O. von Estorff
[Abstract]

Aerogele sind hoch poröse Festkörper, die in einem Sol-Gel Prozess mit anschließender superkritischer Trocknung hergestellt werden. Es entstehen Materialien mit einer Porosität von bis zu 95 Prozent, die durch den hohen Luftanteil eine sehr geringe Dichte aufweisen. Weiterhin weisen sie gute Eigenschaften in der Schallabsorption und eine geringe thermische Leitfähigkeit auf. Damit bilden sie eine gute Grundlage für Isolationsmaterialien. Aufgrund neuer Turbinensysteme in Flugzeugen, die besonders im tiefen Frequenzbereich lauter sind als aktuelle Turbinen, ist ein neues System für die Schalldämmung in Kabinenwandelementen gewünscht.

Der Schwerpunkt dieses Beitrages liegt auf der Simulation akustischer Eigenschaften von Aerogelen. Durch die neue Anwendung und die verschiedenen Herstellungsvarianten sind die zu verwendenden Modellierungsansätze in der Akustik noch nicht vollständig geklärt. Als Ausgangspunkt dient das Biot-Modell für poröse Medien. Da das reine Aerogel spröde ist, werden verschiedene Verstärkungen (z.B. Kurzfasern oder Vliese) in das Material eingebracht. Hierdurch können unterschiedliche mechanische Modellierungen notwendig werden. Es werden verschiedene Testkonfigurationen betrachtet, wobei mit der Validierung des Modells durch Messungen mit einem Impedanzrohr begonnen wird.

Gimm, Marco

• Real-time Speech Enhancement System for Surgical Systems
  M.A. Francis, M. Gimm, T. Becker and G. Schmidt
[Abstract]

The communication in surgery rooms might be difficult, especially if the surgeon is located in some distance from the patient due to the usage of minimally invasive operation devices. In order to improve the communication between the medical staff around the patient table and the surgeon controlling the operation device dedicated signal processing can be applied. In particular, such speech enhancement systems focus on suppression of the stationary background noise caused by medical equipment, suppression of the feedback occurring due to a closed electro-acoustic loop, and lastly suppression of instationary noise, e.g. sharp clanging noises. All this should be done without compromising the quality and intelligibility of the speech signals.

In this work, we present an overview of a generic speech enhancement system comprising mainly of a traditional Wiener filter for background noise suppression, a model-based feedback suppression along with additional stages for multidirectional communication and non-linear time domain processing for the attenuation of instationary noise. All this was implemented and tested on an embedded hardware platform with respect to the special requirements of a surgery room.

• A Robust Acoustic Head Orientation Estimation and Speech Enhancement for In-Car Communication Systems
  R. Al-Mafrachi, M. Gimm and G. Schmidt
[Abstract]

In order to improve speech intelligibility and communication quality among the passengers in a car driven at high or even moderate speed, so-called In- car communication (ICC) systems are recently used. ICC systems usually work by recording, processing, and playing-back the desired speech signal of the talking passenger over loudspeakers located close to the passengers. Due to the acoustic directionality of human head, various signal processing technique are required to reduce the degraded intelligibility and distortion in the speech signal which could arise when the talking passengers turn their head. In our last contribution, we had presented the first investigations towards a robust acoustic head orientation estimation of the speaking passenger within a simulated noisy car compartment. We were able to estimate the head orientation horizontal angle (azimuth) precisely with less than 2 degree mean magnitude error even at the worst case (- 5 dB scenario). However, in this contribution we are aiming on implementing a more robust head orientation estimation algorithm with a real-time base estimation and evaluating its performance in a real car environment with different test case scenarios. In addition, we are aiming to extend our algorithm to estimate the vertical angle of the speaker head (elevation)

Gindre, Thomas

• Charakterisierung der Geräuschentwicklung einer Wärmepumpe
  A. Troll and T. Gindre
[Abstract]

Um den Energieverbrauch und den CO2-Ausstoß im Gebäudesektor zu senken wurden Wärmepumpen vielfach als eine zentrale Technologie identifiziert. Insbesondere Wärmepumpen, die Außenluft als Wärmequelle verwenden, werden aufgrund der Verfügbarkeit und der geringeren Kosten in Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen. Hierbei ist vor allem im urbanen Raum die Lärmbelastung ein Hindernis, was die Marktdurchdringung erschwert. Daher sind zwingend Maßnahmen zur akustischen Optimierung erforderlich. Um geeignete Methoden für industrielle Entwicklungsvorhaben anwendbar zu machen, wurde das vom BMWi geförderte Projekt WAMS (Wärmepumpen - Akustik und Mehrquellensysteme) vom Fraunhofer IBP und ISE initiiert. Es werden Ergebnisse aus Messungen an einer Wärmepumpe bei definierten Betriebs- und Umgebungsbedingungen vorgestellt.

Gleine, Wolfgang

• Einfluss von Nebenwegen auf die Schalldämmung von akustischen Metamaterialien
  F. Langfeldt and W. Gleine
[Abstract]

Mit akustischen Metamaterialien könnten Schallschutzaufgaben insbesondere im tiefen Frequenzbereich deutlich effizienter (weniger zusätzliches Gewicht und/oder erforderlicher Bauraum) umgesetzt werden als es mit konventionellen Maßnahmen möglich ist. Beispielsweise wurde nachgewiesen, dass die Schalldämmung von Doppelwänden erheblich verbessert werden kann, wenn so genannte akustische Membran-Metamaterialien zwischen die beiden Wände integriert werden. In der Praxis nicht zu vermeiden sind bei solchen Aufbauten jedoch Spalte oder Öffnungen (z.B. die Fenster in einer Flugzeugseitenwand) sowie Körperschallbrücken, die als Nebenwege möglicherweise zu einer Reduktion der Effektivität der akustischen Metamaterialien führen können. In bisherigen Untersuchungen von Metamaterialien wurde der Einfluss von Nebenwegen nicht systematisch analysiert. Der vorliegende Beitrag zeigt erste Ergebnisse von Untersuchungen, die die Auswirkungen von Nebenwegen in Flugzeugkabinenseitenwänden mit akustischen Metamaterialien bewerten sollen. Dazu werden experimentell und numerisch ermittelte Schalldämmmaßwerte für ein generisches Wandmodell mit in Glaswolle integrierten akustischen Metamaterialien herangezogen. Der Einfluss verschiedener Öffnungen im Metamaterial sowie punktförmiger Verbindungsstellen wird untersucht und anhand dieser Ergebnisse bewertet.

• Gekoppelter Helmholtz-Resonator mit schwingfähigem mechanischem Resonator
  H. Hoppen, F. Langfeldt, W. Gleine and O. von Estorff
[Abstract]

Resonanzabsorber werden häufig zur tieffrequenten Schallminderung eingesetzt. Unter den akustischen Resonanzabsorbern sind vor allem Helmholtz-Resonatoren weit verbreitet. Da diese Absorber aber nur in einem schmalen Frequenzband um die Resonanzfrequenz herum wirksam sind, ist ihre Anwendbarkeit lediglich auf tonale oder schmalbandige Spektralbereiche beschränkt. In diesem Beitrag wird ein neuartiges Konzept für einen Helmholtz-Resonator mit erhöhter Bandbreite vorgestellt. Dazu wird der Aufbau des klassischen Helmholtz-Resonators so verändert, dass ein zweiter ”Freiheitsgrad” wirksam wird. Auf diese Weise kann das System in einem gewünschten Frequenzbereich auf zwei Resonanzfrequenzen abgestimmt werden, sodass die Schallminderung in einem größeren Frequenzbereich erhöht ist, ohne dass sich die Masse und das Volumen des Resonators ändern. Dargestellt wird ein analytisches Modell zur Berechnung der Resonanzfrequenzen und Schallisolation des gekoppelten Systems aus dem Helmholtzresonator und schwingfähigen mechanischem Resonator. Die analytischen Ergebnisse werden mit numerischen und experimentellen Ergebnissen verglichen.

Gloor, Hanspeter

• Strategie zur erfolgreichen Anwendung von leisen Straßenbelägen im Innerortsbereich
  T. Saurer, H. Gloor, D. Milo and E. Bühlmann
[Abstract]

Leise Strassenbeläge stellen eine effektive Lärmschutzmassnahme an der Quelle dar und kommen in der Schweiz auch im Innerortsbereich häufig zur Anwendung. Da sich die spezifischen Eigenschaften von leisen Belägen deutlich von denjenigen konventioneller Strassenbeläge unterscheiden, ergeben sich Auswirkungen auf die Finanzplanung, die Werterhaltungs- und Unterhaltsstrategie sowie auf die internen Abläufe der Tiefbauämter. Eine erfolgreiche Anwendung von leisen Strassenbelägen als Lärmschutzmassnahme setzt voraus, dass der Lärmschutz tief in die Strategie eines Tiefbauamtes verankert wird und in die Budgetierung und die Prozesse einfliesst. Am Beispiel des Kantons Aargau wird aufgezeigt, welche Schlüsselfaktoren für eine erfolgreiche Etablierung von leisen Strassenbelägen als Lärmschutzmassnahme beachtet werden müssen. Der vorliegende Beitrag untersucht die finanziellen Auswirkungen, sowie Folgen auf die Planung, die Realisierung und den Unterhalt von Strassen. Des Weiteren werden Konzepte für die Erfolgskontrolle zur Überprüfung der geforderten Wirksamkeit vorgestellt. Der Beitrag zeigt auf, wie leise Strassenbeläge erfolgreich in der Strategie eines Tiefbauamtes integriert und als Lärmschutzmassnahme etabliert werden können.

• Widerstandsfähigkeit von semi-dichten Asphalten bei erhöhter Beanspruchung durch schwere Fahrzeuge
  F. Schlatter, H. Gloor, D. Milo and E. Bühlmann
[Abstract]

Die lärmreduzierenden Eigenschaften von semi-dichten Asphalten (SDA), die bevorzugte Bauweise von leisen Strassenbelägen in der Schweiz, werden oftmals durch kleinere Korngrössen erzielt. Die kleinen Korngrössen können aber zu einer geringeren Widerstandfähigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen führen. Ziel dieser Studie ist es, zu ermitteln inwiefern erhöhte Beanspruchungen negative Auswirkungen auf SDA haben und ob allenfalls auf spezifischen Abschnitten mit höheren mechanischen Belastungen auf andere Bauweisen zurückgegriffen werden muss. Hierzu werden auf einer repräsentativen Strecke drei Abschnitte mit unterschiedlichen mechanischen Belastungen verglichen (Abbiegen, Beschleunigen, konstante Fahrweise). Dabei werden die Veränderungen der Oberflächentextur (LCMS-Laser), die Porenzugänglichkeit (Luftströmungswiderstand) und die Lärmminderung (CPX) erhoben und verglichen. Erste Ergebnisse zeigen, dass gleichmässig fahrende schwere Fahrzeuge kaum Auswirkungen auf die Oberflächenbeschaffenheit des Asphalts haben, dass Beschleunigungen nur zu geringfügigen bis mässigen Belastungen führen und dass die stärksten Auswirkungen bei abbiegenden LKWs beobachtet werden. SDA mit kleinen Korngrössen können somit grundsätzlich auf Strecken mit vielen LKW angewendet werden. Allerdings sollten bei stark befahrenen Kreuzungen mit abbiegenden schweren Fahrzeugen widerstandsfähigere Rezepturen in Erwägung gezogen werden.

• Reinigung von semi-dichten Asphalten zur Erhaltung der akustischen Leistung
  V. Roth, H. Gloor, D. Milo and E. Bühlmann
[Abstract]

Semi-dichte Asphalte (SDA) dienen in der Schweiz als etablierte Lärmschutzmassnahe im Innerortsbereich. Bekannte Alterungsprozesse bei SDA, wie beispielsweise Verstopfungen der von der Oberfläche zugänglichen Poren, führen zu einer Abnahme der akustischen Wirkung. Diese Untersuchung ermittelt, ob und wie sich die (akustische) Lebensdauer eines lärmabsorbierenden Belags mittels verschiedener Reinigungsmassnahmen verlängern lässt. Hierzu werden auf vorbestimmten Abschnitten die auftretenden Verschmutzungsarten dokumentiert und die akustischen Auswirkungen von unterschiedlichen Reinigungsverfahren und -zyklen untersucht (Vorher/Nachher-Messung CPX). Zudem wird anhand von Wasserdurchflussmessungen eine allfällige Veränderung der Porenzugänglichkeit ermittelt. Erste Ergebnisse zeigen, dass sich Oberflächenschmutz gut entfernen lässt und lokal eine positive Wirkung von 1 bis 2.5 dB ergibt, während sich tief eingedrungener Schmutz in den SDA nur schwerlich entfernen lässt und somit lediglich eine Wirkung von <0.8 dB erzielt wird. Aufgrund dieser Ergebnisse wird eine Reinigung bei starkem Schmutzeintrag empfohlen, da dadurch die Verlängerung der Lebensdauer des Belags möglich scheint. Kritisch dabei ist, dass der Reinigungsprozess nicht eine zusätzliche Beanspruchung des Belags zur Folge hat und zu Beschädigungen führt.

Gmeiner, Thomas

• Evaluating out-of-head localization of a dry source from the front reproduced with cue-preserving headphones
  H. Pomberger, A. Sontacchi, M. Frank, R. Höldrich, T. Gmeiner and M. Lucchi
[Abstract]

Sources from the frontal direction are still particularly challenging in binaural reproduction, as there are virtually no interaural time- and level differences. The perceived image of a binaural reproduction typically suffers from a vertical mislocalization and in-head localization. In the literature, different reasons for this problem can be found: the lack of individual spectral pinna-cues as well as missing room information. Even for a frontal position, a real sound source in an anechoic environment is typically localized clearly outside of the head. However, without any room information there are virtually no distance cues and the distance is not adequately perceived. Room information significantly supports distance perception and consequently externalization, however, it cannot provoke out-of-head localization by itself. Within this work, we investigate dry reproduction of frontal sources by a new headphone system. This new headphone contains additional tiny loudspeakers, which create similar individual spectral pinna-cues as a source from the frontal position. This is supported by dummy head measurements. A listening experiment is conducted in which the new headphone system is compared to existing approaches in terms of out-of-head localization, vertical localization and coloration. A loudspeaker in an anechoic room acts as reference stimulus.

Gnannt, Dieter

• Bedeutung der Laufrad-Anströmung für die Aeroakustik eines Kfz-Kühlerlüfters
  M. Gollub, D. Gnannt, R. Blumrich, C. Semmler and J. Wiedemann
[Abstract]

In der Abkühlphase von Fahrzeugen aber auch im Ladebetrieb von Elektrofahrzeugen wird das Außengeräusch eines Kraftfahrzeugs vom Kühlerlüfter besonders deutlich dominiert. In diesen Betriebszuständen fehlen maskierende Geräusche, wodurch das Lüftergeräusch in den Vordergrund tritt. Besonders störend werden tonale Komponenten des Lüftergeräusches empfunden, die zudem auch pegelbestimmend sein können. In einem Prüfstandsaufbau, der die Einbausituation im Fahrzeug mit den strömungsmechanisch relevanten Bauteilen berücksichtigt, wurden die Ursachen der tonalen Komponenten eines Serienlüfters detailliert experimentell analysiert. Bei dem vorliegenden Lüfter, der schon übliche Maßnahmen zur Reduktion der Rotor-Stator-Interaktion aufweist, zeigte sich die Anströmsituation als effiziente Möglichkeit, tonale Komponenten zu reduzieren. Es wurde hierdurch ein deutlich angenehmeres Geräusch erreicht.

Goetze, Stefan

• Hearing support to reduce listening effort at work: an EEG study
  A. Winneke, M. Meis, I. Wolf, J. Rennies-Hochmuth and S. Goetze
[Abstract]

A prolonged exposition to an acoustically challenging environment can cause cognitive fatigue. Call-Centers are examples of work environments where this is particularly relevant. In several guidelines (EVDI 2569:2016-02, ASR A3.7 and 3382-3), the focus is to avoid deleterious aftereffects of irrelevant speech by means of room acoustical interventions, such as shieldings and zonings. In call-centers however it is furthermore important to ensure good speech quality of the client to reduce listening effort. Technical assistance systems can improve speech intelligibility and alleviate listening effort. Hearing support tailored to the individual’s hearing ability and listening preference, built into the telephone, is an example of such an assistance system. In the current study the effect of an individualized hearing support technology on listening effort was evaluated by means of recording an electroencephalogram (EEG). Via a simulated telephone connection participants listened to sentences in noise and answered questions regarding the content. In trials with hearing support, activity in the EEG-alpha frequency band (9-10 Hz) was reduced significantly, indicating a decrease in listening effort. The results suggest that an individualized hearing support offers a possibility to ease acoustically induced mental load and is an additional tool to improve the working conditions in call-centers.

• Erfassung der Höranstrengung fertiger TV-Mischungen
  R. Huber, H. Baumgartner, C. Rollwage, S. Goetze and J. Rennies-Hochmuth
[Abstract]

Die Sprachverständlichkeit von Wortbeiträgen in TV-Produktionen wird traditionell subjektiv erfasst, sei es von den Tonkollegen am Set oder in späteren Produktionsschritten im Studio. Innerhalb eines Produktionsprozesses werden die Aufnahmen meist viele Male gehört und das in einer optimalen Hörumgebung - hier kann es leicht zu einer Fehleinschätzung von Mischungsverhältnissen und Sprachverständlichkeit kommen. In der Postproduktion erfolgen neben der Sichtung, dem Schnitt und der Bearbeitung des zuvor aufgenommenen Materials verschiedene Schritte der Nachvertonung sowie die abschließende Mischung. Für diese finale Mischung fließen etliche Tonspuren und Audioelemente wie Musik, Originalton, Atmosphären, Geräusche, Voice-Over etc. zusammen, wodurch es auch immer wieder zu Veränderungen der Sprachverständlichkeit kommen kann. Dieser Beitrag stellt einen referenzsignalfreien (”single-ended”) Ansatz zur instrumentellen Bewertung der Höranstrengung vor, basierend auf der Auswertung von Posteriogrammen, welche bei Systemen zur automatischen Spracherkennung erzeugt werden, vor. Dieser Ansatz eignet sich allgemein zur Bewertung komplexer Mischungen von Sprach- und Hintergrundmaterial und ermöglicht die Darstellung nicht optimaler Sprachverständlichkeit in TV-Produktionen.

Gollub, Maren

• Bedeutung der Laufrad-Anströmung für die Aeroakustik eines Kfz-Kühlerlüfters
  M. Gollub, D. Gnannt, R. Blumrich, C. Semmler and J. Wiedemann
[Abstract]

In der Abkühlphase von Fahrzeugen aber auch im Ladebetrieb von Elektrofahrzeugen wird das Außengeräusch eines Kraftfahrzeugs vom Kühlerlüfter besonders deutlich dominiert. In diesen Betriebszuständen fehlen maskierende Geräusche, wodurch das Lüftergeräusch in den Vordergrund tritt. Besonders störend werden tonale Komponenten des Lüftergeräusches empfunden, die zudem auch pegelbestimmend sein können. In einem Prüfstandsaufbau, der die Einbausituation im Fahrzeug mit den strömungsmechanisch relevanten Bauteilen berücksichtigt, wurden die Ursachen der tonalen Komponenten eines Serienlüfters detailliert experimentell analysiert. Bei dem vorliegenden Lüfter, der schon übliche Maßnahmen zur Reduktion der Rotor-Stator-Interaktion aufweist, zeigte sich die Anströmsituation als effiziente Möglichkeit, tonale Komponenten zu reduzieren. Es wurde hierdurch ein deutlich angenehmeres Geräusch erreicht.

Gombots, Stefan

• Application of an inverse scheme for acoustic source localization
  S. Gombots, M. Kaltenbacher and B. Kaltenbacher
[Abstract]

Acoustic source localization techniques in combination with microphone array measurements have become an important tool for noise reduction tasks. Furthermore, these techniques are used for failure diagnosis and condition monitoring. A common technique for this purpose is acoustic beamforming, which can be used to determine the source locations and source distribution. Main restrictions using this method are given by the description of the transfer function between source and microphone signal using Green’s function for free radiation and by using simplified source models. Hence, reflecting (or partially reflecting) surfaces are not really considered, and the method of using mirror sources is quite limited. To overcome these limitations, the corresponding partial differential equation in the frequency domain (Helmholtz equation) will be solved by applying the Finite Element Method (FEM) with the actual boundary conditions as given in the measurement setup. Next, the inverse problem of matching measured (microphone signals) and simulated pressure is solved to recover the source locations. The applicability of the inverse scheme to a real world situation and the additional benefit compared to acoustic beamforming will be demonstrated.

Goossens, Sebastian

• Sprachqualität von Fernseh-Ton
  T. Liebl and S. Goossens
[Abstract]

Zur Messung und Beurteilung von Sprachqualität existieren zahlreiche Methoden und Modelle. Der Anwendungsbereich Fernsehen stellt dabei eine besondere Herausforderung dar und ist mit den meisten existierenden Methoden nicht klar beurteilbar. Sowohl objektive als auch subjektive Verfahren zur Beurteilung der Sprachqualität von Fernseh-Inhalten sind oft nur eingeschränkt aussagekräftig. Eine Ursache dafür ist, dass die Wahrnehmung von Sprache im TV von vielen Faktoren beeinflusst wird. So kann schon die von der Regie gewünschte Art des Sprechens sehr vielfältig sein. Auch die Wahl des Drehortes, sowie die Ton-Aufnahme an sich können die erreichbare Sprachqualität beschränken. In der darauffolgenden Bearbeitung spielen die Mischungsverhältnisse zwischen Sprache und Musik bzw. Atmo eine wesentliche Rolle. Am Ende nehmen noch die oftmals nicht idealen Wiedergabebedingungen beim Zuschauer Einfluss auf die Qualität. Dabei spielt die Kombination aus Wiedergabegerät, Raumakustik und Hörvermögen des Zuschauers eine entscheidende Rolle. Auch die Wiedergabelautstärke des TV-Signals beeinflusst wesentlich die Wahrnehmung. Neben der Schwierigkeit diese komplexe Kette sinnvoll zu beurteilen, spielt auch die richtige Fragestellung eine wichtige Rolle. Eine an sich verständliche Mischung kann dennoch qualitativ unzureichend sein, wenn die benötigte Höranstrengung zu groß ist. Der Beitrag soll einen Überblick über mögliche Problemfelder und bereits gewonnene Erkenntnisse bei der Beurteilung der Sprachqualität von TV-Inhalten geben.

Gorenflo, Norbert

• Akustische Resonatoren für Ultraschall in Luft
  T. Merkel, J. Harpain, N. Gorenflo and J. Stein
[Abstract]

Ein abgeschlossenes Luftvolumen, welches durch einen Verbindungskanal mit der umgebenden Luft korrespondiert, bildet einen akustischen Resonator mit einer ausgeprägten Resonanzfrequenz. Wenn eine akustische Welle mit hoher Amplitude zur Anregung einwirkt, lassen sich in Öffnungsnähe Luftbewegungen beobachten, die zu einem gerichteten Massestrom führen können. Um eine technische Nutzung zu ermöglichen, ist es wünschenswert, die Resonanzfrequenz in den Ultraschallbereich zu verschieben, damit die anregenden Schallwellen durch Menschen nicht wahrnehmbar sind. Aufbauend auf Untersuchungen an Resonatoren im einstelligen Kilohertzbereich erfolgt eine Skalierung zu nichthörbaren Frequenzen. Die damit verbundene Verkleinerung der Resonatoren erfordert besondere Herausforderungen bei der Bestimmung der akustischen und fluidischen Eigenschaften. Zum Einsatz kommt ein extra dafür entwickeltes Impedanzmessrohr für den Ultraschallbereich. Weitere zu lösende Probleme bestehen bezüglich der Anregung der Resonatoren im Ultraschallbereich, der reproduzierbaren Fertigung von Resonatoren gleicher Eigenschaften sowie der Messung der Fluidbewegung an den Öffnungen. Aufgrund der sehr kleinen Geometrien ist ein Einsatz von Hitzdraht-Anemometern nicht geeignet, so dass als Alternative thermografische Messmethoden angewendet werden müssen. Unterstützt werden die Untersuchungen durch numerische Simulationen auf Grundlage der linearen Wellenakustik sowie durch fluiddynamische Berechnungen auf der Basis der Navier-Stokes-Gleichung.

• Berechnung von Luftströmungen an Helmholtzresonatoren bei Resonanzfrequenzen
  N. Gorenflo, T. Merkel and J. Stein
[Abstract]

Es werden numerische Ergebnisse präsentiert, die die Luftströmung am Hals eines Helmholtzresonators beschreiben, welche bei Anregung durch eine einfallende Schallwelle mit einer Frequenz nahe der Resonanzfrequenz des Resonators entsteht. Es werden sowohl Berechnungen auf Grundlage der linearen Wellenakustik als auch fluiddynamische Berechnungen auf der Basis der Navier-Stokes-Gleichung vorgestellt. Als Anfangsbedingung für den fluiddynamischen Fall wird die wellenakustische Lösung für einen festen Zeitpunkt genommen. Bei kleiner Amplitude der einfallenden Welle sind die sich aus dem Navier-Stokes-Ansatz ergebenden nichtlinearen Effekte gering, so dass sich hier die zeitliche Periodizität der wellenakustischen Lösung wiederfindet. Dieser Sachverhalt ermöglicht eine Beurteilung der Qualität der Navier-Stokes-Lösungen. Ziel der Untersuchungen ist die fluiddynamische Berechnung der Strömung am Resonatorhals bei großer Amplitude der einfallenden Welle, insbesondere die Ermittlung des Unterschieds zwischen dem Einström- und dem Ausströmvorgang.

Gottschalk, Martin

• Phase-dependent Effects of Harmonics in Two-Tone Suppression
  M. Gottschalk and J. Verhey
[Abstract]

Auditory processing of the healthy cochlea is nonlinear. In psychoacoustics, this cochlea nonlinearity is, among others, associated with the compressive relation between intensity of a sinusoid and its loudness. Another consequence of this nonlinear processing is that simultaneously presented tones interact in a nonlinear fashion, e.g., one tone (the suppressor) may suppress another tone (the suppressee), an effect known as two-tone suppression. The focus of this study is on the dual-resonance nonlinear (DRNL) filter, a model of nonlinear cochlear processing, for which it was shown that it is able to predict suppression. The DRNL filter generates nonlinear harmonics due to the instantaneous compression on the basilar membrane, whose existence is also known from animal recordings. These harmonics affect the predicted suppression regions: when the suppressor frequency is close to 1/n-th of the suppressee frequency, these harmonics add energy to the filter at the suppressee frequency which may counteract the suppression effect. For exact frequency ratios this effect is either constructive or deconstructive, depending on the phase relation between suppressor and suppressee. These predictions are compared to own experimental data, where, in a forward masking paradigm, the phase-dependent effect of second-order harmonics is examined.

Graber, Gerhard

• Erreicht DIN 18041-2016 ihr Ziel hinsichtlich Sprachverstehen, Schallbelastung und Lärmminderung in Unterrichts- und Kommunikationsräumen?
  H. Fuchs and G. Graber
[Abstract]

Bei der Überarbeitung dieser Richtlinie wurden die Anforderungen bezüglich der Nachhallzeiten in kleineren Räumlichkeiten durch Verschärfung im mittleren bei gleichzeitiger Lockerung im tieferen Frequenzbereich signifikant geändert. Nach drei Jahren lohnt daher eine kritische Diskussion auf Basis aktueller wissenschaftlicher Forschungs- und praktischer Umsetzungsergebnisse bezüglich Sprachverstehen, Lärmentstehung und raumakustischer Sanierungsmaßnahmen. In Zeiten da Lehrermangel, krankheitsbedingter Unterrichtsausfall und Bildungsdefizite in den Fokus rücken, sollten sich Architekten und ihre Berater des Beitrags unzureichender Raumakustik an dieser Entwicklung bewusst sein und sich herausgefordert fühlen, die raumakustischen Verhältnisse in Ausbildungs-, Arbeits- und Freizeitbereichen nach heutigem Stand des Wissens und der Technik zu verbessern. In der Praxis geht es darum, wie möglichst effizient und kostengünstig eine gute Raumakustik erreicht werden kann. Am Beispiel zweier Hörsäle der TU Graz werden dazu zwei konkurrierende Sanierungskonzepte vorgestellt: das eine konzentriert sich, wie gewohnt, auf die Absorption der mittleren Frequenzen, das andere zielt dagegen auf eine möglichst konstante Nachhall-Charakteristik im Raum. Die Ergebnisse werden vor dem Hintergrund der DIN 18041-2016 und der ÖNORM B 8115-3, 2005 diskutiert.

Grätsch, Thomas

• FE-based Modeling of Gear-excited Vibrations and Vibroacoustic Transfer in Wind Turbine Drivetrains
  M. Zarnekow, T. Grätsch and F. Ihlenburg
[Abstract]

The control of noise emission from wind turbines, especially tonalities in the far-field noise spectrum, has become an issue of growing attention and strict regulation. The tonalities can be traced back to mechanical sources within the drivetrain, e.g. gearbox or generator. We present a hybrid approach for gear modeling that combines a detailed finite element analysis of meshing configurations with analytical models for the transient dynamics of helical gears. A comparison with results from the literature shows excellent agreement for spur gears. We also present numerical results for helical gears, which so far have not been extensively studied. The results from the FE analyses are then used to simulate the transient dynamics of the gear system with analytical models. This modelling is applied to the analysis of a wind turbine gearbox, and the resulting frequency spectra are compared to acoustic field measurements. The peak frequencies match exactly over a broadband spectrum of several KHz, where the amplitudes match the experimental measurements qualitatively very well. The excitation model shall be applied in the simulative investigation of the propagation of structural sound through the drivetrain and the radiation of air-borne sound from major vibrating parts of the wind turbine.

Graf, Simon

• A Study on LCMV Filtering for Crosstalk Cancellation in a Distributed Microphone Environment
  F. Derr, J.-P. Janssen, S. Graf, M. Buck and T. Wolff
[Abstract]

Speech-driven applications in automotive environments often utilize distributed microphones to capture the speech of all passengers and minimize crosstalk. A Multiple Input Multiple Output processing with minimal crosstalk is desirable to enable seat-dedicated hands-free telephony as well as seat-dedicated voice control. To this end different signal processing methods can be applied. In this paper Linearly Constrained Minimum Variance (LCMV) processing is compared to a Minimum Variance Distortionless Response design. The latter is implemented in the well-known Generalized Sidelobe Canceller structure that targets on minimizing the overall crosstalk power. In contrast, the LCMV approach cancels the different crosstalk components explicitly. Both approaches are compared in terms of their maximum possible crosstalk cancellation gain. Furthermore, temporal adaptation effects are analyzed in single- and multi-talk scenarios.

Grager, Jan-Carl

• Air-Coupled Ultrasonic Inspection of Fiber-Reinforced Plates Using an Optical Microphone
  J. Rus, D. Kulla, J.-C. Grager and C. Grosse
[Abstract]

In comparison to conventional ultrasound techniques, air-coupled ultrasound (ACU) offers an advantage in the automatization of the test process. ACU can also be conveniently applied to fragile or corrosive specimens. In ACU testing, the ultrasound (US) power losses due to impedance mismatches from air to the material necessitate a high power US source and a sensitive-enough detector on the receiver side. A novelty in our measurement setup is a laser-based optical microphone manufactured by XARION which we used together with the focusing US transducer manufactured by SONOTEC. Due to its broad frequency spectrum and small aperture, the optical microphone has a great potential for the C-scan inspection of plates. Firstly, we use it to characterize the US field of the US transducer. Secondly, we changed the setup configuration and performed a C-scan of plates (made of CFRP, wood, PMMA) with different defects (delaminations, cracks) in the through-transmission configuration. The results show a comparable sensitivity (signal-to-noise ratio) and a better spatial resolution compared to the ACU techniques which use piezoelectric receivers.

Gravelmann, André

• Laboruntersuchungen zur Bewertung der Geräuschminderung durch verschiedene Leiterseiltechnologien für Höchstspannungsfreileitungen
  B. Schröder, S. Möllenbeck, A. Gravelmann, S. Steevens, P. Sames, A. Lingenau, O. Pischler and U. Schichler
[Abstract]

In diesem Beitrag werden verschiedene Möglichkeiten dargestellt, um die Schallemissionen durch Koronageräusche an Leiterseilen von Höchstspannungsfreileitungen zu mindern.

Wahrnehmbare Geräusche an Freileitungen können in seltenen Fällen bei entsprechenden Witterungsbedingungen durch sogenannte Koronaentladungen auftreten. Grund hierfür sind die an Höchstspannungsfreileitungen vorhandenen elektrischen Felder. Während die elektrische Feldstärke am Boden einige Kilovolt pro Meter beträgt, nimmt sie in Richtung der Leiterseile bis auf einige Kilovolt pro Zentimeter an deren Oberfläche zu. Bestehen nun zusätzlich Unebenheiten an der Oberfläche der Leiter (Wassertropfen, Beschädigungen, Schmutzteilchen etc.), so können diese in deren Nähe das elektrische Feld zusätzlich erhöhen. Erreicht die Feldstärke einen bestimmten Schwellenwert, kommt es in bis zu einigen cm Entfernung zur Leiterseiloberfläche zu Entladungen, die sich durch ein Knistern und bedingt durch Ionenbewegungen gelegentlich auch als Brummen bemerkbar machen.

Im Laborversuch werden verschiedene technische Lösungen zur Minderung der Geräuschentwicklung mit Hilfe akustischer Messungen bewertet. Hierbei werden insbesondere verschiedene Oberflächenbehandlungen zur Veränderung des Benetzungsverhaltens, eine Vergrößerung des Leiterseildurchmessers zur Verringerung der elektrischen Randfeldstärke und der Einsatz eines verkleinerten Bündeldurchmessers betrachtet.

Greß, Thomas

• Jazz-Glocke: Sound Design, Strukturoptimierung und Guss
  M. Scholz, F. Thomann, L. Moheit, T. Greß, W. Volk and S. Marburg
[Abstract]

Sound Design wird mit der Entwicklung neuartiger Produkte und Technologien ohne gesellschaftlich gefestigten und akzeptierten Klangcharakter zunehmend wichtiger. Als Beispiel dafür wird häufig die Umstellung von Verbrennungs- auf Elektromotoren, die damit einhergehende Gestaltungsfreiheit und die wiederum einschränkende Nutzergewohnheit besprochen. Sound Design kann in Zukunft noch verstärkt dazu beitragen, Produkte hinsichtlich der Erwartungshaltung der Kunden zu optimieren oder innovative Sounds zu kreieren, die mit Gewohnheiten brechen. Unzulässige Modellannahmen und Abweichungen zwischen dem Modell und dem fertigen Produkt etwa durch Fertigungsungenauigkeiten führen zur Veränderung des gestalteten Klangs.

Der Prozess von Sound Design über die Erstellung eines Modells, dessen entsprechenden Auslegung, bis hin zur Produktion und Evaluation des fertigen Produkts wird am Beispiel einer Glocke komplett durchlaufen. Als Ziel-Design wird ein Klang mit Jazz-typischen Eigenschaften ausgewählt, der mit der Erwartungshaltung an den Klang einer Glocke brechen soll. Das Modell der Glocke wird auf den Zielklang hin optimiert und hinsichtlich des Gusses simulativ ausgelegt. In additiv gefertigten Sandformen werden vier Glocken, zwei im steigenden und zwei im fallenden Schwerkraftgießverfahren, gegossen. Diese werden akustisch und geometrisch vermessen und sowohl miteinander, als auch mit dem Modell verglichen. Bei allen vier Glocken werden starke Abweichungen festgestellt, was unterstreicht, wie sensitiv die Akustik auf Modell- und Fertigungsungenauigkeiten reagiert.

Grießmann, Tanja

• Modellgestützte Untersuchung der Blasenbildung und des Übertragungsverlusts eines offshore eingesetzten Blasenschleiers
  T. Bohne, T. Grießmann and R. Rolfes
[Abstract]

Der Ausbau der Offshore-Windenergie ist mit einer deutlichen Lärmbelastung der Meeresumwelt verbunden. Der Blasenschleier ist dabei eines der am häufigsten verwendeten Systeme, um die Belastung, die insbesondere auf die Rammung der Gründungspfähle zurückzuführen ist, in den gesetzlich festgelegten Grenzen zu halten. Die Größe der Luftblasen stellt dabei ein entscheidendes Kriterium für die Wirksamkeit des Blasenschleiers dar. Auf Grund der anspruchsvollen Umgebungsbedingungen existieren keine direkten Messungen der Blasengrößenverteilung. Es wird daher ein physikalisch basiertes Modell vorgestellt, das es ermöglicht die Blasengrößenverteilung im Blasenschleier in Abhängigkeit des Düsendurchmessers und des Düsenabstands zu bestimmen. Die so gewonnene Blasengrößenverteilung stellt die Grundlage für die Berechnung des Übertragungsverlusts des Blasenschleiers dar. Im Rahmen des Vortrags werden die Blasengrößenverteilung und der zugehörige Übertragungsverlust für verschiedene Düsenschlauchkonfigurationen vorgestellt.

Grosse, Christian

• Air-Coupled Ultrasonic Inspection of Fiber-Reinforced Plates Using an Optical Microphone
  J. Rus, D. Kulla, J.-C. Grager and C. Grosse
[Abstract]

In comparison to conventional ultrasound techniques, air-coupled ultrasound (ACU) offers an advantage in the automatization of the test process. ACU can also be conveniently applied to fragile or corrosive specimens. In ACU testing, the ultrasound (US) power losses due to impedance mismatches from air to the material necessitate a high power US source and a sensitive-enough detector on the receiver side. A novelty in our measurement setup is a laser-based optical microphone manufactured by XARION which we used together with the focusing US transducer manufactured by SONOTEC. Due to its broad frequency spectrum and small aperture, the optical microphone has a great potential for the C-scan inspection of plates. Firstly, we use it to characterize the US field of the US transducer. Secondly, we changed the setup configuration and performed a C-scan of plates (made of CFRP, wood, PMMA) with different defects (delaminations, cracks) in the through-transmission configuration. The results show a comparable sensitivity (signal-to-noise ratio) and a better spatial resolution compared to the ACU techniques which use piezoelectric receivers.

Grothe, Timo

• Untersuchung der Richtungsabhängigkeit der Klangfarbe des Fagotts im Anwendungskontext der Musikübertragung
  W. Hyronimus and T. Grothe
[Abstract]

Das Fagott weist wie die meisten Holzblasinstrumente eine tonhöhenabhängige Richtcharakteristik auf. Ein Tonmeister steht oft vor der Herausforderung, mit nur einem einzigen, nah am Instrument positionierten Mikrofon ein ausgewogenes Klangbild zu erreichen.

Um die Richtungsabhängigkeit der Klangfarbe systematisch zu untersuchen wurde ein horizontal positioniertes 24-kanaliges Ringmikrofonarray eingesetzt. Damit wurden Musikaufnahmen in einem reflexionsarmen Raum und im Konzertsaal der HfM Detmold realisiert und mit Methoden der Signalverarbeitung und in Hörversuchen analysiert. Als Referenzklang für eine Ähnlichkeitsbewertung dienten synthetisch generierte Vokalklänge.

Weiterhin wurden die in der Praxis für ein Solo-Fagott präferierten Stützmikrofonpositionen durch eine Umfrage im ”Verband Deutscher Tonmeister” (VDT) ermittelt und eine mehrkanalige Musikaufnahme mit kalibrierten Studiomikrofonen im Detmolder Konzerthaus durchgeführt. Im zweiteiligen Hörversuch gruppierten Testpersonen aus den Aufnahmen gewonnene Stimuli nach vorgegebenen Kriterien und gaben verbale Klangbeschreibungen dazu ab.

Es zeigte sich, dass die Unterschiede zwischen den Mikrofonpositionen sehr viel deutlicher wahrgenommen wurden als die Unterschiede zwischen Fagotten verschiedener Hersteller. Ebenso zeigte sich im Blindtest unter Tonmeisterstudenten eine eindeutige Präferenz für eine Mikrofonposition hinsichtlich ihrer Eignung für die Musikproduktion. Der Abgleich mit Vokalklängen erwies sich als interessantes Hilfsmittel für Untersuchungen der Fagott-Klangfarbe.

• Investigations on the directivity of string instruments using a bowing machine
  N. Flipo, T. Grothe and M. Kob
[Abstract]

String instruments exhibit a complex directivity which is not precisely referenced in the literature or often represented with a low spatial or frequency resolution. The goal of the bowing machine presented here is to provide a stable, realistic excitation for repeated captures of directivity measurements on string instruments. The instrument is excited by a bow mounted on a linear actuator which allows to obtain more reproducibility than measurements with real musicians and more precise results than by using other ways of excitation (rosin disc, shaker on the bridge, hammered or plucked stings...). By mounting the instrument together with the bowing machine on a 3D turntable we have studied the directivity of a violin in every direction with small angle steps. The setup has been used until now to study the directivity of a violin but could be adopted to study other string instruments.

Vortrag bevorzugt, evtl. Beitrag in Session ”Open Science” mit Live-Demonstration des Anregemechanismus

• Musical Timbre can Enhance the Emotion Conveyed by a Melody
  V. Bujor and T. Grothe
[Abstract]

Emotional ratings can be used for a variety of empirical studies and have been a part of many experiments that prove a direct connection between music and emotion.

This paper describes a listening experiment in which emotional ratings of melodies were collected. To investigate the emotions conveyed by musical timbre, a two-step listening test was performed. In the first step, several melodies were composed of sine tones to examine emotions conveyed by musical content only. In the second step, one of these melodies was played by five different instruments. Differences in loudness, timing, and intonation were ruled out. A total of 96 participants, divided into two groups, then rated each musical timbre in regards to their perceived strength of emotion.

A significant change in the emotional rating between the first and second step clearly points to a relation with musical timbre. Consistent emotional ratings between the two groups of trained (N=20) and normal (N=76) listeners were found for the saxophone, the flute, and the oboe. Further investigations are needed on the effects of variations in micro-timing and vibrato which are difficult to control while recording stimuli with musicians.

Grünert, Christoph

• Ermittlung äquivalenter Betriebskräfte an einem Lenkgetriebe mittels Komponentenbasierter Transferpfadanalyse in-situ
  C. Grünert, D.E. Tsokaktsidis, S. Marburg and J. Hübelt
[Abstract]

Scope of this thesis is the application of the component based transfer path analysis (TPA) on a vehicle steering gear system to derive equivalent forces for the purpose of source characterization. To avoid the efforts of disassembling the source structure from the receiver, which come along in the classical TPA approach, the component based TPA can be measured in-situ on the complete vehicle. Benefit of the applied method is the determination of independent forces. Thus the result is free of any feedback of the surrounding receiver structure and can be, on the one hand, obtained from any installation and, on the other hand, used for virtual acoustic prototyping. In the first step the main contribution paths are identified by a classical TPA approach. The second part of this work splits into a principal test to validate the described method, and tests on a vehicle as well as on a testbed to derive independent operational forces from the steering gear under load.

• Äquivalente Kräfte und deren numerische Verwendung im Gesamtfahrzeugkontext
  D.E. Tsokaktsidis, C. Grünert and S. Marburg
[Abstract]

Der Produktentstehungsprozess von Fahrzeugkomponenten enthält einen beachtlichen Anteil an experimentellen Untersuchungen. Vor dem Hintergrund der Kosten- und Zeitersparnis wird dieser reduziert. Abhängig von dem zu betrachtenden Frequenzbereich, der Komplexität und den Systemgrenzen werden verschiedene numerische Bewertungsmethoden eingesetzt. Zur Systemmodellierung haben sich in der Automobilindustrie die Mehrkörpersimulation, die Methode der finiten Elemente, die Randelementmethode und die Statistische Energieanalyse etabliert. Beim Übergang vom Realsystem auf das Modell werden Annahmen getroffen. Diese führen zu einer notwendigen, versuchsseitigen Modellvalidierung sowie zu Abweichungen zwischen Simulationsergebnissen und Realität. Hinzu kommt die oft schwierige Interpretation der Berechnungsergebnisse. Betrachtet man die Vielschichtigkeit der NVH-Vorausberechnung (Noise, Vibration, Harshness) ist eine frequenzunabhängige Prognosemöglichkeit wünschenswert. Um Eingangsgrößen für die Simulation zu schaffen, wurde eine komponentenbasierte Transferpfadanalyse am Gesamtfahrzeug durchgeführt. Zur Validierung dient ein Hardware-in-the-Loop-Ansatz. Es wird diskutiert, wie sich die in-situ ermittelten, äquivalenten Kräfte im industriellen Umfeld verwenden lassen.

Gürbüz, Caglar

• Akustische Gütemaße in Innenräumen: Schallintensität und Schallenergien
  C. Gürbüz and S. Marburg
[Abstract]

Die Analyse der Schallabstrahlung von schwingenden Strukturen ist von grundlegender Bedeutung, um geräuscharme Strukturen zu entwickeln. Dabei wird häufig die abgestrahlte Schallleistung basierend auf der Schallintensität als akustisches Gütemaß herangezogen. Die Schallintensität und damit die Beiträge der Oberflächen zur abgestrahlten Schallleistung können jedoch sowohl positiv als auch negativ sein. Demnach kann es hier zum akustischen Kurzschluss kommen. Unter einem akustischen Kurzschluss versteht man dabei das Auslöschen von Intensitätsanteilen im Nahfeld mit unterschiedlichem Vorzeichen. Somit wird eine hohe Aktivität der Oberfläche im Nahfeld sichtbar, obwohl im niederfrequenten Bereich nur ein Teil davon zur Fernfeldabstrahlung beiträgt. Aus diesem Grund wird die nicht-negative Intensität (NNI) definiert. Die nicht-negativen Intensitäten sind reell, wodurch sie eine Alternative zur Schallintensität für die Visualisierung der Flächenbeiträge an der Fernfeldabstrahlung bilden. Für Innenraumprobleme eignet sich die Schallenergie als Bewertungsgröße. Als globale Größe ist sie unabhängig von der Position des Empfängers. In diesem Beitrag werden zunächst anhand einfacher Beispiele die Schallintensität und die nicht-negativen Intensitäten im Außenraum betrachtet. Für Innenraumprobleme werden dann Schallenergien bestimmt und mit dem Schalldruck im Innenraum verglichen. Ausgehend von einer harmonischen Zeitabhängigkeit für Schalldruck und Schallschnelle wird das akustische Innenraumproblem mit der Randelementmethode (BEM) gelöst.

Guist, Christian

• Einfluss von Vernetzungsparametern auf die Modalanalyse geometrisch unterschiedlich komplexer Strukturen mittels der Finite-Elemente-Methode
  A. Schneider, K.-A.H. Hoppe, P. Langer, C. Guist and S. Marburg
[Abstract]

Diese Arbeit behandelt die Quantifizierung von Diskretisierungsfehlern für einfache und komplexe Komponenten bei der Anwendung der Finite-Elemente-Methode. Ziel ist die Minimierung des Fehlers einer numerischen Modalanalyse relativ zu entsprechenden, hochgenauen experimentellen Ergebnissen. Zunächst werden existierende Vernetzungsstrategien und verbundene Qualitätskriterien betrachtet. Nachfolgend werden an Hand geometrisch einfacher Strukturen die Einflüsse geometrischer Approximationsgüte, verzerrter Elemente und der Netzfeinheit auf die Simulationsergebnisse untersucht. Die Autoren fokussieren sich hierbei auf eine angemessene räumliche Verfeinerung des Netzes, speziell in Bereichen hoher Dehnung. Auf den gewonnen Erkenntnissen baut eine Parameterstudie einer komplexeren Geometrie auf. Um die Ergebnisse der Parameterstudie in Relation zu bekannten Unsicherheiten zu setzen, werden zusätzlich die Parameterunsicherheiten bezüglich der Materialeigenschaften sowie der Geometrie betrachtet. Die Arbeit lässt Diskussionen zu, inwieweit der Fehler durch die Diskretisierung zu industriell relevanten Material- und Geometrieunsicherheiten vernachlässigbar ist.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Haase, Thomas

• Entwicklung einer Körperschallbarriere auf Basis der Strukturintensität: Teil 2
  A. Kokott, T. Haase and H.P. Monner
[Abstract]

Die Übertragung von Körperschall über Transmissionspfade in beispielsweise Innenräume von Fahrzeugen oder Flugzeugen stellt eine häufige Lärmquelle dar. Bestehende Konzepte zur Schwingungsberuhigung zielen auf die Reduktion der Vibration in Form der Schnelle- oder Beschleunigungssteuerung, führen jedoch nur zu lokaler Beruhigung der Struktur und nicht zur Unterbindung der Transmission von Körperschall. Die Messung und Steuerung dieser Körperschalltransmission in Form der Strukturintensität stellt in der Literatur eine effektive Möglichkeit dar, die Energieübertragung zu reduzieren und somit eine globale Beruhigung zu erreichen. In dieser Studie wird die Strukturintensitätsmessung und -steuerung für den zweidimensionalen Fall bis zu einer Anregungsfrequenz von 1kHz mithilfe eines 2D-Arrays aus Beschleunigungssensoren betrachtet und die Effektivität möglicher Vereinfachungen hinsichtlich Sensorzahl und Arrayausrichtung untersucht. Dabei werden die notwendige Anzahl von Sensoren für ein Array sowie die Anzahl und Positionen (Fernfeld, Nahfeld) der Messstellen bestimmt. Als Basis dient die numerische Ermittlung des Strukturintensitätsflusses mithilfe der FEM. Dabei zeigt sich eine hinreichende Genauigkeit der Messungen unter Nutzung finiter Differenzen. Weiterhin wird experimentell die Reduktion der Strukturintensität unter Anwendung verschiedener Sensorkonzepte und Sensortypen für den eindimensionalen Fall bei (multi-)tonaler sowie breitbandiger Anregung bis 1kHz gezeigt. Die Ergebnisse aus der Literatur konnten dabei weitestgehend bestätigt werden.

• Lärmtransmission durch Sandwichplatten mit verschiedenen Wabenkerngeometrien
  M. Radestock and T. Haase
[Abstract]

Im Bereich der Luftfahrt werden ständig leichtbaukonforme Lösungen zur Verringerung der Lärmtransmission gesucht. Das Ziel ist die Erhöhung des Passagierkomforts bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Strukturmasse. Insbesondere unter den neuen Anforderungen der Politik, wie der drastisch zu reduzierende CO2 Ausstoß, ist die Verringerung der Lärmtransmission bei konstanter oder sogar geringerer Masse eine große Herausforderung. Deswegen wird in dieser Studie untersucht, inwiefern mit Hilfe der Wabenkerngeometrie von Sandwichplatten, bei konstanter Masse, die Schalldämmung dieser Strukturen beeinflussen werden kann. Dabei ist der Fokus nicht darauf gerichtet, dass Schalldämmmaß zu erhöhen sondern innerhalb gewisser Frequenzbereiche zu verschieben oder anzupassen. In numerischen Vorstudien mit verschiedenen Wabenkerngeometrien zeigt sich ein deutlicher Einfluss der Wabengeometrie auf das Schalldämmmaß. Dabei lassen sich Einbrüche in der Schalltransmission verschieben. Dieser Effekt könnte gezielt für eine spätere Flugzeugkonfiguration eingesetzt werden, um kritische Frequenzbereiche besser zu adressieren. Erste Prototypen verschiedener Wabenkerngeometrien wurden mit Hilfe des 3D-Druck gefertigt und im Transmissionsprüfstand vermessen. Die Messergebnisse zeigen ebenfalls einen Einfluss der Wabenkerngeometrie auf das Transmissionsverhalten und geben wertvolle Erkenntnisse bzgl. Dämpfung und Schwingungsverhalten für die weiterführende Simulation.

• Aktive Reduktion des Schallfeldes in einer zylindrischen Kompositstruktur anhand struktureller Fehlersensoren
  B.-C. Hölscher, C. Hesse, T. Haase and M. Sinapius
[Abstract]

Aktive Systeme sind effektive Lösungen für tieffrequente Problemstellungen der Schwingungsdämpfung, sowohl zur Unterdrückung von Strukturschwingungen als auch für Probleme der Schallab- und -einstrahlung. Insbesondere für gekoppelte Systeme aus Struktur und Fluid, bei denen unter Verwendung struktureller Fehlersensoren eine globale Reduktion des Schallfeldes erreicht werden soll, ist die Implementierung derartiger Lösungen allerdings häufig sehr ineffizient. Bei der oft verwendeten Behandlung der Schallabstrahlung mittels Singulärwertzerlegung entstehen frequenzabhängige Schallstrahlungsmoden, die daraus resultierende hohe Modellordnung des benötigten Reglers ist durch heutige Signalverarbeitungssysteme kaum leistbar. Für Phänomene der Schalleinstrahlung in Innenräume erlauben die Fluidmoden jedoch die Formulierung frequenzunabhängiger Moden des gekoppelten Systems. Mit den frequenzabhängigen Schallstrahlungseffizienzen ermöglichen diese eine erhebliche Ordnungsreduktion des Reglers. In diesem Beitrag wird ein auf frequenzunabhängigen Schallstrahlungsmoden basierendes System mit analytisch-numerischen Methoden betrachtet. Kern der Untersuchung ist dabei die Wahl geeigneter Schallstrahlungsmoden und Aktuatorpositionen sowie die Wechselwirkungen zwischen diesen beiden Parametern. Zu diesem Zweck wird eine generische Kompositstruktur mit eingeschlossenem Fluid, örtlich verteilter Anregung und einem anhand experimenteller Untersuchungen identifizierten Aktuatormodell betrachtet. Anhand der Schallstrahlungsmoden des eingeschlossenen Fluids wird auf Grundlage einer optimalen Regelung die erreichbare globale Reduktion des Schallfeldes durch geeignete Platzierung des verwendeten Aktuators betrachtet. Abschließend erfolgt mittels Parametervariation eine Untersuchung der Wechselwirkung zwischen berücksichtigten Schallstrahlungsmoden und optimaler Aktuatorposition.

Haderlein, Tino

• Impact of Pathologies on Automatic Age Estimation
  L. Schwinn, T. Haderlein, E. Nöth and A. Maier
[Abstract]

In this paper, we present interrelations between the age estimation of patients with and without speech and voice disorders. 2672 speakers, of whom 909 suffer from speech or voice disorders, read the German version of ”The North Wind and the Sun”. The relation between the automatically calculated word accuracy of the speakers and the performance of the age estimation system is evaluated, in addition to the impact of pathologies on the age estimation system. The features used for the age estimation are i- vectors generated from Mel frequency cepstral coefficients. The actual age estimation is done using support vector regression. The mean absolute error between computed and chronological age was best for only healthy patients with a high word accuracy of over 70. The worst results were achieved, with only pathological patients without considering their word accuracy. It’s 4.1 years and 5.8 years respectively, which is 68% and 80% of the mean absolute error of an optimistic trivial estimator.

Hahn, Nara

• Time-Domain Representations of a Plane Wave with Spatial Band-Limitation in the Spherical Harmonics Domain
  N. Hahn and S. Spors
[Abstract]

Spherical harmonics expansion is often used to describe the sound fields captured by microphone arrays or reproduced by multichannel loudspeaker systems. Although the majority of the related sound field analysis and synthesis methods are formulated in the temporal frequency domain, their time-domain implementation can improve the computational efficiency significantly as the computation of the spherical Bessel function and/or the spherical Hankel function is avoided. The goal of this paper is to find an explicit time-domain representation of a spatially band-limited plane wave suited for discrete-time realization. Two derivations, one based on series expansion and the other on plane wave decomposition, are introduced and their equivalence is revealed. The series expansion is used to express the spherical Bessel function in the Laplace domain. The inverse Laplace transform consists of two right-sided signals corresponding to the spherical Hankel function of the first and second kind. In the plane wave decomposition, the sound field consists of an infinite number of plane waves due to the spatial band limitation. The amplitude, time- of-arrival, and propagation direction of the individual plane waves are derived, which provides deeper understanding of the spatial structure of the sound field.

Hahne, Wiebke

• On the Perceptually Acceptable Noise Level in Binaural Room Impulse Responses
  W. Hahne, V. Erbes and S. Spors
[Abstract]

The practical measurement of binaural room impulse responses (BRIRs) is impaired by equipment and background noise. The noise level in the BRIR depends amongst others on the duration of the excitation signal. With the increasing use of fast measurement techniques, e.g. for the measurement of individual BRIRs, the question arises which level of noise is perceptually acceptable. This paper presents a perceptual study on the threshold of detecting noise in BRIRs. As reference, a set of BRIRs is measured resulting in a high peak-to-noise ratio (PNR) by long-term averaging. In order to generate the stimuli, these BRIRs are impaired by additive white Gaussian noise of different levels. The BRIRs are convolved with a speech stimulus and presented in a 3AFC listening test with a 2Up-1Down rule to the subjects. The results of perceptual experiment are statistically analysed and discussed.

Hall, Amy

• Assessing and reducing listening effort of listening to speech in adverse conditions
  A. Hall, J. Rennies-Hochmuth and A. Winneke
[Abstract]

Normally hearing listeners successfully compensate for speech distortions in everyday environments, but can become fatigued as a result. This electroencephalography (EEG) study measures neurophysiological correlates of this compensation - termed listening effort (LE) - by comparing unprocessed speech to AdaptDRC-processed speech. AdaptDRC is a near-end-listening-enhancement algorithm that alters speech signals for playback, dependent on environmental noise, and significantly improves intelligibility (Schepker et al., 2013). AdaptDRC reduces subjective effort for speech in noise, even at 100% intelligibility (Rennies et al., in press). We recorded EEG while participants (N=30; normally-hearing adults) listened to unprocessed or AdaptDRC-processed OLSA sentences in noise at five SNRs, then rated the effort required to understand the speech using a modified adaptive categorical LE scale. We also measured speech intelligibility, hearing and cognitive abilities. Preliminary data analyses (N=12) indicate that speech intelligibility is at ceiling (98%) at SNRs >0dB. At these SNRs, subjective LE decreases with increasing SNR (r=-.51) and is lower for AdaptDRC speech than unprocessed speech. EEG analysis will identify neurophysiological markers of compensation and their relationships with subjective ratings. This experiment provides insight into the neurophysiological correlates of effortful listening in sub-optimal conditions, and the benefits of near-end-listening-enhancement technology for public and workplace environments.

Haltenorth, Ivo

• Berechnungsansätze für Rollkoffergeräusche
  I. Haltenorth and T. Westphal
[Abstract]

Seit Jahren sorgen Rollkoffergeräusche in touristisch relevanten Städten für Empörung, Venedig wollte die Rollkoffernutzung bereits verbieten. Auch deutsche Genehmigungsbehörden fordern bei der Zulassung gewerblich betriebener Ferienwohnungen im urbanen Raum Nachweise, dass die Geräusche durch ”Trolleys” für Anwohner immissionsschutzrechtlich zumutbar sind. Der Akustikprüfer und -planer steht damit vor der Aufgabe, diese Geräusche theoretisch oder praktisch zu simulieren und Lösungsansätze zur Einhaltung der Anforderungen abzuwägen. Im Akustikbüro Moll wurden Messreihen mit Rollkoffern durchgeführt, um einen Planungsansatz für Schallleistungspegel mit Zu- und Abschlägen für Rollkofferarten, Zuggeschwindigkeiten und Straßenbelägen zu finden. Erste Ergebnisse werden vorgestellt.

Hansen, Martin

• Binaural Reproduction of Signals captured in a reverberant Room with a Virtual Artificial Head
  M. Fallahi, M. Hansen, S. Doclo, S. van de Par, D. Püschel and M. Blau
[Abstract]

As an alternative to conventional artificial heads, a microphone array-based filter-and-sum beamformer, referred to as Virtual Artificial Head (VAH), can be used to synthesize the directivity patterns of individual HRTFs (Rasumow et al. JAES 2017). Fallahi et al. (DAGA 2017/18) proposed to calculate the beamformer filter coefficients by solving a constrained optimization problem, i.e. by minimizing a narrowband least-squares cost function subject to constraints on the spectral magnitude synthesis error and the mean White Noise Gain. So far, this method has been evaluated only for simulated microphone arrays in free-field conditions. Results showed that, when choosing a proper array topology and appropriately defined constraints, the VAH perceptually outperforms classical artificial heads for music content in the horizontal plane (Fallahi et al. AES/Tokyo 2018) with regard to overall audio quality. In this contribution, real recordings were performed with a prototype VAH in a reverberant environment, where sensor noise and positional stability of the microphones come into play, and reflections from azimuths and elevations different from those of the source(s) are present. It is investigated to which extent the parameters and constraints within the optimization problem need to be modified in order to achieve a perceptually convincing binaural sound reproduction.

Harpain, Jürgen

• Akustische Resonatoren für Ultraschall in Luft
  T. Merkel, J. Harpain, N. Gorenflo and J. Stein
[Abstract]

Ein abgeschlossenes Luftvolumen, welches durch einen Verbindungskanal mit der umgebenden Luft korrespondiert, bildet einen akustischen Resonator mit einer ausgeprägten Resonanzfrequenz. Wenn eine akustische Welle mit hoher Amplitude zur Anregung einwirkt, lassen sich in Öffnungsnähe Luftbewegungen beobachten, die zu einem gerichteten Massestrom führen können. Um eine technische Nutzung zu ermöglichen, ist es wünschenswert, die Resonanzfrequenz in den Ultraschallbereich zu verschieben, damit die anregenden Schallwellen durch Menschen nicht wahrnehmbar sind. Aufbauend auf Untersuchungen an Resonatoren im einstelligen Kilohertzbereich erfolgt eine Skalierung zu nichthörbaren Frequenzen. Die damit verbundene Verkleinerung der Resonatoren erfordert besondere Herausforderungen bei der Bestimmung der akustischen und fluidischen Eigenschaften. Zum Einsatz kommt ein extra dafür entwickeltes Impedanzmessrohr für den Ultraschallbereich. Weitere zu lösende Probleme bestehen bezüglich der Anregung der Resonatoren im Ultraschallbereich, der reproduzierbaren Fertigung von Resonatoren gleicher Eigenschaften sowie der Messung der Fluidbewegung an den Öffnungen. Aufgrund der sehr kleinen Geometrien ist ein Einsatz von Hitzdraht-Anemometern nicht geeignet, so dass als Alternative thermografische Messmethoden angewendet werden müssen. Unterstützt werden die Untersuchungen durch numerische Simulationen auf Grundlage der linearen Wellenakustik sowie durch fluiddynamische Berechnungen auf der Basis der Navier-Stokes-Gleichung.

Hauser, Thomas

• Analyse der Veränderungen von Schall und Schwingungen in einem mehrjährigen U-Bahn Betrieb
  T. Tietze, H. Töll, T. Hauser and G. Achs
[Abstract]

In einer Zusammenarbeit mit den Wiener Linien werden seit Juni 2016 Dauermessanlagen zur Erfassung von Schwingungen und Luftschall aus dem U- Bahn Verkehr betrieben. Die Motivation für die Errichtung von 4 Luftschallmessstellen und 9 Messstellen zur Aufzeichnung der Schwingungsemissionen war die Untersuchung der Einflüsse von gummigefederten Radsätzen in Gegenüberstellung mit kostengünstigeren Monoblockrädern. Ziel war die Bestimmung etwaiger negativer Auswirkungen hinsichtlich Schall und Schwingungen. An außerhalb des Tunnels gelegenen Monitoringstellen wurden zusätzlich Wetterstationen betrieben, um Feuchtigkeit, Temperatur und Windgeschwindigkeit sowie Windrichtung während der Überfahrt zu erfassen. Aufgrund der Fülle an Messdaten können weitere statistische Auswertungen, wie z.B. das Schwingungsverhalten der Schiene aufgrund von Abnutzung sowie Veränderungen der Schallpegel aufgrund von Zugwartungen durchgeführt werden. Die Datensätze von täglich rund 2000 Zugsüberfahrten können weiters mit Luftfeuchtigkeit und Temperatur korreliert werden, um so eine differenzierte Betrachtung während unterschiedlicher Wetterkonstellationen zu geben.

Haverkamp, Michael

• Wie klingt, was wir hören? Das Qualia-Problem in der Akustik
  M. Haverkamp
[Abstract]

Die Entwicklung quantitativer Verfahren zur Beschreibung der Schallwahrnehmung hat die Möglichkeiten deutlich erweitert, Geräuscheigenschaften zu bestimmen und zu optimieren. Psychoakustische Größen helfen bei der Beurteilung hörbarer Geräuscheigenschaften wie Lautheit, Rauigkeit, Schärfe, Tonalität und Tonhöhe. Warum ist es dennoch bislang nicht möglich, präzise zu beschreiben, wie ein Geräusch in der subjektiven Wahrnehmung klingt? Dies wäre zur Definition und Kommunikation von Entwicklungszielen für das Sounddesign, für die rechtliche Fixierung von ”Geräuschmarken” sowie für das Verständnis der Lästigkeit auditiver Ereignisse von essentieller Bedeutung.

Um sich dieser Fragestellung zu nähern, soll zunächst das Qualia-Problem der Wahrnehmung im Hinblick auf die auditive Wahrnehmung umrissen werden. Es zeigt sich, dass die Entwicklung zielführender Metriken für die Geräuschbewertung genau daran scheitert.

Selbst unter der hypothetischen Annahme eines vollständigen Satzes relevanter Parameter würde eine eindeutige Beschreibung an der Unmöglichkeit scheitern, individuelle Assoziationen und Bedeutungsschichten präzise einzubeziehen. Zudem vereitelt der generelle Holismus der Wahrnehmung diesen Ansatz.

In diesem Beitrag werden verschiedene Ansätze einer verbesserten Beschreibung von Geräuschen beschrieben:

1. Verbalisierung der Empfindung und Onematopoeia. 2. Einbezug weiterer Modalitäten als Tertium Comparationis, auditiv-visuelle Synästhesie (Farbenhören), Haptik, Geruch, synästhetische Metapher (”Klangfarbe”). 3. Körperbezogene Größen wie die Bewegung in Geräuschen und Musik. 4. Klassische und neue Ansätze einer Musik- und Geräuschnotation.

He, Lewei

• Implementierung und Vergleich zweier Sprachcodierungsstrategien für Cochlea-Implantate
  S.P. Cretti, L. He and L. Lajmi
[Abstract]

Mit Cochlea-Implantaten (CI) kann bei gehörlosen Menschen die Hörfähigkeit wiederhergestellt werden. Dazu werden die Schallwellen in elektrische Impulse gewandelt, welche die Hörnerven stimulieren und so zu einem Höreindruck führen. Für diese Umwandlung sind Sprachcodierungsstrategien notwendig. Diese Algorithmen haben einen wesentlichen Einfluss auf das Hörempfinden eines CI-Trägers und somit auch auf die Sprachverständlichkeit. In dieser Publikation werden zwei Sprachcodierungsstrategien vorgestellt. Die erste Strategie basiert auf dem Continuous Interleaved Sampling (CIS) Verfahren, die zweite nimmt den Psychoacoustic Advanced Combinational Encoder Algorithmus (PACE) als Grundlage. Sowohl CIS als auch PACE wurden in unseren Verfahren um die Technologie der virtuellen Kanäle erweitert. Die Audioqualität und Sprachverständlichkeit bei den hier vorgestellten Algorithmen wurden mittels subjektiven Hörtests an Normalhörenden untersucht. Dazu wurden die elektrischen Impulse mit Hilfe eines Vocoders zu einem Audiosignal synthetisiert. Die subjektiven Hörtests bestätigen die Qualitätsverbesserung durch den Zusatz von virtuellen Kanälen. Für die Schätzung der empfundenen Audioqualität bei CI-Träger ist der aus der Forschung bekannte Vocoder allerdings wenig geeignet. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird deshalb derzeit an einer neuen Synthese gearbeitet, die eine höhere Korrelation mit dem Hörempfinden von CI-Trägern verspricht.

Heidebrunn, Frank

• Verkehrsträgerübergreifende Lärmkumulation in komplexen Situationen
  M. Chudalla, F. Strigari, S. Eggers and F. Heidebrunn
[Abstract]

Das ”Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur” (BMVI) hat zur Bearbeitung von behördenübergreifenden Aufgabenstellungen das ”BMVI Expertennetzwerk” gegründet. Im Schwerpunktthema 5 des Themenfeldes 2 ”Verkehr und Infrastruktur umweltgerecht gestalten” bearbeiten Vertreter der zuständigen Behörden für den Straßen-, Schienen-, Luft- und Wasserstraßenverkehr das Thema ”Lärmkumulation in komplexen Situationen”.

Die Ergebnisse aus den ersten Arbeitspaketen des Ende 2017 gestarteten Forschungsprojekts, welches von der Lärmkontor GmbH durchgeführt wird, werden vorgestellt. In einer nationalen und internationalen Literaturstudie werden Regelwerke zur Berechnung von Schallimmissionspegeln und Methoden zur Kumulierung verschiedener Geräuschquellen betrachtet. Diese werden an einem exemplarischen Testgebiet miteinander verglichen und die Ergebnisse werden diskutiert.

Zur Identifikation typischer Kumulierungssituationen wurden Lärmaktionspläne ausgewertet und es fließen auch Erfahrungen aus dem Betreuerkreis des Forschungsprojektes mit ein. Es wurden auf dieser Grundlage sowie anhand einer Modellstadt unterschiedliche Überlagerungssituationen modelliert und in den folgenden Arbeitspaketen als Ergebnis für den praxisnahen Vergleich von verschiedenen Bewertungsmethoden herangezogen.

Heidemann, Lucas

• Untersuchungen zu Windbällen
  L. Heidemann and M. Männel
[Abstract]

Bei Außenmessungen von Geräuschen werden häufig Windbälle verwendet, um unerwünschte Störgeräusche durch Wind sowie eine Verschmutzung des Mikrofons zu verhindern. Es wird meist davon ausgegangen, dass der Windball keinen Einfluss auf das Messergebnis hat. Im Zuge der Entwicklung eines Haltesystems für Windbälle wurde der Einfluss der Komponenten auf das Messergebnis untersucht. Dazu wurden in einem reflexionsarmen Halbraum Messungen zur Richtcharakteristik eines Mikrofons ohne Windball, mit Windball, mit Haltesystem sowie mit Haltesystem und Windball durchgeführt. Während der Einfluss des Haltesystems auf das Messergebnis im Rahmen der Messunsicherheit war, wurde im Bereich von 2 kHz bis 4 kHz richtungsunabhängig eine Erhöhung des gemessenen Schalldruckpegels bei Verwendung eines Windballs festgestellt. Die Abschirmwirkung des Windballs gegen Wind wurde ebenfalls untersucht und eine gute Abschirmung abhängig vom Frequenzbereich festgestellt. Oberhalb von 50 Hz konnte bei weißem Rauschen mit einem A- bewerteten Schalldrucksummenpegel von 95 dB(A) und einer Windgeschwindigkeit von 3 m/s kein Einfluss des Windes bei der Verwendung des Windballs mehr festgestellt werden.

Heider, Michael

• Methoden zur Steifigkeitsmodellierung von Evolventenverzahnungen
  A. Beinstingel, M. Heider, B. Pinnekamp and S. Marburg
[Abstract]

Das Schwingungs- und Geräuschverhalten von Zahnradgetrieben ist ein wesentliches Qualitätsmerkmal. Dabei stellt der Zahneingriff eine signifikante Anregungsquelle dar. Die Weiterleitung in Form von Körperschall bis zur Gehäuseoberfläche bedingt letztendlich die maßgebliche Luftschallemission. Eine systematische Optimierung des Geräuschverhaltens erfolgt vorzugsweise im frühen Entwicklungsstadium. Aus diesem Grund ist es wichtig, einen virtuellen Prototyp zu besitzen, der in der Lage ist die komplexen Wechselwirkungen im Transferpfad abzubilden. Das ermöglicht eine realistische Bewertung und zielführende Verbesserung des akustischen Verhaltens. Der Steifigkeitsmodellierung des Zahnkontaktes kommt hierbei besondere Bedeutung zu. Diverse Modellierungstechniken sind Gegenstand dieses Vortrags.

Heimann, Jan

• Experimentelle Validierung der Model Updating Komponente der Software WaveImage unter zusätzlicher Berücksichtigung von Temperaturveränderungen
  J. Heimann and D. Herfert
[Abstract]

Im Rahmen der Veröffentlichung soll eine neuartige Model Updating Komponente aus der Software WaveImage an zwei strukturdynamischen Anwendungen präsentiert und validiert werden. Mittels des Model Updating werden durch Verwendung eines Optimierungsverfahrens die Materialparameter bzw. die Randbedingungen der Simulation durch den Abgleich mit den realen modalen Parametern approximiert. Die realen modalen Parameter werden durch Algorithmen der experimentellen bzw. operationalen Modalanalyse aus der Software WaveImage berechnet und basieren auf Laservibrometermessungen. Das Simulationsmodell wird ebenfalls in der Software WaveImage mit der Komponente zur Finite Elemente Analyse kalkuliert. Im Anschluss des Optimierungsprozesses entsteht dann ein digitaler Zwilling der realen Struktur der nahezu identische dynamische Parameter im Vergleich zur realen Struktur aufweist. Dieser digitale Zwilling kann dann zur Simulation der Anregung mit unterschiedlichen Lasten bzw. zur Simulation von Modifikationen genutzt werden. Dies erspart viel Zeit und Kosten im Vergleich zur realen Validierung. Eine innovative Erweiterung stellt die Berücksichtigung eines homogenen Temperaturfeldes innerhalb der Model Updating Komponente dar. Die entsprechenden Ergebnisse werden ebenfalls präsentiert.

Heimes, Anne

• Real-time building acoustics noise auralization and evaluation of human cognitive performance in virtual reality
  M. Imran, A. Heimes and M. Vorländer
[Abstract]

There is a concern about steadily growing annoyance due to noise in private and commercial work offices that leads towards reduced power of concentration during mental work and losses of working performance. This paper describes a method to assess the influence of noise disturbances on human cognitive performance in buildings in compliance with standardized data formats of sound insulation and building structure geometries, which are caused by the building materials and constructions. An interface is established between real-time auralization of buildings in virtual reality and evaluation of human working performance under different conditions. In this context, a real-time building acoustic auralization framework in 3D audio-visual technology is developed to introduce more realism and contextual features into psychoacoustic experiments, which help to better analyse and interpret the noise impact in building situations depending on the actual activity such as working and learning. Psychoacoustic experiments are performed by presenting a virtual building scenario to the user by Head Mounted Devices. Initial results of noise effects on human performance are presented in an ecologically valid way.

Heinemann, Ralph

• Analysis of the influence of different room acoustics on acoustic emotion features and emotion recognition performance
  J. Höbel-Müller, I. Siegert, R. Heinemann, A.F. Requardt, M. Tornow and A. Wendemuth
[Abstract]

Bei der automatischen Erkennung von Emotionen aus Sprache ist darauf zu achten, dass ähnliche Trainings- und Testbedingungen vorherrschen. Andernfalls kann die Erkennungsleistung von Emotionen aus Sprache erheblich abnehmen. Wesentliche Einflussfaktoren stellen Anwendungsdomäne, Sprechertypen sowie Übertragungskanal und Raumakustik dar. In dieser Arbeit wird auf die Raumakustik als wesentlicher Faktor bei der Erkennung von Emotion aus Sprache fokussiert. Bisherige Studien haben sich auf bestimmte Sprachmerkmale beschränkt oder gebündelte Merkmalsgruppen verglichen. Die aktuelle Studie zielt darauf ab, ein nachvollziehbares Experimentaldesign zu schaffen, das es erlaubt sowohl den Einfluss verschiedener Raumakustiken auf Sprachmerkmale als auch den daraus folgenden Einfluss auf die Erkennungsleistung zu untersuchen.

Grundlage für die Studie ist der Benchmarkdatensatz EMODB, der in einem Probandenraum, in einem modernen und einem älteren Hörsaal sowie in einem Treppenhaus an verschiedensten Positionen aufgenommen wurde. Weiterhin wurden die Räume akustisch vermessen und die raumakustischen Maße T30, EDT, C50 und D50 erfasst. Als Referenzaufnahme gilt eine mit dem gleichen Equipment aufgenommene Version in einer Schalldämmkabine. Ergebnisse statistischer Analysen gängiger Sprachmerkmale wurden mit den akustischen Vermessungen in Beziehung gesetzt. Durch anschließende Erkennungsexperimente wurde untersucht, welche Merkmalsveränderung den größten Einbruch in der Erkennungsleistung zeigt, und auf welche Raumakustiken dies zurückgeführt werden kann.

Heinen, Dirk

• Einsatz von FPGA und SoC Technologien für Akustisch Instrumentierte Eissonden
  D. Eliseev, D. Heinen, P. Linder, L.S. Weinstock, S. Wickmann and S. Zierke
[Abstract]

In dem Vortrag wird die Verwendung von FPGA und SoC Technologien für die Realisierung von Datensystemen akustisch instrumentierter Eissonden betrachtet. Die im Vortrag diskutierten Datensystemen verwenden die Xilinx-Spartan-6 FPGAs sowie Xilinx-Zynq SoCs. Die Verwendung der FPGA- und SoC Technologien ermöglicht bei einem kompakten Aufbau parallele Datenerfassung von mehreren akustischen Sensorkanälen sowie das Synchronisationsverfahren und den Umgang mit weiterer Sondensensorik. Im Vortrag werden die folgenden Themen diskutiert: Architektur der Datensystemen, Verteilung der Aufgaben zwischen Processorkernen und programmierbarer Logik, Einsatz von Embedded Linux und Entwicklung der dafür benötigten Linux-Kernel Module. Die betrachteten Schmelzsonden werden im Rahmen des vom BMWi geförderten EnEx Initiative des DLR Raumfahrtmanagements entwickelt. Die entwickelten Navigationstechnologien werden für eine zukünftige Raumfahrtmission zum Saturn Mond ”Enceladus” verwendet.

Heiß, Alois

• Parametrische Verteilungsmodellierung von Stichproben diskontinuierlicher Schallmesswerte
  A. Heiß
[Abstract]

Oft liegt die Verteilung von Schallmess- oder Kennwerten als Kollektiv von diskreten Einzelwerten vor. Für deren weitere Verarbeitung kann es jedoch zweckmäßig sein, diese Einzelmesswerte durch eine kontinuierliche Summenhäufigkeitsfunktion zu interpolieren, etwa um zwischenliegende Perzentilwerte zu bestimmen oder prognostisch die Summenhäufigkeit (SH) simultan überlagerter Geräusche dazustellen. Diese Interpolation kann zwar grundsätzlich auch mit den gängigen Verteilungstypen, wie etwa der Normalverteilung versucht werden. Der Nachteil dabei ist, dass damit ein reales Messergebnis in der Regel nur näherungsweise dokumentiert werden kann. Dieser Mangel lässt sich vermeiden, indem dem parametrischen Modell der SH ein arttypisch monoton ansteigender und die Messpunkte enthaltender Verlauf zugrunde gelegt wird. Dies ist durch eine Exponentialfunktion möglich, mit einer Funktion des Merkmalswertes, z. B. Schalldruckpegel, ausschließlich im Exponenten. Dort steht ein Polynom, dessen Grad gleich dem Stichprobenumfang ist, mit genau so vielen, zunächst unbekannten Koeffizienten. Davon ausgehend lässt sich ein lineares Gleichungssystem zur Bestimmung der Polynomkoeffizienten erstellen. Nach der Lösung des linearen Gleichungssystems werden zum Abschluss des Modellierungsprozesses die Koeffizienten in den Polynom-Ansatz mit kontinuierlich verlaufenden Merkmalsvariablen eingesetzt. Damit sind der Überschreitungsanteil bzw. die Summenhäufigkeit und auch die Verteilungsdichtefunktion als kontinuierlich verlaufende Funktionen bestimmt. Im Vortrag wird der dem Verfahren zugrunde liegende Algorithmus vorgestellt und beispielhaft seine Anwendung gezeigt.

Heisterkamp, Fabian

• Einfache Bestimmung der Umgebungskorrektur bei der Schallleistungsermittlung
  F. Heisterkamp and I. Arendt
[Abstract]

Nach der Maschinen-Richtlinie 2006/42/EG sind Maschinenhersteller verpflichtet die Geräuschemissionen ihrer Maschinen in den Betriebsanleitungen und in allen Verkaufsunterlagen, die Leistungsangaben enthalten, anzugeben. Bei mehr als 1500 überprüften Betriebsanleitungen (europäische Marktüberwachungsaktion: NOMAD (NOise MAchinery Directive) (2012)) waren 80% der Geräuschemissionsangaben nicht belastbar. Die genormten Geräuschemissionsmessverfahren sind messtechnisch komplex und finanziell aufwendig, so dass Hersteller Probleme bei ihrer praktischen Anwendung beklagen. Eine Möglichkeit die Geräuschemissionsmessungen für Maschinenhersteller zu vereinfachen, sind Messungen in den eigenen Betriebsräumen. Die am häufigsten angewendete Norm zur Ermittlung der Schallleistung, die DIN EN ISO 3744, erfordert jedoch bei Messungen außerhalb eines akustischen Freifelds die Ermittlung einer Umgebungskorrektur. Diese lässt sich am genauesten mit dem Absolutvergleichsverfahren unter Einsatz einer Referenzschallquelle (RSS) ermitteln. Da eine RSS in vielen Betrieben nicht vorhanden ist, soll sie durch eine transportable, hinreichend laute Maschine, eine sog. Ersatz-RSS, ersetzt werden. Ihr Schallleistungspegel wird durch eine Messung auf schallhartem Untergrund im Freien (akustisches Freifeld) ermittelt. Durch Vergleich mit dem im Betriebsraum für diese Ersatz-RSS ermittelten Schallleistungspegel erhält man angenähert die Umgebungskorrektur für diesen Raum. Die Ergebnisse des BAuA-Projektes F 2348 zur Erprobung dieses Verfahrens, das ohne teure RSS auskommt, werden vorgestellt. Dabei wurde die Umgebungskorrektur für verschiedene Räume mit unterschiedlichen Ersatz-RSS ermittelt.

Heitmann, Dirk

• Numerische Untersuchung der Vorflügel-Schallabstrahlung mit Hilfe eines aktiven Backscatter Modells in VLES
  D. Heitmann and R. Ewert
[Abstract]

In dieser Arbeit wird die Schallabstrahlung eines 3-Element Hochauftriebsflügels behandelt. Ein hybrider Ansatz basierend auf RANS und CAA mit stochastischen Quellen wurde hierzu angewandt. Dabei wurde aktives backscattering realisiert um die turbulente Produktion von nicht aufgelösten Skalen sowie deren Interaktion mit aufgelösten Skalen zu berücksichtigen. Diese Berücksichtigung zielt darauf ab, mehr physikalische Effekte abzubilden als es mit einem rein dissipativen Subfiltermodell möglich ist. Dies könnte eine Reduzierung der notwendigen Gitterauflösung bei Grobstruktursimulationen ermöglichen.

Mit diesem Verfahren wurde die Schallabstrahlung eines F16 Flügels mit ausgefahrenen Hochauftriebseinrichtungen berechnet. Die Schallabstrahlung beinhaltet breitbandigen Lärm sowie diskrete Töne. Die Strömungstopologie im Bereich des Vorflügels wird diskutiert und der Zusammenhang zur tonalen Lärmkomponente aufgezeigt. Die Simulationen ermöglichen akkurate Vorhersagen der Strömungseffekte sowie der breitbandigen und tonalen Akkustik.

Helmholz, Hannes

• Real-Time Implementation of Binaural Rendering of High-Order Spherical Microphone Array Signals
  H. Helmholz, C. Andersson and J. Ahrens
[Abstract]

We previously presented an implementation of a complete processing pipeline for the rendering of high-order spherical microphone array signals based on impulse responses in the Python package ‘sound_field_analysis-py‘. Although the resulting ear impulse responses can be computed for different head orientations so that head tracking can be applied upon playback, this implementation is limited to static scenarios. In the present contribution, we present the current status of our extension of ‘sound_field_analysis-py‘ to streamed signals, which enables capturing and rendering of dynamic scenes. Viewing it from a research perspective, our implementation finally allows for evaluating the perceptual consequences of microphone mismatch and microphone self-noise, which constitute factors that limit the physical accuracy in practice. It has recently been shown that authentic rendering requires orders of up to 12, which means that several dozens of channels have to be processed in real time. We identify the bottlenecks in terms of processing costs and demonstrate how we tuned our implementation for optimal performance by identifying redundant operations and pre-computable data.

Hemsel, Tobias

• Modellbasierte und experimentelle Charakterisierung von intensiven Ultraschall-Stehwellenfeldern für die Zerstäubung hochviskoser Flüssigkeiten
  P. Dunst, T. Hemsel, P. Bornmann, W. Littmann and W. Sextro
[Abstract]

Bisher ist die Zerstäubung von Flüssigkeiten mittels Ultraschall auf niederviskose Fluide begrenzt, da Systeme für hochviskose Flüssigkeiten aufgrund ihres geringen Durchsatzes oder den hohen Kosten nicht marktfähig sind. Bei der Herstellung von feinen Polymerpulvern oder der Zerstäubung von hochviskosen Klebstoffen werden hohe Schalldrücke benötigt, die nur in gut abgestimmten Stehwellenfeldern erreicht werden. Aktuelle Forschungen konzentrieren sich daher auf die Entwicklung von Systemen, die in einem großen Arbeitsraum bei hoher Effizienz und niedrigen Kosten maximale Schalldrücke erzeugen. Als Alternative zu leistungsstärkeren Ultraschallwandlern kann die Optimierung der Randbedingungen des akustischen Stehwellenfeldes ebenfalls zu höheren Schalldrücken führen. Eine Optimierung von Reflektor- und Sonotrodengeometrie stellt sicher, dass einerseits weniger Schallwellen aus dem Prozessraum entweichen und andererseits keine Auslöschungen durch Interferenz auftreten. Dieser Beitrag zeigt zunächst die modellbasierte Optimierung eines Ultraschall-Stehwellensystems mithilfe eines linearen Modells. Zur Validierung der Modellergebnisse werden Schallfelder mithilfe des Prinzips der Refraktovibrometrie sowie mit Mikrofonen vermessen. Die in intensiven Schallfeldern auftretenden Nichtlinearitäten werden untersucht und die Abweichungen zur Modellvorhersage diskutiert. Durch Zerstäubungsversuche mit repräsentativen Testfluiden werden abschließend die Auswirkungen der Schallfeldoptimierung auf resultierende Tröpfchengrößen und damit das Potential des modellbasierten Systementwurfs gezeigt.

Henke, Anna-Sophia

• Untersuchung des Abstrahlverhaltens strukturierter Bleche
  A.-S. Henke, A. Tepe and E. Sarradj
[Abstract]

Stahlbleche sind auf Grund ihrer einfachen Fertigung und vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten unentbehrlich in Bereichen wie dem Maschinen- und Fahrzeugbau oder der Architektur. Durch das Einbringen von Strukturen kann die Steifigkeit von Stahlplatten erhöht werden. So kann bei einem geringeren Materialeinsatz gleichbleibenden statischen Ansprüchen genügt werden. Eine derartige Umformung führt jedoch auch zu einem veränderten akustischen Verhalten von strukturierten Blechen gegenüber glatten Blechen. Im Rahmen einer Studie an der BTU Cottbus-Senftenberg zum akustischen Verhalten hexagonal wabenstrukturierter Stahlbleche wurde das Abstrahlverhalten dieser Bleche untersucht. Dazu wurden im Fensterprüfstand der TU Berlin experimentell die abgestrahlte Schallleistung sowie die Schwingschnelle von mit einem Shaker angeregten Blechen ermittelt. Aus den so gewonnenen Daten wurde das Abstrahlmaß berechnet. Der Beitrag zeigt das Verfahren und veranschaulicht die Ergebnisse vergleichend für glatte und hexagonal strukturierte Bleche. Dabei wird im Besonderen auf den Einfluss der Strukturierung auf das Abstrahlmaß der Stahlbleche eingegangen.

Henneberg, Johannes

• Numerische Analyse der Schallabstrahlung eines Ultraschallwandlers für die Auswahl geeigneter Schwingungsmoden in einem Optimierungsprozess
  S. Preuss, J. Henneberg, A. Gerlach and S. Marburg
[Abstract]

Schallwandler mit resonantem Betriebspunkt im Ultraschallbereich werden heutzutage in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. Neben der Medizin- und Automatisierungstechnik finden Ultraschallsensoren auch Anwendung bei Fahrerassistenzsystemen. Derartige Sensoren werden durch ihre Arbeitsfrequenz und die zugehörige Betriebsschwingungsform charakterisiert. Bei Betrieb des Sensors wird die gewünschte Betriebsschwingungsform angeregt und so das an den Anwendungsfall angepasste Schallfeld erzeugt. Bei der Sensorentwicklung ist demzufolge ein sorgfältiger Entwurf der strukturdynamischen Eigenschaften und die nachfolgende Beurteilung der zugeordneten Schallabstrahlung erforderlich.

Dieses Poster präsentiert ein numerisches Verfahren zur Untersuchung und gezielten Auswahl der Betriebsmoden. Im Rahmen einer Parameterstudie werden hierbei verschiedene Betriebsschwingungsformen eines vereinfachten Systemmodells hinsichtlich ihrer Abstrahlcharakteristik untersucht. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Ausbildung von Einbrüchen oder Nebenkeulen als bedeutende Störfaktoren bei der Schallabstrahlung. Für die Berechnung der Schallabstrahlung im Ultraschallbereich wird das Rayleigh-Integral verwendet. Dieses Berechnungsmodell bietet neben einer deutlichen Rechenzeiteinsparung gegenüber der klassischen Luftschall-Körperschall-Simulation den Vorteil, durch Variation der Bezugsgeometrie genannte Störeinflüsse näher untersuchen zu können. Weiterführend wird zur Identifikation der gewünschten Mode das Modal-Assurance-Criterion hinzugezogen. Hierbei wird die dominante Mode für den Betriebsfall mit einer Soll-Eigenschwingungsform verglichen. Abschließend werden die Vorteile der Rayleigh-Berechnung und MAC-Wert-Analyse hinsichtlich einer Automatisierung der numerischen Sensorentwicklung herausgearbeitet. Es wird beispielhaft ein Workflow für die automatisierte strukturdynamische und akustische Auslegung eines Ultraschallsensors präsentiert.

Henning, Bernd

• Akustische Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften künstlich gealterter Polymere
  M. Webersen, M. Hüttner, F. Woitschek, E. Moritzer and B. Henning
[Abstract]

Präzise Kenntnis der mechanischen Eigenschaften von polymeren Werkstoffen hat sowohl für die Konstruktion als auch für die Bewertung der Betriebssicherheit und Restlebensdauer mechanischer Komponenten in Leichtbauanwendungen eine große Bedeutung. Zur Prädiktion bzw. messtechnischen Bestimmung werden dabei traditionell Verfahren wie die mechanische Zugprüfung eingesetzt, bei denen der Prüfling exemplarisch zerstört wird.

Im Fachgebiet Elektrische Messtechnik werden alternative Verfahren zur zerstörungsfreien Materialcharakterisierung auf Basis von Ultraschall entwickelt. Für diesen Beitrag kommen zwei verschiedene Verfahren zum Einsatz, die die Materialabhängigkeit der dispersiven Eigenschaften akustischer Wellenleiter ausnutzen. Es können einerseits plattenförmige und andererseits hohlzylindrische Proben untersucht werden. Dabei wird ein Simulationsmodell mit der jeweiligen Geometrie angesetzt, dessen mechanische Materialparameter iterativ variiert werden, bis das Modellverhalten die realen Messdaten möglichst gut abbildet (inverses Messverfahren).

Vorgestellt werden die so ermittelten Ergebnisse einer Untersuchungsreihe, in der unterschiedliche Materialien (Polyamid 6, Polypropylen) über Zeiträume von bis zu 3000 Stunden hydrothermisch gealtert wurden. Auf diese Weise kann gezeigt werden, dass selbst geringe Unterschiede im mechanischen Verhalten der Proben aufgrund der hohen Empfindlichkeit der Messverfahren erfasst werden können. Gleichzeitig modelliert diese Untersuchung eine Langzeitüberwachung von Bauteilen, die zum Beispiel Witterungseinflüssen ausgesetzt sind. Die akustisch bestimmten mechanischen Materialparameter werden außerdem mit den Ergebnissen klassischer (zerstörender) Messverfahren verglichen.

• Störeffektunterdrückung in 2D-Messdaten mittels DiscoGAN
  S. Johannesmann, D. Springer, C. Thiel and B. Henning
[Abstract]

Zur zerstörungsfreien Materialparameterbestimmung können auf akustischen Wellenleitern basierende Verfahren verwendet werden Breitbandige zeit- und ortsaufgelöste Signale, die mittels Laser-Anregung an plattenförmigen Messmedien aufgenommen werden, können mittels zweidimensionaler Fouriertransformation der Signalmatrix zu einer frequenz- und wellenzahlabhängigen Abbildung verarbeitet werden, in der die ausbreitungsfähigen Moden als Grate sichtbar werden (Dispersionsabbildung). Solch eine Dispersionsabbildung kann zum Abgleich von berechneten Dispersionsdiagrammen dienen, um im inversen Verfahren auf die Materialparameter der Probe zu schließen. Dafür ist es jedoch notwendig, dass die messtechnisch erzeugte Dispersionsabbildung möglichst wenige Störeffekte enthält. Daher soll in diesem Beitrag ein Discover Cross Domain Generative Adversarial Network (DiscoGAN) zur Störeffektunterdrückungen in Dispersionsabbildungen genutzt werden. DiscoGANs werden z.B. in der Bildverarbeitung verwendet, um Beziehungen zwischen zwei Domänen, wie hier simulativ erzeugten Abbildungen und messtechnisch erzeugten Abbildungen, zu erkennen. Für dessen Anwendung werden zunächst berechnete Dispersionsdiagramme in eine synthetische Dispersionsabbildung überführt. Anschließend wird eine mathematische Abbildung von messtechnisch erzeugten störeffektbehafteten Dispersionsabbildungen zu einer synthetisch erzeugten Dispersionsabbildung gelernt. Dies ermöglicht einerseits messtechnisch erzeugte Dispersionsabbildungen in den störungsfreien Raum der simulativ erzeugten Dispersionsabbildungen näherungsweise übertragen werden, was eine Störeffektunterdrückung zur Folge hat.

Henschke, Tillmann

• Qualitative Beurteilung psychoakustischer Parameter zur Geräuschbewertung von elektrisch verstellbaren Lenksäulen im Pkw
  T. Henschke and M. Fischer
[Abstract]

Die generelle akustische Performance ist im Automotive-Bereich ein wichtiger Parameter für Qualität und Komfort. Um den steigenden akustischen Performance-Ansprüchen im Fahrzeuginnenraum gerecht zu werden, sind Maßnahmen zur Geräuschreduktion und/oder Geräuschoptimierung notwendig. Dies gilt besonders im Automotive-Premiumbereich. Zur Umsetzung einer gezielten Geräuschoptimierung ist es dabei dienlich, den Fokus auf relevante psychoakustische Parameter zu richten. Die Relevanz der einzelnen psychoakustischen Parameter soll dabei in diesem Beitrag anhand eines exemplarischen Versuches für eine spezifische Lenksäule durchgeführt werden. Hierbei stand die Geräuschemission während einer elektromechanischen Höhen- und Längsverstellung im Fokus. Die Geräusche wurden aufgezeichnet und durch gezielte Modifikationen hinsichtlich einzelner psychoakustischer Parameter verändert. Im Anschluss wurden die Geräusche durch Probanden bewertet. Als Bewertungsverfahren wurde ein kategorialer Paarvergleich gewählt. Die Probanden wurden sowohl in Laien als auch Experten unterschieden. Insbesondere die Lautheit stellte sich bei den Geräuscharten als relevanter Parameter heraus. Eine Verringerung/Erhöhung dieses Parameters führte zu den ”angenehmsten” / ”unangenehmsten” Geräuschen. Dieses Ergebnis korreliert mit der generellen Wichtung der Lautheit. Weitere psychoakustische Parameterveränderungen (Schärfe, Tonalität) wurden ebenso wahrgenommen und in die Rubriken angenehmer/unangenehmer eingestuft. Unterschiede bei der Bewertung zwischen Laien und Experten konnten anhand dieses spezifischen Tests mit dem ausgewählten Geräuschbeispielen nicht festgestellt werden.

Hensel, Eric

• Vergleich der Ansätze von numerischer und experimenteller Bestimmung der Körperschallintensität an einfachen Strukturen sowie deren messtechnische Herausforderungen
  J. Bräunig, E. Hensel and M. Pedro
[Abstract]

Eine Reduktion der Schallemission technischer Strukturen kann beispielsweise durch systematische Beeinflussung der Körperschallübertragung effektiv realisiert werden. Passive Möglichkeiten stellen dabei Dämpfungsschichten oder Rippen dar. Für eine effektive Umsetzung dieser fertigungstechnisch aufwendigeren und gewichtsbringenden Maßnahmen sollte die Kenntnis über die Verteilung und Strömung der Körperschallenergie innerhalb des Bauteils möglichst mit hoher Auflösung von Ort und Intensität vorliegen. Dieser Beitrag vergleicht verschiedene Ansätze zur numerischen und experimentellen Bestimmung der Körperschallintensität, wobei der Schwerpunkt auf der Verarbeitung von Messdaten eines 3D-Laserscanning-Vibrometers und dem Abgleich mit einem Finite-Elemente-Modell liegt. Aufgrund der in den Vorarbeiten aufgetretenen messtechnischen Herausforderungen bezüglich Signal-Rausch-Abstand für die erfassten in-plane-Komponenten, werden Maßnahmen zur Verbesserung der Ergebnisgenauigkeit diskutiert. Der Vergleich der Methoden erfolgt zunächst am Beispiel einer einfachen Struktur, einer frei schwebenden dünne Platte, die von einem elektrodynamischen Shaker angeregt wird. Nach der Beschreibung und Diskussion der einzelnen Ansätze sowie der erzielten Ergebnisse wird ein Ausblick hin zur Analyse und Herausforderungen an komplexeren Körpern gegeben.

Herbst, Christian T.

• On Scattering Coefficients and Fitting Density for Room Acoustic Simulation of Industry Halls
  T. Ziegler and C.T. Herbst
[Abstract]

The accuracy of results from Geometrical Acoustics crucially depends on the quality of input data when simulating working rooms with complex internal fittings like machines and furniture. While absorption coefficients of materials are often well-known, scattering coefficients are generally hard to estimate. This comparative study investigates the limitations of setting scattering coefficients for three levels of detail in modeling fitting density: empty room, standard density, high density. Realistic modeling of the considered industry hall is achieved by calibrating absorption and scattering coefficients of the original room before the acoustic treatment such that simulated reverberation times match the measured ones. Consequently, the prediction error can be computed by comparing simulation and measurement results after the acoustic treatment. We show that in Geometrical Acoustics scattering coefficients need to be chosen depending on the level of detail in modeling fitting density in order to minimize prediction errors. As opposed to the standard- and high density scenarios, we find that the empty room scenario imposes tighter boundaries on scattering coefficient settings to achieve small prediction errors. Finally, the sensitivity of scattering coefficient setting depends on the investigated measure: prediction errors for reverberation times tend to show higher sensitivity than those for sound pressure levels.

Herfert, Daniel

• Experimentelle Validierung der Model Updating Komponente der Software WaveImage unter zusätzlicher Berücksichtigung von Temperaturveränderungen
  J. Heimann and D. Herfert
[Abstract]

Im Rahmen der Veröffentlichung soll eine neuartige Model Updating Komponente aus der Software WaveImage an zwei strukturdynamischen Anwendungen präsentiert und validiert werden. Mittels des Model Updating werden durch Verwendung eines Optimierungsverfahrens die Materialparameter bzw. die Randbedingungen der Simulation durch den Abgleich mit den realen modalen Parametern approximiert. Die realen modalen Parameter werden durch Algorithmen der experimentellen bzw. operationalen Modalanalyse aus der Software WaveImage berechnet und basieren auf Laservibrometermessungen. Das Simulationsmodell wird ebenfalls in der Software WaveImage mit der Komponente zur Finite Elemente Analyse kalkuliert. Im Anschluss des Optimierungsprozesses entsteht dann ein digitaler Zwilling der realen Struktur der nahezu identische dynamische Parameter im Vergleich zur realen Struktur aufweist. Dieser digitale Zwilling kann dann zur Simulation der Anregung mit unterschiedlichen Lasten bzw. zur Simulation von Modifikationen genutzt werden. Dies erspart viel Zeit und Kosten im Vergleich zur realen Validierung. Eine innovative Erweiterung stellt die Berücksichtigung eines homogenen Temperaturfeldes innerhalb der Model Updating Komponente dar. Die entsprechenden Ergebnisse werden ebenfalls präsentiert.

Herold, Gert

• Estimation of strength and position of individual sound sources with Deep Learning using microphone array data
  A. Kujawski, G. Herold, E. Sarradj and S. Jekosch
[Abstract]

For the localization and characterization of sound sources, the use of microphone arrays has proven itself in various application areas such as acoustic measurement technology. Conventional evaluation methods like beamforming, however, often exhibit a limited spatial resolution of the sources and erroneous source strength reconstruction. In addition, previous developed model-based methods are very complex in terms of the computing power required. At the same time, a large number of research projects in the field of supervised machine learning for image processing have shown that it is possible to recognize various types of objects and its properties on the basis of images. In this contribution it was therefore examined whether the use of Convolutional Neural Networks (CNN) for the identification of point sources using the conventional beamforming map as a visual representation is suitable. Synthetically generated data from single sound sources were used for this purpose. The exact estimation of the sound source properties such as position and strength at high computing efficiency shows the potential as a method for sound source characterization. The talk will be held in german.

• Detektion drehzahlsynchroner und -asynchroner Schallquellen am Axialventilator mithilfe eines Mikrofonarrays
  G. Herold and E. Sarradj
[Abstract]

Arrayverfahren zur Lokalisierung und Quantifizierung rotierender Schallquellen haben sich als Messtechnik für Axialventilatoren etabliert. Ihre Anwendung beschränkt sich hierbei meist auf Quellmechanismen, die an Rotorkomponenten auftreten (wie etwa Vorder- und Hinterkanten der Schaufeln) und somit mit der Drehzahl rotieren. Je nach Betriebspunkt des Ventilators treten jedoch Quellen auf, die mit anderen Geschwindigkeiten als der Drehzahl rotieren. Zusätzlich werden bei jeder Messung auch akustische Phänomene aufgezeichnet, die nicht um die Rotorachse rotieren, wie z.B. statische oder reflektierte Quellen. In diesem Beitrag wird das Verfahren des virtuell rotierenden Arrays verwendet, um einzelne Anteile eines gemessenen Schalldruckspektrums unterschiedlich rotierenden Quellmechanismen zuordnen zu können. Hierfür werden Messungen ausgewertet, die mit einem Ringarray an einem im Prüfstand betriebenen Axialventilator durchgeführt wurden. Eine geeignete Visualisierung erlaubt die klare Trennung unterschiedlich rotierender sowie nicht rotierender spektraler Anteile.

• Auswahl geeigneter Mikrofonarrayverfahren mithilfe von Convolutional Neural Networks
  S. Jekosch, A. Kujawski, E. Sarradj and G. Herold
[Abstract]

Die Berechnung von aeroakustischen Quellverteilung mit Hilfe von Mikrofonarrrays ist ein beliebtes Mittel für die Charakterisierung von Schallquellen. Für die Berechnung der Quellverteilungen besteht neben klassischem Beamforming eine große Auswahl an Entfaltungs- und inversen Verfahren, die zum Teil jedoch hohe Rechenleistung benötigen. Da die Verfahren zu Teil stark von einander abweichende Ergebnisse liefern, ist es für praktische Anwendung hilfreich, bei einer Auswertung der Messung eines unbekannten Schallfeldes abschätzen zu können, wie geeignet ein Verfahren aller Voraussicht nach sein wird. Ziel dieses Beitrags ist es, eine Vorhersage über die Tauglichkeit verschiedener Mikrofonarrayverfahren für unbekannte Messdaten zu geben. Dazu wurde ein Convolutional Neural Network mit synthetischen Messdaten trainiert. Die Synthetischen Messdaten stammen aus einer Monte-Carlo-Simulation mit 12600 bekannten Quellanordnungen und den zugehörigen Pegelabweichungen der Quellen für verschiedene Mikrofonarrayverfahren. Die Eingangsdaten für das Netzwerk sind mit schnellem klassischem Beamforming erstellte Quellkarten. Das dazugehörige Target ist das Mikrofonarrayverfahren mit den kleinsten Pegelabweichungen der Quellen. Das trainierte Netzwerk kann danach entscheiden, welches Verfahren für die jeweilige Situation geeignet ist.

Herre, Jürgen

• Investigations on the Influence of Combined Inter-Aural Cue Distortions in Overall Audio Quality
  P.M. Delgado and J. Herre
[Abstract]

There is a considerable interest in developing algorithms that can predict audio quality of perceptually coded signals to avoid the cost of extensive listening tests during development time. While many established algorithms for predicting the perceived quality of signals with monaural (timbral) distortions are available (PEAQ, POLQA), predicting the quality degradation of stereo and multi-channel spatial signals is still considered a challenge. Audio quality degradation arising from spatial distortions is usually measured in terms of well known inter-aural cue distortion measures such as Inter-aural Level Difference Distortions (ILDD), Inter-aural Time Difference Distortions (ITDD) and Inter-aural Cross Correlation Distortions (IACCD). However, the extent to which their interaction influences the overall audio quality degradation in complex signals as expressed - for example - in a multiple stimuli test is not yet thoroughly studied. We propose a systematic approach that introduces controlled combinations of spatial distortions on a representative set of signals and evaluates their influence on overall perceived quality degradation by analyzing listening test scores over said signals. From this study we derive guidelines for designing meaningful distortion measures that consider inter-aural cue distortion interactions.

Herrnberger, Maximilian

• Akustische Anregungsquellen in hochintegrierten Leistungselektroniken mobiler Antriebe
  M. Herrnberger and M. Hülsebrock
[Abstract]

Im Zuge der weiteren Elektrifizierung des Antriebsstranges entstehen neue Herausforderungen im Bereich der Akustik. Durch das Wegfallen des Verbrennungsmotors rücken andere Geräuschquellen in den Vordergrund, die bislang durch dessen Klang maskiert wurden. Hierzu zählen unter anderem hochfrequente tonale Störgeräusche, die durch die Wechselrichter-Steuerung entstehen. Die Ursache dieser Störgeräusche lässt sich auf die Schaltvorgänge der Leistungselektronik zurückführen, die sowohl Komponenten innerhalb der Leistungselektronik als auch Rotor und Stator des Elektromotors elektromagnetisch anregen. Die Untersuchungen in dieser Arbeit fokussieren sich auf die Anregungen innerhalb der Leistungselektronik. Hierfür wird unter anderem der Einfluss von Spannungs-Oberschwingungen auf Komponenten im Wechselrichter untersucht. Der Einfluss dieser Anregungen wird am Beispiel des Zwischenkreiskondensators, der zum Schutz der Hochvolt-Batterie als Zwischenpuffer dient und somit starken Spannungsschwankungen ausgesetzt ist, analysiert. Zu diesem Zweck erfolgen Untersuchungen, bei denen ein Rippelgenerator verschiedene Folien-Kondensatoren zu mechanischen Schwingungen anregt. Die Messergebnisse zeigen vielversprechende Einblicke in von Kondensatorkräften verursachte interne elektromechanische Schwingungen.

Herweg, Andreas

• Die Wirkung von Syntheseparametern auf Wahrnehmungsgrößen bei der aktiven Klanggestaltung im Fahrzeug
  M. Djukic, A. Fiebig and A. Herweg
[Abstract]

Im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen und den damit verbundenen neuen Herausforderungen in der Fahrzeugakustik finden verstärkte Entwicklungstätigkeiten im Zusammenhang mit ”Active Sound Design” (ASD) statt. Das ASD bzw. die aktive Klanggestaltung beschreibt eine Methode, bei der gezielt synthetische Geräuschanteile zur bestehenden Geräuschsituation hinzugefügt werden. Damit wird angestrebt, die wahrgenommene Produktqualität zu optimieren. Zudem ist man in der Lage, die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine zu beeinflussen. Zur Umsetzung von aktiver Klanggestaltung stehen grundsätzlich zahlreiche Werkzeuge zur Verfügung, die situativ im Kontext der Geräuschumgebung und in Abhängigkeit verschiedener Rahmenbedingungen parametrisiert werden müssen. Durch psychoakustische Untersuchungen und Erkenntnisse können diese Parameter für spezifische Szenarien sinnvoll dimensioniert werden. Aus zielgerichteten Untersuchungen zur Wechselwirkung von synthetischen Schallereignissen mit spezifischen Empfindungen, wie der intuitiven Wahrnehmung von Geschwindigkeit oder Beschleunigung, können Zusammenhänge exploriert werden, die eine fundierte Grundlage zur aktiven Klanggestaltung bilden. Im Rahmen des Beitrags werden spezifische Wirkungen verschiedener Syntheseparameter auf Wahrnehmungsgrößen im Fahrzeug diskutiert und Implikationen für die Auslegung von ASD im Fahrzeug abgeleitet. Im Fokus steht hierbei die Tonhöhe bzw. der Grad der Tonhöhenänderung als Indikator der intuitiven Geschwindigkeitswahrnehmung. Hierzu werden Ergebnisse von Untersuchungsreihen vorgestellt, in denen die Wirkung von verschiedenen synthetischen Signalen unter variierenden Bedingungen untersucht wurde.

Hesse, Christian

• Aktive Reduktion des Schallfeldes in einer zylindrischen Kompositstruktur anhand struktureller Fehlersensoren
  B.-C. Hölscher, C. Hesse, T. Haase and M. Sinapius
[Abstract]

Aktive Systeme sind effektive Lösungen für tieffrequente Problemstellungen der Schwingungsdämpfung, sowohl zur Unterdrückung von Strukturschwingungen als auch für Probleme der Schallab- und -einstrahlung. Insbesondere für gekoppelte Systeme aus Struktur und Fluid, bei denen unter Verwendung struktureller Fehlersensoren eine globale Reduktion des Schallfeldes erreicht werden soll, ist die Implementierung derartiger Lösungen allerdings häufig sehr ineffizient. Bei der oft verwendeten Behandlung der Schallabstrahlung mittels Singulärwertzerlegung entstehen frequenzabhängige Schallstrahlungsmoden, die daraus resultierende hohe Modellordnung des benötigten Reglers ist durch heutige Signalverarbeitungssysteme kaum leistbar. Für Phänomene der Schalleinstrahlung in Innenräume erlauben die Fluidmoden jedoch die Formulierung frequenzunabhängiger Moden des gekoppelten Systems. Mit den frequenzabhängigen Schallstrahlungseffizienzen ermöglichen diese eine erhebliche Ordnungsreduktion des Reglers. In diesem Beitrag wird ein auf frequenzunabhängigen Schallstrahlungsmoden basierendes System mit analytisch-numerischen Methoden betrachtet. Kern der Untersuchung ist dabei die Wahl geeigneter Schallstrahlungsmoden und Aktuatorpositionen sowie die Wechselwirkungen zwischen diesen beiden Parametern. Zu diesem Zweck wird eine generische Kompositstruktur mit eingeschlossenem Fluid, örtlich verteilter Anregung und einem anhand experimenteller Untersuchungen identifizierten Aktuatormodell betrachtet. Anhand der Schallstrahlungsmoden des eingeschlossenen Fluids wird auf Grundlage einer optimalen Regelung die erreichbare globale Reduktion des Schallfeldes durch geeignete Platzierung des verwendeten Aktuators betrachtet. Abschließend erfolgt mittels Parametervariation eine Untersuchung der Wechselwirkung zwischen berücksichtigten Schallstrahlungsmoden und optimaler Aktuatorposition.

Heute, Ulrich

• Observations from a Simple Vocal-Tract Model's Behaviour for PD-Dysarthric Speech: Evaluations
  U. Heute
[Abstract]

An acoustic-tube model of a speaker’s vocal tract can be used for observations of the speaker’s articulation. This is of interest here in order to gain insight into articulatory weaknesses of Parkinson’s-Disease (PD) patients, who suffer from speaking problems: Beside the common evaluations of auditory and some instrumental parameters, a direct observation of vocal-tract movements can be an additional diagnostic aid. Due to its simplicity, the direct estimation of vocal-tract areas from an LPC analysis is used here, despite its well-known impreciseness. The usefulness in general was shown in a pre-study; now, detailed results of an application on sustained vowels as well as fluent speech from healthy, slightly handicapped, and strongly impaired speakers are presented. Examples of short-time and average shapes are shown and compared, and various parameters are derived which condense the observations and differences into numerical values. These terms cover largely overlapping ranges for patients in different disease states; so, they are not to be used for any single-value classification of the dysarthric severeness, but offered to the medical personnel together with the varying shapes in order to augment logopedic diagnosis and therapy.

Hieke, Max

• Identifikation von kohärenten Strömungsstrukturen und die hydroakustische Schallabstrahlung eines nabenlosen Propellers
  M. Hieke, H. Sultani, F.-H. Wurm and O. von Estorff
[Abstract]

Neben Nabenpropellern etablieren sich zunehmend auch nabenlose Propeller für maritime Anwendungen. Insbesondere durch ihre kompakte Bauweise eröffnen diese Antriebssysteme neue Möglichkeiten zur Integration in Schiffen, AUV’s oder auch ROV’s als Hauptantrieb oder zur Positionsstabilisierung. Systematische Untersuchungen bezüglich der Topologie der instationären Nachlaufströmung und der daraus resultierenden Schallabstrahlung nabenloser Propeller existieren bislang noch nicht. Im Rahmen eines DFG-Verbundvorhabens zwischen der Universität Rostock und der Technischen Universität Hamburg werden die Hydromechanik und die Hydroakustik eines nabenlosen Propellers mit numerischen und experimentellen Methoden untersucht. Für die Berechnung der Strömungsfelder wird eine Variation der Detached Eddy Simulation (DES), die Stress Blended Eddy Simualtion (SBES), verwendet. Die Validierung DES erfolgt mittels experimenteller Daten für die integralen Leistungskennzahlen, Wanddruckfluktuationen und Schalldrücke. Die Auswertung der transienten DES Ergebnisse beinhalten die Analyse zeitgemittelter Druck- und Geschwindigkeitsfelder, der Korrelationen der Schwankungsgrößen sowie punktueller Frequenzanalysen. Für eine tieferführende Analyse wurde die Proper Orthogonal Decomposition Methode (POD) auf die transienten Druckfelder angewendet. Hierdurch können Rückschlüsse auf die kohärenten Strömungsstrukturen und die hydroakustische Schallabstrahlung gezogen werden. Die Berechnung der hydroakustischen Schallabstrahlung erfolgt durch den DFG-Projektpartner auf Basis der transienten Druck- und Geschwindigkeitsfelder der DES Simulation.

• Hydroakustische Untersuchung eines Schaufelprofils in einem nabenlosen Propellersystem basierend auf dem EIF-Verfahren und der MLS-Methode
  H. Sultani, M. Hieke, O. von Estorff and F.-H. Wurm
[Abstract]

Nabenlose Propeller induzieren sowohl aus strömungsmechanischen als auch aus konstruktiven Gründen im Vergleich zu klassischen Propellerantrieben eine wesentlich geringere Schallabstrahlung. Eines der Strömungsphänomene, die für die Gesamtschallemission des Propellersystems verantwortlich sind, ist die Interaktion der Strömung mit dem Schaufelprofil. Im Sinne einer ersten Erforschung des Gesamtsystems erfolgt in diesem Beitrag eine Untersuchung des strömungsinduzierten Schalls eines Schaufelprofils in einem nabenlosen Propellersystem. Die Berechnung der Akustik erfolgt dabei mit dem sogenannten ”Expansion about Incompressible Flow” (EIF) - Ansatz nach Hardin und Pope beziehungsweise Shen und Sørensen. Dieser stellt ein hybrides Verfahren dar und gehört der Gruppe der ”hydrodynamic/acoustic splitting” (HAS) - Ansätze an. Zur räumlichen Diskretisierung der EIF- Gleichungen wird die ”Moving-Least-Squares” (MLS) - Approximation nach Lancaster und Salkauskas herangezogen. Die MLS-Methode verspricht besonders vorteilhafte Eigenschaften im Zusammenhang mit unstrukturierten Netzen. Zur Simulation des Strömungsschalls wird die Finite-Volumen Simulationssoftware OpenFOAM® eingesetzt. Die Ergebnisse einer zweidimensionalen Akustiksimulation des Schaufelprofils, basierend auf dreidimensionale Strömungssimulationsdaten, werden vorgestellt und analysiert. Hierbei wird auf die Besonderheiten gegenüber der Umströmung von isoliert-betrachteten Schaufelprofilen eingegangen. Untersucht werden auch die Unterschiede, die sich bei der Anwendung der MLS-Methode im Vergleich zu den Standardinterpolationsmethoden aus OpenFOAM® ergeben. Abschließend findet ein erster Vergleich der Simulationsergebnisse mit Messdaten anhand eines Kreuzleistungsspektrums statt.

Hinterseer, Simon

• Messung des Einflusses von Dübeln zur Befestigung von Wärmedämmverbundsystemen auf das Luftschalldämmmaß von Außenwänden in Massivbauweise
  M. Neusser, B. Roozen, H. Müllner and S. Hinterseer
[Abstract]

Aktuelle Veröffentlichungen haben gezeigt, dass die Befestigung von Wärmedämmverbundsystemen auf dem tragenden Bauteil einen wesentlichen Einfluss auf das resultierende Luftschalldämmmaß des Gesamtbauteils hat. Eine vollständige Erklärung und Quantifizierung dieser Phänomene konnten bis dato aber nicht geliefert werden. Die dargestellten Untersuchungen zeigenden Einfluss einer variierenden Dübelanordnung über das bauakustisch relevante Frequenzspektrum. Untersucht wurden 4 verschiedene Dübelmuster auf jeweils 2 verschiedenen Grundwänden mit 2 unterschiedlichen Dämmstoffmaterialien. Die erzielten Ergebnisse zeigen einen besonders großen Einfluss der Befestigung des Wärmedämmverbundsystems im Bereich der Massefederresonanz. Zusätzlich zu den klassisch nach EN ISO 10140-2 gemessenen Schalldämmmaßen wurde die Schnelligkeitsverteilung an den Bauteiloberflächen mittels Laservibrometrie gemessen und der Abstrahlgrad bestimmt. Die Ergebnisse zeigen ein durch die Dübel und deren Anzahl beeinflusstes Schallabstrahlverhalten der Putzoberfläche. Die Dübel stellen Diskunitäten in der Biegewellenausbreitung der Putzoberfläche dar und beeinflussen dadurch das Abstrahlverhalten unterhalb der Koinzidenzgrenzfrequenz. Die Größe des Einflusses des Dübels auf das Luftschalldämmverbesserungsmaß eines Wärmedämmverbundsystems hängt somit von der Lage der Massefederresonanz im Frequenzspektrum und der dort sich ausbildenden Schwingungsformen ab. Es wird somit empfohlen, in vereinfachte Prognosemodelle des Luftschalldämmmaßverbesserungsmaßes von Wärmedämmverbundsystem die Anzahl der Dübel zur Befestigung als Berechnungsparameter mit aufzunehmen wie es z.B. aktuell durch die EN ISO 12354-1 für die Kleberfläche möglich ist.

Hirsch, Karl-Wilhelm

• Das C-Peak-Kriterium des Arbeitsschutzes im Vergleich zum Gehörgefährdungsindex des AHAAH-Modells
  C. Kleinhenrich, C. Hudasch and K.-W. Hirsch
[Abstract]

Seit der Integration des PRICEschen AHAAH-Modells (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) in den Standard MIL-STD-1474E kann dieses Verfahren als Stand der Technik für die Beurteilung des Gehörschädigungsrisikos beim Hören von hochenergetischen Schallimpulsen angesehen werden. Ausgehend von einem Schalldruckzeitverlauf am Eingang des menschlichen Gehörs, wagt das AHAAH-Modell den Versuch, die vollständige Übertragungskette bis hin zur Auslenkung der Basilarmembran in einem nicht-linearen elektro-akustischen Modell abzubilden. Dieses Modell offenbart, dass mitnichten reine Spitzenpegel oder der Energiegehalt alleinige Kenngrößen einer mitunter dauerhaften Schädigung des Gehörs sein dürfen. Die Signalform spielt eine bedeutende Rolle. Es entscheiden durchaus wenige Millisekunden Unterschied im Abstand von nacheinander eintreffenden Schallimpulsen (Direktschall und Reflexion beispielsweise), ob die Schutzmechanismen des Gehörs durch den Impuls überwunden werden, oder nicht. In diesem Beitrag wird der Frage nachgegangen, inwiefern eine Korrelation zwischen dem C-bewerteten Spitzenpegel des Arbeitsschutzes und dem durch das AHAAH-Modell prognostizierten Gehörschadenindex für ausgesuchte Signale besteht. Dabei wird mit in Betracht gezogen, dass die Messung ohrnaher, hochintensiver Schallimpulse noch eine messtechnische Herausforderung darstellt. Das Mikrofon und seine Kalibrierung bringen erheblichen Unsicherheiten ein. Es wird deshalb auch untersucht, in wie weit fehlerbehaftete Schalldruckzeitverläufe durch unsichere Kalibrierung im Hochdruckbereich, Bandbegrenzungen und Phasenverschiebungen Einfluss auf das C-Peak-Kriterium und den Gehörschadenindex haben.

• Zum Krümmungsradius in der DIN ISO 9613-2 – eine Analyse mit dem Schallwetter
  K.-W. Hirsch and C. Kleinhenrich
[Abstract]

Bei der anstehenden Überarbeitung der DIN ISO 9613 gibt es Bestrebungen, die in dieser wichtigen Norm für die Ausbreitungsrechnung von Gewerbe- und Industriegeräuschen bisher vorgegebene Konstante für den Krümmungsradius (5000 m) abstandsabhängig zu formulieren. Ziel ist es, die Immissionsprognosen mit dieser Norm ,genauerë zu machen. Der Krümmungsradius spielt im Kernverfahren der DIN ISO 9613-2 keine offensichtliche Rolle. Erst bei Dämpfungsbeiträgen durch Wald oder durch Bebauung beispielsweise wird er explizit wirksam. Nun soll er auch bei der Berechnung der Schirmgeometrie Eingang finden. Damit werden Kreisstrahlen möglicherweise mit abstandsabhängigen Krümmungsradien in das Kernverfahren der DIN ISO 9613-2 eingeführt Der Beitrag stellt eine statistische Analyse des Krümmungsradius auf der Basis des Schallwetters vor. Diese Analyse erlaubt belastbare Aussagen zu dieser Abstandsabhängigkeit. Dabei wird für alle schallausbreitungsgünstigen Stunden eines Jahres eine Kreisstrahlennäherung aus dem physikalischen Ausbreitungsmodell für geschichtete Atmosphären berechnet. Die ermittelte Verteilung dieser Krümmungsradien ist sowohl abstands- als auch winkelabhängig. Die Analyse kann eine Grundlage für die Einführung einer normgerechten Formulierung einer Abstandsfunktion für den Krümmungsradius sein. Es bleibt aber zu diskutieren, ob durch die Einführung dieser Abstandsabhängigkeit die Prognosen im Sinne des Immissionsschutzes tatsächlich um so viel ,genauerë werden, dass der steigendende Rechenaufwand zu rechtfertigen ist.

Hirschfeld, Johannes

• Vibro-Acoustical Analyses of a Dishwasher
  S. Atamer, M.E. Altinsoy and J. Hirschfeld
[Abstract]

This study aims to examine the main noise generation mechanisms and transfer paths of a dishwasher. Typical sound sources of a dishwasher are pump (circulation/drain), motor, spray arms, water sloshing (impact excitation), water flow, water-inlet valve, heating and drying fan. Dishwashers have a complex overall sound generation mechanism including the mechanical vibrations coming from rotating machinery and vibrations induced by random water splashes in different directions and different velocities over the inner surface of the tub. After each wash cycle, the dishwasher drains the dirty water. Rinse and drain cycles are repeated several times. All these processes cause various characteristic sounds, which differ from each other. With the help of TPA methodologies by implementing structural changes, it is aimed to reveal these transfer paths and their effect of overall sound emission characteristics.

Höbel-Müller, Juliane

• Analysis of the influence of different room acoustics on acoustic emotion features and emotion recognition performance
  J. Höbel-Müller, I. Siegert, R. Heinemann, A.F. Requardt, M. Tornow and A. Wendemuth
[Abstract]

Bei der automatischen Erkennung von Emotionen aus Sprache ist darauf zu achten, dass ähnliche Trainings- und Testbedingungen vorherrschen. Andernfalls kann die Erkennungsleistung von Emotionen aus Sprache erheblich abnehmen. Wesentliche Einflussfaktoren stellen Anwendungsdomäne, Sprechertypen sowie Übertragungskanal und Raumakustik dar. In dieser Arbeit wird auf die Raumakustik als wesentlicher Faktor bei der Erkennung von Emotion aus Sprache fokussiert. Bisherige Studien haben sich auf bestimmte Sprachmerkmale beschränkt oder gebündelte Merkmalsgruppen verglichen. Die aktuelle Studie zielt darauf ab, ein nachvollziehbares Experimentaldesign zu schaffen, das es erlaubt sowohl den Einfluss verschiedener Raumakustiken auf Sprachmerkmale als auch den daraus folgenden Einfluss auf die Erkennungsleistung zu untersuchen.

Grundlage für die Studie ist der Benchmarkdatensatz EMODB, der in einem Probandenraum, in einem modernen und einem älteren Hörsaal sowie in einem Treppenhaus an verschiedensten Positionen aufgenommen wurde. Weiterhin wurden die Räume akustisch vermessen und die raumakustischen Maße T30, EDT, C50 und D50 erfasst. Als Referenzaufnahme gilt eine mit dem gleichen Equipment aufgenommene Version in einer Schalldämmkabine. Ergebnisse statistischer Analysen gängiger Sprachmerkmale wurden mit den akustischen Vermessungen in Beziehung gesetzt. Durch anschließende Erkennungsexperimente wurde untersucht, welche Merkmalsveränderung den größten Einbruch in der Erkennungsleistung zeigt, und auf welche Raumakustiken dies zurückgeführt werden kann.

Högg, Hans

• Möglichkeiten und Grenzen von Baulärmprognosen
  A. Beronius, H. Högg and M. Crljenkovic
[Abstract]

Baulärm tritt in unterschiedlicher Art, Umfang und Dauer auf. Dafür ursächliche Bautätigkeiten werden beispielsweise stationär und über einen längeren Zeitraum durchgeführt oder machen, wie beispielsweise beim Einbringen von Mastfundamenten, punktuelle und kurze, dafür propagierende Schichteinsätze erforderlich. Darüber hinaus variiert bei der Durchführung von Bauarbeiten neben der horizontalen auch die vertikale Lage maßgeblicher Schallquellen.

Bei der Erstellung von Baulärmprognosen besteht die technische Möglichkeit, alle Schallquellen mittels Punkt-, Linien-, Flächen- oder 3-D-Körpern zu modellieren. Die Möglichkeit, eine in der Lage variierende Schallquelle zu modellieren, zu berechnen und nach den in der Verwaltungspraxis üblichen Maßstäben zu beurteilen, erscheint bei der Wahl von stationären Quellen aufgrund der Iteration sehr aufwendig.

Zur Diskussion steht daher eine Diskretisierung des Berechnungsansatzes, um ein realistisches, der akustischen Situation gerechtes und dennoch vereinfachtes Prognosebild aufzeigen zu können.

Dies erscheint insbesondere auch dann von Interesse, wenn die Dauer einer zu bewertenden Bauphase über den relevanten Beurteilungszeitraum von 24 Stunden hinausgeht und konservativen Berechnungsverfahren Grenzen aufzeigen.

Eine Diskretisierung des Berechnungsansatzes erscheint insbesondere auch bei komplexen Bauvorhaben zweckmäßig, da eine präzise Modellierung vieler folgender, aneinander gereihter Einzelschallquellen einen hohen zeitlichen und planerischen Aufwand bedeutet.

Höher, Yasmina

• Frühdiagnostik von Larynxkarzinomen mittels phonetischer Analyse
  Y. Höher
[Abstract]

Der Kehlkopfkrebs (Larynxkarzinom) zählt zu den häufigsten Krebserkrankungen im Halsbereich, in Deutschland sind rund 4000 Neuerkrankungen pro Jahr bekannt - Tendenz steigend. Wie bei Halskrebs erhöhen starkes Rauchen sowie übermäßiger Alkoholkonsum das Risiko einer Erkrankung. Aufgrund der wachsenden Verbreitung von Papillomaviren nimmt die Zahl der Erkrankungen überproportional zu.

Da sich der Kehlkopftumor in der Nähe der Glottis bildet, verändert sich bei einer fortschreitenden Entwicklung die Stimme. Diese Stimmveränderung wird mithilfe eines phonetischen Analyseprogramms untersucht. Dafür werden Sprachproben von an Kehlkopfkrebs erkrankten Patienten, insbesondere Schauspielern, sowohl mit deren Stimmproben aus älteren Zeiten als auch mit Stimmen gesunder Probanden verglichen. Als vorteilhaft hat sich die Auswertung eines langanhaltenden Vokaltons herausgestellt, weil dabei die Glottis geöffnet ist.

Anhand der Messergebnisse ist erkennbar, dass die Stimme durch den Tumor an den Stimmlippen tiefer und die Periodizität des Sprachsignals gestört wird. Die Perturbationen von Jitter und Shimmer nehmen zu, was eine Rauigkeit der Stimme zur Folge hat. Eine Diagnose ist somit anhand weniger Parameter machbar. Mithilfe dieser Erkenntnis könnte zukünftig eine Frühdiagnose von Erkrankungen an den Stimmlippen möglich sein. Dies könnte beispielsweise durch das Hinzufügen einer Sprachprobe in die Patientenakte bei Arztbesuchen bzw. Vorsorgeuntersuchungen unterstützt werden.

Höldrich, Robert

• Evaluating out-of-head localization of a dry source from the front reproduced with cue-preserving headphones
  H. Pomberger, A. Sontacchi, M. Frank, R. Höldrich, T. Gmeiner and M. Lucchi
[Abstract]

Sources from the frontal direction are still particularly challenging in binaural reproduction, as there are virtually no interaural time- and level differences. The perceived image of a binaural reproduction typically suffers from a vertical mislocalization and in-head localization. In the literature, different reasons for this problem can be found: the lack of individual spectral pinna-cues as well as missing room information. Even for a frontal position, a real sound source in an anechoic environment is typically localized clearly outside of the head. However, without any room information there are virtually no distance cues and the distance is not adequately perceived. Room information significantly supports distance perception and consequently externalization, however, it cannot provoke out-of-head localization by itself. Within this work, we investigate dry reproduction of frontal sources by a new headphone system. This new headphone contains additional tiny loudspeakers, which create similar individual spectral pinna-cues as a source from the frontal position. This is supported by dummy head measurements. A listening experiment is conducted in which the new headphone system is compared to existing approaches in terms of out-of-head localization, vertical localization and coloration. A loudspeaker in an anechoic room acts as reference stimulus.

• How binaural room impulse responses influence the externalization of speech
  F. Wendt, R. Höldrich and M. Marshall
[Abstract]

Listeners perceive the sounds of the real world to be externalized. For sound sources in closed environments this is largely due to interaural cues provided by the reverberation of the room described by the room impulse response (RIRs) and the filtering by head, torso, and pinna expressed as head-related impulse responses (HRIRs). The latter vary with listeners and it is known that individual HRIRs improve the externalization. To provide more insights into the relative contribution of RIRs and HRIRs on the externalization we performed a listening experiment. Listeners were asked to rate the externalization of speech convolved with different RIRs with individual and generic HRIRs. The results of the experiment suggest that the importance of individual HRIR diminishes with increasing reverberation time.

• How Level, Delay and Spatial Separation influence the Echo Threshold
  K. Wegler, F. Wendt and R. Höldrich
[Abstract]

The echo threshold is a common measure to quantify the strength of the precedence effect. Depending on the experimental design, it is defined as the delay or level of the reflected sound compared to the direct sound at which the reflection is perceived as a separate auditory event.

Respective studies are typically carried out as lead-lag experiments and listeners are asked to adjust the delay of the lagging reflection with a fixed level or vice versa. The spatial separation is known to be another factor influencing the echo threshold. Nevertheless, most studies disregard this attribute and keep the playback directions of lead and lag constant.

This contribution studies the interaction of delay, level and spatial separation in a multi-stage listening experiment using binaural rendering. In each stage the listeners are instructed to adjust one of the three attributes to determine the echo threshold. Based on the gained results the interrelations of delay, level, and spatial separation with the echo threshold are examined and an attempt is made to develop a simple model.

Höller, Christoph

• Charakterisierung von Körperschallquellen auf der Empfangsplatte mit Hilfe von orthogonalen Funktionen
  B. Zeitler, S. Reinhold, A. Jakob, C. Höller, C. Hopkins and E. Zeitler
[Abstract]

Im Massivbau existieren Prognosemethoden (z.B. EN 12354), um den durch Körperschallquellen erzeugten Schalldruckpegel in benachbarten Räumen zu bestimmen. Eingangsdaten für diese Prognosemethoden sind unter anderem die Körperschallleistung der Quellen. In diesem Beitrag wird eine zunächst akademische Methode beschrieben, wie mit Hilfe orthogonaler Funktionen die Körperschallleistung dieser Quellen aus Messungen auf der Empfangsplatte gewonnen werden kann. Die potentielle Anwendbarkeit und erreichbare Genauigkeit der Methode werden anhand eines validierten FE Models dargestellt.

Hölscher, Bernd-Christian

• Aktive Reduktion des Schallfeldes in einer zylindrischen Kompositstruktur anhand struktureller Fehlersensoren
  B.-C. Hölscher, C. Hesse, T. Haase and M. Sinapius
[Abstract]

Aktive Systeme sind effektive Lösungen für tieffrequente Problemstellungen der Schwingungsdämpfung, sowohl zur Unterdrückung von Strukturschwingungen als auch für Probleme der Schallab- und -einstrahlung. Insbesondere für gekoppelte Systeme aus Struktur und Fluid, bei denen unter Verwendung struktureller Fehlersensoren eine globale Reduktion des Schallfeldes erreicht werden soll, ist die Implementierung derartiger Lösungen allerdings häufig sehr ineffizient. Bei der oft verwendeten Behandlung der Schallabstrahlung mittels Singulärwertzerlegung entstehen frequenzabhängige Schallstrahlungsmoden, die daraus resultierende hohe Modellordnung des benötigten Reglers ist durch heutige Signalverarbeitungssysteme kaum leistbar. Für Phänomene der Schalleinstrahlung in Innenräume erlauben die Fluidmoden jedoch die Formulierung frequenzunabhängiger Moden des gekoppelten Systems. Mit den frequenzabhängigen Schallstrahlungseffizienzen ermöglichen diese eine erhebliche Ordnungsreduktion des Reglers. In diesem Beitrag wird ein auf frequenzunabhängigen Schallstrahlungsmoden basierendes System mit analytisch-numerischen Methoden betrachtet. Kern der Untersuchung ist dabei die Wahl geeigneter Schallstrahlungsmoden und Aktuatorpositionen sowie die Wechselwirkungen zwischen diesen beiden Parametern. Zu diesem Zweck wird eine generische Kompositstruktur mit eingeschlossenem Fluid, örtlich verteilter Anregung und einem anhand experimenteller Untersuchungen identifizierten Aktuatormodell betrachtet. Anhand der Schallstrahlungsmoden des eingeschlossenen Fluids wird auf Grundlage einer optimalen Regelung die erreichbare globale Reduktion des Schallfeldes durch geeignete Platzierung des verwendeten Aktuators betrachtet. Abschließend erfolgt mittels Parametervariation eine Untersuchung der Wechselwirkung zwischen berücksichtigten Schallstrahlungsmoden und optimaler Aktuatorposition.

Hörmeyer, Jasmin

• Beurteilung der Auswirkung der atmosphärischen Turbulenz auf die Schallausbreitung auf Grundlage einer Parameterstudie
  J. Hörmeyer, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

Im Rahmen des Projektes ”WEA-Akzeptanz: Von der Schallquelle zur psychoakustischen Bewertung” wird ein numerisches Schallausbreitungsmodell entwickelt, welches die komplexen atmosphärischen Umgebungsbedingungen berücksichtigt. Eine geeignete numerische Methode für ein atmosphärisches Schallausbreitungsmodell ist die auf der Helmholtz-Gleichung basierende CNPE- (Crank Nicolson Parabolic Equation) Methode.

Eine Umgebungsbedingung mit maßgeblichem Einfluss auf die Schallausbreitung in der Atmosphäre ist die atmosphärische Turbulenz. Diese wird durch zeitliche Fluktuation der Temperatur und der Windgeschwindigkeit beschrieben und hat zur Folge, dass Schallwellen an turbulenten Wirbeln gestreut und vom ursprünglichen Ausbreitungsweg abgelenkt werden. Die Auswirkung dieser Schallstreuung auf die Schallausbreitung ist von Parametern wie beispielsweise der Turbulenzintensität, der Größe von turbulenten Wirbeln sowie der Anzahl an wiederholten und gemittelten Simulationen abhängig.

Durch zufällig generierte Fluktuationen von Temperatur und Windgeschwindigkeit kann die atmosphärische Turbulenz in die CNPE-Methode implementiert werden. In dieser Arbeit wird eine Parameterstudie durchgeführt, mit der Motivation, den Einfluss der zuvor genannten Parameter auf die Schallausbreitung beurteilen zu können. Anschließend kann bewertet werden, welche Parameter eine vergleichsweise hohe Sensitivität aufweisen. Dies stellt die Grundlage für eine Modellanpassung im Zuge der Validierung des Schallausbreitungsmodells mit realen meteorologischen Daten dar.

Hoffmann, Marcel

• Membranlose optische Mikrofone – Schallmessung mittels differentieller Interferometrie
  M. Hoffmann, A. Stemplinger, D. Amplatz and A.W. Koch
[Abstract]

Membranlose optische Mikrofone (MeoM) werden durch den technischen Fortschritt in der Halbleiter-Technologie immer attraktiver, da zum einen wichtige elektrische Komponenten rauschärmer werden und zum anderen die Kosten der Bauteile und der Lichtquellen abnehmen.

MeoMs weisen gegenüber klassischen Membranmikrofonen den Vorteil auf, dass die Frequenzbandbreite nur von der Auswerteelektronik abhängt. Da der Messaufbau statisch ist, entfällt zudem die Rückwirkung einer Membran auf das Schallfeld.

Schallwellen können als Schwankungen in der Dichte der Luft aufgefasst werden. Die Dichte verhält sich proportional zum Brechungsindex der Luft. Mittels unterschiedlicher interferometrischer Aufbauten sowie einer speziell konzipierten elektrischen Verstärkerschaltung lassen sich Schwankungen im Brechungsindex, d.h. Schallwellen messen.

Starke Schwankungen des Arbeitspunktes des interferometrischen Aufbaus aufgrund von Druck- und Temperaturdrifts führten während der Laborversuche zu starken Schwankungen in der Empfindlichkeit des Messsystems. Diese konnten jedoch mittels eines Zweistrahlaufbaus in erster Näherung kompensiert werden, sodass Schallmessungen mit einer konstanten Systemempfindlichkeit erfolgen konnten.

Es werden neben den aktuellen Forschungsergebnissen potentielle Einsatzfelder für MeoMs sowie der Einsatz von differentieller Schallmesstechnik diskutiert.

• Kammfilterverhalten bei differentiellen akustischen Messungen mittels eines membranlosen optischen Mikrofons
  A. Stemplinger, D. Amplatz, M. Hoffmann and A.W. Koch
[Abstract]

Neue Anforderungen in der akustischen Messtechnik führen zur Entwicklung von rückwirkungsfreien Mikrofonen, die auf der interferometrischen Optik basieren. Untersucht wird das Übertragungsverhalten eines membranlosen optischen Mikrofons (MeoM) in einer Michelson-Konfiguration. Dafür wird das Prinzip einer differentiellen Messmethode theoretisch betrachtet und mittels Simulationen validiert. In besonderem Fokus steht der geometrische Aufbau des Systems, dessen Auswirkungen sowohl im Zeit- als auch Spektralbereich zu charakteristischen Eigenschaften führen. Die Ergebnisse werden mit Messungen an einem realen Aufbau verglichen. Die Strahlarme eines modifizierten Michelson-Aufbaus liegen parallel auf einer horizontalen Ebene. Ein Schallimpuls führt zu einer Intensitätsschwankung im Interferometer, wenn dieser durch einen Strahlarm hindurchtritt. Im Messsignal erkennt man den Durchtritt anhand eines Impulses für jeden Strahlarm. Aufgrund des differentiellen Verhaltens des Interferometers sind die Impulse im Messsignal entgegengerichtet. Treffen die Wellenfronten zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf die Strahlen, so sind beide Impulse um den Laufzeitunterschied verschoben. Das Verhalten ist charakterisiert durch eine spektrale Übertragungsfunktion mit periodischen Überhöhungen und Einbrüchen in der Amplitude. Diese Periodizität konnte theoretisch sowie in Simulation und Messung reproduziert werden. Sie gleicht in ihrer Form der Kennlinie eines Kammfilters. Durch die Kenntnis der Auswirkungen des geometrischen Aufbaus auf das Übertragungsverhalten ergibt sich die Möglichkeit, das MeoM auf das zu messende Frequenzspektrum abzustimmen.

Hoffmann, Rüdiger

• ''Raum- und Schiff-Phonetik'' – Panconcelli-Calzia und der Lautstärkemesser nach Barkhausen
  R. Hoffmann
[Abstract]

Der bedeutende Experimentalphonetiker Giulio Panconcelli-Calzia (1878 - 1966), der ab 1910 in Hamburg wirkte, betrachtete die Phonetik ausdrücklich nicht als Geistes-, sondern als Naturwissenschaft. Insofern ist es nicht verwunderlich, dass er keine strenge Grenze zwischen der Phonetik und bestimmten akustischen Teilgebieten wie dem des Lärmschutzes gezogen hat. Unter seinen nachgelassenen Unterlagen, die sich heute in der historischen akustisch-phonetischen Sammlung (HAPS) der TU Dresden befinden, gibt es einen schmalen Ordner, der mit ”Raum- und Schiff-Phonetik” beschriftet ist. Sein Inhalt belegt, dass sich Panconcelli-Calcia im Zeitraum 1927 - 1930 in praktischen Projekten mit Fragen der Lärmmessung und des Lärmschutzes beschäftigt hat. Der vorliegende Beitrag gibt dazu eine Übersicht unter besonderer Berücksichtigung des Umstandes, dass Panconcelli-Calzia bei seinen Untersuchungen den Lautstärkemesser nach Heinrich Barkhausen (1881 - 1956) eingesetzt hat, der 1925 zum Patent angemeldet und danach von der Firma Siemens und Halske produziert wurde. Die Arbeiten von Panconcelli-Calzia bereichern demnach unsere Kenntnisse über die frühen Anwendungen des ”Barkhausen-Messers”.

Hohmann, Beat W.

• Das Schall- und Knallspektrum im Ohr
  B.W. Hohmann
[Abstract]

Für die Gehörschädlichkeit eines Schallereignisses ist nicht dessen Spektrum im freien Schallfeld relevant, sondern das vom Innenohr zu verarbeitende Schallspektrum. Die Transformation durch Aussenohr und Mittelohr bis ins Innenohr ist also zu berücksichtigen. Das A-Filter (1929) liefert hierfür zwar unter den standardisierten Bewertungsfiltern die beste Annäherung, weicht aber ausgerechnet im kritischen Bereich von 2 bis 4 kHz erheblich von der wahren Übertragungskurve ab, indem die Gehörgangresonanz mit ihrer Überhöhung von ca. 15 dB bei rund 3 kHz vernachlässigt wird. Für den Schutz des Gehörs in üblichen Lärmsituationen und mit üblichen Gehörschutzmitteln spielt diese Diskrepanz keine entscheidende Rolle. In Situationen aber, wo eine Schallschutzmassnahme zum Einsatz gelangt, deren Wirksamkeit sich auf Frequenzen über 1 kHz beschränkt, lohnt es sich, über die Normen und die A-Bewertung hinaus zu denken und das vom Innenohr zu bewältigende Signalspektrum mit und ohne die fragliche Schallschutzmassnahme zu betrachten, bevor eine Aussage über deren Schutzwirkung gemacht wird.

Bei kurzen und lauten Knallereignissen, wo die mechanische Belastung des Innenohrs oder konkret die maximale Auslenkung der Basilarmembran zur Diskussion steht, ist zusätzlich die unterschiedliche Einschwingzeit in den verschiedenen Frequenzbereichen zu berücksichtigen, weil sie über die lokale Auslenkung entscheidet. Naturgemäss ist diese Einschwingzeit bei hohen Frequenzen viel kürzer.

Hohmann, Volker

• Combining glimpsed auditory features and machine learning for modeling attentive voice tracking
  J. Luberadzka, H. Kayser and V. Hohmann
[Abstract]

Computational models are a way of approaching research questions related to auditory perception. One relevant question is how are we able to follow and understand speech in complex acoustic scenes. Previous studies suggest that to follow a speaker in such conditions, humans use (i) sparse, speaker-related bits of robust information - ’auditory glimpses’ and (ii) a mechanism of predictive coding with a movable locus of attention. This study presents a computational framework simulating the attentive tracking of voices, which takes these aspects into account. In particular, we model auditory glimpses using Glimpsed Periodicity Features, and predictive coding using Particle Filters. Particle Filters sequentially estimate the high-level parameters(state) of voices, e. g. pitch, formants, and location, from observations containing Glimpsed Periodicity Features. First results show the potential of this method to track two competing voices. The remaining challenge lies in modeling the mapping from observation to state space, required for the tracking. This is non-trivial because it requires linking the ’glimpsed’ observation with a continuous, multidimensional state space. We propose using a Mixture Density Network this mapping. Finally, we report a novel way of combining Glimpsed Periodicity Features, Particle Filtering and Mixture Density Networks for modeling attentive speaker tracking.

Hoislbauer, Heinz

• Schalltechnische Verbesserung von Eisenbahnbrücken
  H. Hoislbauer
[Abstract]

An Eisenbahnbrücken können gegenüber der freien Strecke deutliche Schallpegelerhöhungen auftreten. Als Ursachen werden in der Literatur die Anregung des Brückentragwerks als auch die geänderte Lagerung des Gleises genannt. Darüber hinaus können starke Unterschiede in der Schallabstrahlung von Objekt zu Objekt bestehen. Bis dato ist allerdings nicht klar, welche Einflussfaktoren zu welchen Auswirkungen führen. In der gegenständlichen Untersuchung soll anhand konkreter Messungen der Einfluss unterschiedlicher Komponenten näher untersucht und der Frage nachgegangen werden, inwieweit neue Erkenntnisse in eine schalltechnische Beurteilung einfließen könnten.

Hollomey, Clara

• The interaural coherence of physically widened sound sources
  C. Hollomey and B. Seeber
[Abstract]

The apparent auditory source width (ASW) is one of the key spatial properties of sound sources, and is often modified by decorrelating the time-domain signal. The present study investigates ASW of sound sources with variable physical width. These are constructed by superposition of coherently radiating point sources along a line of variable width using head-related transfer functions (HRTFs).

The approach was investigated in a preliminary listening test. Perceived position and apparent source width were indicated in a graphical user interface. Initial results suggest that the perceived source width correlates only weakly with the physical source width generated via HRTFs. A stronger, negative, correlation was observed for the perceived distance of the sound source. The reasons for the poor ability to judge physical source width are under investigation.

Holstein, Peter

• Ultraschall in der Instandhaltung
  P. Holstein and N. Bader
[Abstract]

Ultraschallmethoden sind in der Instandhaltung seit langem etabliert. Insbesondere für qualitativ orientierte Bewertung von Zuständen und Prozessen haben sich einige Anwendungen durchgesetzt. Die Verfahren beruhen weitgehend auf einfachen analogen Technologien. Im Beitrag werden die Möglichkeiten vorgestellt, die eine konsequente Digitalisierung bietet. Das betrifft neben der Verfahrensentwicklung und Integration neuer Algorithmen in die Mess- und Prüftechnik auch die Entwicklung geeigneter Sensorik. Beispielhaft werden in diesem Kontext die Vorteile breitbandiger Sensoren für Körperschall an geeigneten Anwendungsbeispielen vorgestellt. Eine wichtige Komponente der industriellen Anwendung von Ultraschall ist die Hörbarmachung der hochfrequenten Prozesse. Auch hier liefert die digitale Umsetzung neue Möglichkeiten.

• Nutzung der Hörbarmachung von Ultraschallsignalen zur (werkstofflichen) Zustandsbewertung von Maschinen- und Bauteilen
  N. Bader, P. Holstein, S. Uziel and T. Hutschenreuther
[Abstract]

In der Instandhaltung wird Ultraschall genutzt, um bestimmte Prozesse zu überwachen, die durch entsprechende physikalische Vorgänge im hochfrequenten Bereich entstehen. Beispiele sind turbulente Strömungsvorgänge (Lecks, Ventile), Reibungsprozesse (Bewertung von Schmierungsqualität), transiente Ereignisse (elektrische Entladungen, Mikrobruch). Ultraschall wird auch in vielen Produktionsprozessen auf charakteristische Weise erzeugt, so dass dies in vielen Fällen als Grundlage für ein effektives Condition Monitoring genutzt werden kann. Die dort verwendeten Maschinen und Anlagen, bzw. die Werkstoffe und Materialien erzeugen unter dynamischer Belastung Ultraschallemissionen, die für die Zustandsbewertung genutzt werden können. Die im Beitrag vorgestellten Systeme und Verfahren erzeugen neben der rein datentechnischen Aufbereitung des Ultraschalls während der Messung ein Audiosignal, das gewisse Charakteristika des originalen HF-Signals wiedergibt und so für die Korrelation der datentechnischen und subjektiven Interpretationen genutzt werden kann. Hierfür gibt es verschiedene Verfahren und industrielle Anwendungsszenarien. Im Beitrag wird die Aussagekraft der Audioausgabe von Ultraschallprüfgeräten sowohl datentechnisch als auch durch den Nutzer analysiert und bewertet.

Holz, Alexander

• Akustik-Herausforderungen und -Lösungen für elektrische Achsen
  M. Kurch, J. Blickensdorff, A. Holz and S. Satzinger
[Abstract]

Die Transformation von Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen zu solchen mit elektrischen Antrieben stellt eine Herausforderung für die Entwickler in der Automobilindustrie dar. Schaeffler adressiert diese Herausforderung mit seiner Strategie ”Mobilität für morgen”. Ein Fokusfeld dieser Strategie behandelt umweltfreundliche Antriebe, wie zum Beispiel elektrische Achsen. Eine Kernaufgabe in deren Produktentwicklungsprozess ist erfahrungsgemäß die Beherrschung der Akustik. Dabei müssen neben den Geräuschen des E-Motors und des Inverters auch die des Getriebes sowie deren subjektive Wahrnehmung fokussiert betrachtet werden. Aufgrund der fehlenden Verdeckung durch die Geräuschkulisse des Verbrennungsmotors können diese Geräusche deutlich in das Zentrum der Wahrnehmung des Anwenders rücken. Für die akustische Optimierung eines Getriebes und das Gesamtsystemverständnis müssen alle beteiligten dynamischen Anregungsmechanismen von E-Maschinen, Zahneingriffen, Überrollfrequenzen und Parameter wie Resonanzen der verbauten Wälzlager und Gehäuse, modale Effekte von Teil- und Gesamtsystem bis hin zu Ankopplungen an die umgebenden Fahrzeugstrukturen betrachtet werden. Die daraus resultierenden Anforderungen können mit zeitgemäßen numerischen und experimentellen Analysemethoden erfüllt werden. Der Vortrag stellt anhand aktueller elektrischer Achsantriebe Lösungsansätze für die obengenannten Herausforderungen dar. Es werden speziell die anwendungsspezifischen Merkmale der E-Achsen-Getriebe betrachtet.

Hopkins, Carl

• Charakterisierung von Körperschallquellen auf der Empfangsplatte mit Hilfe von orthogonalen Funktionen
  B. Zeitler, S. Reinhold, A. Jakob, C. Höller, C. Hopkins and E. Zeitler
[Abstract]

Im Massivbau existieren Prognosemethoden (z.B. EN 12354), um den durch Körperschallquellen erzeugten Schalldruckpegel in benachbarten Räumen zu bestimmen. Eingangsdaten für diese Prognosemethoden sind unter anderem die Körperschallleistung der Quellen. In diesem Beitrag wird eine zunächst akademische Methode beschrieben, wie mit Hilfe orthogonaler Funktionen die Körperschallleistung dieser Quellen aus Messungen auf der Empfangsplatte gewonnen werden kann. Die potentielle Anwendbarkeit und erreichbare Genauigkeit der Methode werden anhand eines validierten FE Models dargestellt.

Hoppe, Annette

• Wirkung von Lärm auf die Ermüdung bei Konzentrationsarbeit
  S. Röming and A. Hoppe
[Abstract]

Der Einfluss von Lärm auf Aufmerksamkeit und Konzentration ist bekannt. Neben berichteten negativen Wirkungszusammenhängen sind auch positive aktivierende Effekte gemessen worden. Aufgrund der z.T. widersprüchlichen Studienergebnisse zur extra-auralen Lärmwirkung und nur wenigen Hinweisen wie sich z. B. eine zusätzliche Aktivierung auf den Anstieg der Ermüdungsfunktion bei Konzentrationsarbeit auswirken kann, ist weiterführende Forschung in dem Bereich unverzichtbar. Der Beitrag verdeutlicht Ziel und Aufbau der Laborstudie zur Untersuchung der Wirkung von Industrielärm auf die Ermüdung bei Konzentrationsarbeit am Beispiel Sichtprüftätigkeit. Die Probanden der Versuchsgruppe werden realistischem Industrielärm mit einem Pegel < 80 db(A) ausgesetzt und müssen unter standardisierten Versuchsbedingungen einen Konzentrationstest sowie Fragebögen zur subjektiven Bewertung der eigenen Ermüdung bearbeiten. Die Kontrollgruppe arbeitet unter Ruhebedingung. Die objektive Beurteilung der Ermüdung erfolgt über die Leistungsparameter des Tests sowie mittels Frequenzbandanalyse im Elektroenzephalogramm (EEG) und Mapping. Aus den Ergebnissen der Laborstudie sollen spezielle Pausenempfehlungen für zerstörungsfreie Sichtprüfung unter Lärmbedingungen, wie sie in der Praxis häufig zu finden sind, abgeleitet werden.

Hoppe, Karl-Alexander Hamilton

• Vergleich von iterativen Inversionscharakterisierungsmethoden und direkten Methoden für starre poröse Materialien
  F. Saati, K.-A.H. Hoppe and S. Marburg
[Abstract]

Theoretische und empirische Modelle für die akustischen Eigenschaften granularer Medien ermöglichen es, nichtakustische Eigenschaften wie Durchlässigkeit, Tortuosität und Porengröße invers zu ermitteln. Granulare Materialien werden typischerweise unter Verwendung akustischer Modelle charakterisiert. Die Genauigkeit der Vorhersage hängt jedoch stark von den Eingabeparametern und der gewählten Methode ab. Um makroskopisch granulare Medien mit Hilfe von Impedanzrohrmessungen zu charakterisieren, sind unter der Annahme von Homogenität sowie starrem Rahmen akustische Inversionsmodelle verfügbar. Diese Modelle sagen das Verhalten der Materialien effizient voraus und werden häufig verwendet, um die intrinsischen Eigenschaften der Medien abzuleiten. Oft ist aber unklar, wie solche Modelle die einzelnen Materialeigenschaften darstellen. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Vorhersage von Schlüsselporencharakteristika granularer Medien mittels akustischer Charakterisierungsmethoden vergleichbar zur Vorhersage mit bisherigen Methoden ist.

• Einfluss von Vernetzungsparametern auf die Modalanalyse geometrisch unterschiedlich komplexer Strukturen mittels der Finite-Elemente-Methode
  A. Schneider, K.-A.H. Hoppe, P. Langer, C. Guist and S. Marburg
[Abstract]

Diese Arbeit behandelt die Quantifizierung von Diskretisierungsfehlern für einfache und komplexe Komponenten bei der Anwendung der Finite-Elemente-Methode. Ziel ist die Minimierung des Fehlers einer numerischen Modalanalyse relativ zu entsprechenden, hochgenauen experimentellen Ergebnissen. Zunächst werden existierende Vernetzungsstrategien und verbundene Qualitätskriterien betrachtet. Nachfolgend werden an Hand geometrisch einfacher Strukturen die Einflüsse geometrischer Approximationsgüte, verzerrter Elemente und der Netzfeinheit auf die Simulationsergebnisse untersucht. Die Autoren fokussieren sich hierbei auf eine angemessene räumliche Verfeinerung des Netzes, speziell in Bereichen hoher Dehnung. Auf den gewonnen Erkenntnissen baut eine Parameterstudie einer komplexeren Geometrie auf. Um die Ergebnisse der Parameterstudie in Relation zu bekannten Unsicherheiten zu setzen, werden zusätzlich die Parameterunsicherheiten bezüglich der Materialeigenschaften sowie der Geometrie betrachtet. Die Arbeit lässt Diskussionen zu, inwieweit der Fehler durch die Diskretisierung zu industriell relevanten Material- und Geometrieunsicherheiten vernachlässigbar ist.

Hoppen, Hannah

• Gekoppelter Helmholtz-Resonator mit schwingfähigem mechanischem Resonator
  H. Hoppen, F. Langfeldt, W. Gleine and O. von Estorff
[Abstract]

Resonanzabsorber werden häufig zur tieffrequenten Schallminderung eingesetzt. Unter den akustischen Resonanzabsorbern sind vor allem Helmholtz-Resonatoren weit verbreitet. Da diese Absorber aber nur in einem schmalen Frequenzband um die Resonanzfrequenz herum wirksam sind, ist ihre Anwendbarkeit lediglich auf tonale oder schmalbandige Spektralbereiche beschränkt. In diesem Beitrag wird ein neuartiges Konzept für einen Helmholtz-Resonator mit erhöhter Bandbreite vorgestellt. Dazu wird der Aufbau des klassischen Helmholtz-Resonators so verändert, dass ein zweiter ”Freiheitsgrad” wirksam wird. Auf diese Weise kann das System in einem gewünschten Frequenzbereich auf zwei Resonanzfrequenzen abgestimmt werden, sodass die Schallminderung in einem größeren Frequenzbereich erhöht ist, ohne dass sich die Masse und das Volumen des Resonators ändern. Dargestellt wird ein analytisches Modell zur Berechnung der Resonanzfrequenzen und Schallisolation des gekoppelten Systems aus dem Helmholtzresonator und schwingfähigen mechanischem Resonator. Die analytischen Ergebnisse werden mit numerischen und experimentellen Ergebnissen verglichen.

Hornung, Cordula

• Inflow Noise: Prediction and analysis of the relevance for a multi-megawatt turbine
  C. Hornung, C. Scheit, N. Noffke, A. Altmikus, T. Lutz and E. Krämer
[Abstract]

In October 2018, the WHO published new noise guidelines for Europe. They specify a threshold for wind turbine noise which is considered harmless to health. With 45 dB LDEN, the A-weighted mean over 24 hours with penalties for evening and night, it is even below the threshold for road or rail traffic noise. This illustrates once again the relevance of reliable noise prediction in the design process of new wind turbines. Within the audible range, two main sources contribute to their emitted spectrum. Depending on observer position and flow situation, either the turbulent trailing edge noise or the noise from interaction with turbulent structures in the wind (Inflow Noise) determines the overall level. At the Institute for Aerodynamics and Gas Dynamics (University of Stuttgart) the code IAGNoise+ was developed, making it possible to predict both noise sources at rotors. In this research, the predicted inflow noise of a turbine is first compared with field measurements conducted by Enercon. The turbulence intensity of the inflow is obtained from data of a wind met-mast. Subsequently, IAGNoise+ is used to compare the contributions of inflow and trailing edge noise at different observer positions in order to assess the relevance of the noise types.

Hoßfeld, Michael

• Untersuchungen zur Ausweitung des Verfahrens zur Ermittlung der charakteristischen Körperschallleistung haustechnischer Anlagen mittels Empfangsplatten gemäß DIN EN 15657:2017-10 auf Anregungen in Plattenebene
  M. Hoßfeld, F. Schöpfer, A.R. Mayr and U. Schanda
[Abstract]

In der DIN EN 15657:2017-10 werden Messverfahren zur Ermittlung der charakteristischen Körperschallleistung von haustechnischen Anlagen beschrieben. Das sogenannte indirekte Verfahren beruht auf der Verwendung von Empfangsplatten. Das Verfahren ist aus messtechnischer Sicht vergleichsweise robust für den Fall, dass die Admittanz der Quelle (haustechnische Anlage) deutlich höher als die Admittanz der Empfangsplatte ist. Dies wurde in früheren Untersuchungen gezeigt; dabei waren die haustechnischen Anlagen direkt auf der Empfangsplatte montiert. Es gibt jedoch Befestigungssituationen in der Baupraxis, bei der die Montage der haustechnischen Anlage in einer Aussparung der Wand erfolgt, wie zum Beispiel bei Rollladenkästen in Fensteröffnungen. Die Anregung des Baukörpers erfolgt damit stirnseitig, also in Plattenebene. Somit ist zu erwarten, dass in der Empfangsplatte primär nicht Biegewellen, sondern Longitudinalwellen angeregt werden. Diese Befestigungssituation wurde an einer Empfangsplatte im Rosenheimer Technologiezentrum Energie & Gebäude (roteg) nachgestellt. Der Beitrag zeigt Messergebnisse als Grundlage zur Beurteilung, ob das Verfahren gemäß der DIN EN 15657:2017-10 auch in diesem Fall anwendbar ist, insbesondere wie die Bestimmung der Körperschallleistung bei stirnseitiger Anregung in der Platte zu erfolgen hat.

Hots, Jan

• Entwicklung einer empirischen Formel zur Bewertung der Tickergeräuschanteile von Motorgeräuschen
  S. Schneider, J. Hots, T. Luft, H. Rottengruber, J. Verhey and H.-P. Rabl
[Abstract]

Der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs wird beim Kauf eines Pkw stetig relevanter. Dabei nimmt die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates eine Schlüsselrolle ein. Durch das Auftreten einzelner Störgeräusche, bzw. deren Ausprägung, wird jene Geräuschqualität negativ beeinflusst. Diese Störgeräusche gilt es im Rahmen der Fahrzeugentwicklung weiter zu optimieren, wobei die Identifikation und Bewertung störender Geräuschanteile am Motorgesamtgeräusch (bspw. Injektoren und Hochdruckpumpe) Voraussetzungen für eine effektive Akustikoptimierung sind. Ferner können diese Geräuschphänomene anschließend den zu verursachenden Bauteilen zugeordnet werden. Vor allem die impulshaltigen Geräuschkomponenten, speziell das ”Tickern”, werden als besonders lästig eingestuft, weswegen dieser Beitrag darauf abzielt, die tickernden Geräuschanteile aus dem Gesamtgeräusch zu analysieren und zu bewerten. Dazu werden vorab am Beispiel eines Diesel- sowie Ottomotors jene psychoakustischen Größen im Rahmen einer Signalanalyse, bspw. Kurzzeit-FFT, untersucht, welche das Tickergeräusch in ihrer Gesamtheit am ehesten beschreiben können. Es stellte sich heraus, dass die Impulshaltigkeit, die Lautheit sowie die Schärfe den subjektiven Eindruck am besten wiedergeben können. Mithilfe dieser drei Größen ist es möglich eine empirische Formel zu entwickeln, welche die tickernden Geräuschanteile in ihrer Intensität in Grenzen einstufen kann. Wie auch bei anderen psychoakustischen Bewertungsskalen wird die Benotung von 1 (sehr tickernd) bis 10 (nicht tickernd) vorgenommen.

• Teillautheit von dichotischen (Multi-)Tonsignalen in Rauschen
  J. Verhey, G.-T. Badel and J. Hots
[Abstract]

Technische Geräusche enthalten neben rauschhaften Anteilen häufig auch klar wahrnehmbare Töne. Letztere können zu einer erhöhten Lästigkeit des Schalls führen. Wie stark der tonale Anteil im Geräusch wahrgenommen wird, bestimmt die (Teil-) Lautheit des tonalen Anteils im Gesamtgeräusch. Als untere Grenze der Wahrnehmung gilt die Mithörschwelle des tonalen Anteils. Diese Mithörschwelle lässt sich z.B. durch Phasenunterschiede zwischen den beiden Ohren reduzieren, ein Effekt, der als binauraler Gewinn (”Binaural masking level difference”, BMLD) bezeichnet wird. Die Mithörschwelle hängt auch von der Anzahl der tonalen Komponenten ab. Der Einfluss dieser beiden Stimulusparameter auf die Teillautheit des überschwelligen tonalen Anteils wird im vorliegenden Beitrag untersucht. Hierzu werden zunächst für alle Signalkomponenten die Mithörschwellen bestimmt. Dann werden die Schwellen auch für Kombinationen der Töne individuell bestimmt. Zur Bestimmung der überschwelligen Wahrnehmung wird für feste Pegel eines diotischen Sinustones im Rauschen der Pegel des gleichlauten tonalen Zielsignals über der Mithörschwelle in einem Lautheitsangleichsverfahren bestimmt. Sowohl der binaurale Gewinn als auch die Kombination mehrerer Sinustöne führt zu einer deutlichen Erhöhung der Lautheit des tonalen Anteils. Es bleibt zu klären, ob diese erhöhte Lautheit des tonalen Anteils auch zur einer erhöhten Lästigkeit dieser Schalle führt.

Hrycak, Tomasz

• Greensche Funktion für einen horizontal geschichteten anisotropen Boden
  H. Waubke, W. Kreuzer, T. Hrycak and S. Schmutzhard
[Abstract]

Die Greensche Funktion für einen anisotropen horizontal geschichteten Halbraum kann im Wellenzahl-Frequenz-Raum bestimmt werden, wobei nur die vertikale Koordinate im Originalraum verbleibt. Für eine Simulation in 2.5 D wird eine numerische Rücktransformation über eine der beiden horizontalen Koordinaten des geschichteten Halbraums benötigt. Dies kann mittels der numerischen inversen Fourier Integraltransformation geschehen. Dies ist jedoch problematisch, da die Greensche Funktion Singularitäten aufweist. Für die Randelemente Methode in 2.5D können die linienförmigen Randintegrale in den Fourier Raum transformiert werden und dort werden Randintegrale analytisch gelöst. Es verbleibt eine numerische inverse Fourier Transformation. Die Amplitude des Spektrums wird durch den Filter der sich aus den Randintegralen ergibt mit zunehmender Wellenzahl stärker abgeschwächt. Dies erleichtert die numerische Behandlung erheblich. Für eine effiziente Transformation wird eine Demodulation mit der Filon Methode zusammen mit einem adaptiven Verfahren verwendet.

Huang, Kai

• Acoustics of Margravial Opera House Bayreuth
  S. Krauss, S. Völkel, C. Dobner, A. Völkel and K. Huang
[Abstract]

The Margravial Opera House Bayreuth, built between 1745 and 1750, is a well preserved Baroque court theatre designed by Giuseppe Galli Bibiena. It provides an opportunity to experience not only the virtual but also the acoustic design of opera theatres in the 18th century, as the bell-shaped auditorium along with the decoratively painted canvas remains intact. Using balloons and hand-claps as sound sources, we measured the impulse response of this opera house after its recently renovation. The reverberation time (RT), early decay time (EDT) and other room acoustics parameters are characterized and discussed in comparison to representative theatres of similar age.

Huber, Anton

• Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen in der Bauteilprognose
  S. Mecking, A. Rabold and A. Huber
[Abstract]

Um die Anwendungsmöglichkeiten im Bauwesen für Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen zu fördern, wurde von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. ein Projekt initiiert, das für diese Dämmstoffe die unterschiedlichen Anforderungen aufzeigt und Planungs- und Nachweismöglichkeiten zur Verfügung stellt. Im Bereich des Schallschutzes werden hierzu Bauteilkataloge für diese Dämmstoffe erweitert, Prüfverfahren für die Materialeigenschaften der Dämmstoffe festgelegt und Berechnungsmodelle weiterentwickelt. Die Prognose der Luft- und Trittschallübertragungen der Bauteile erfolgt, um den Einfluss der unterschiedlichen Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen im Vergleich zu konventionellen Dämmstoffen zu untersuchen. Begleitende Bauteilmessungen weisen darauf hin, dass eine Charakterisierung der Hohlraumdämmung allein durch den Strömungswiderstand unzureichend ist. Durch einen semi-analytischen Berechnungsansatz mit einem äquivalenten Fluid können weitere Dämmstoffeigenschaften bei der Prognose von zweischaligen Bauteilkonstruktionen berücksichtigt werden. Die Eingangsdaten für die Prognoserechnung werden durch Messungen der Übertragungseigenschaften der Dämmstoffe an der PTB Braunschweig ermittelt und mit Ergebnissen anderer semi-empirischen Berechnungsmodelle auf Basis des Strömungswiderstandes verglichen. Anhand der Validierung der Prognoseergebnisse gegenüber Bauteilmessungen kann überprüft werden, inwiefern die konventionellen Messgrößen (Strömungswiderstand, dynamische Steifigkeit und Rohdichte) für die Materialbeschreibung ausreichend sind. Im Vortrag wird der bauakustische Schwerpunkt des Projektes sowie erste Ergebnisse der Prognoseberechnungen vorgestellt.

Huber, Rainer

• Erfassung der Höranstrengung fertiger TV-Mischungen
  R. Huber, H. Baumgartner, C. Rollwage, S. Goetze and J. Rennies-Hochmuth
[Abstract]

Die Sprachverständlichkeit von Wortbeiträgen in TV-Produktionen wird traditionell subjektiv erfasst, sei es von den Tonkollegen am Set oder in späteren Produktionsschritten im Studio. Innerhalb eines Produktionsprozesses werden die Aufnahmen meist viele Male gehört und das in einer optimalen Hörumgebung - hier kann es leicht zu einer Fehleinschätzung von Mischungsverhältnissen und Sprachverständlichkeit kommen. In der Postproduktion erfolgen neben der Sichtung, dem Schnitt und der Bearbeitung des zuvor aufgenommenen Materials verschiedene Schritte der Nachvertonung sowie die abschließende Mischung. Für diese finale Mischung fließen etliche Tonspuren und Audioelemente wie Musik, Originalton, Atmosphären, Geräusche, Voice-Over etc. zusammen, wodurch es auch immer wieder zu Veränderungen der Sprachverständlichkeit kommen kann. Dieser Beitrag stellt einen referenzsignalfreien (”single-ended”) Ansatz zur instrumentellen Bewertung der Höranstrengung vor, basierend auf der Auswertung von Posteriogrammen, welche bei Systemen zur automatischen Spracherkennung erzeugt werden, vor. Dieser Ansatz eignet sich allgemein zur Bewertung komplexer Mischungen von Sprach- und Hintergrundmaterial und ermöglicht die Darstellung nicht optimaler Sprachverständlichkeit in TV-Produktionen.

Hudasch, Carsten

• Das C-Peak-Kriterium des Arbeitsschutzes im Vergleich zum Gehörgefährdungsindex des AHAAH-Modells
  C. Kleinhenrich, C. Hudasch and K.-W. Hirsch
[Abstract]

Seit der Integration des PRICEschen AHAAH-Modells (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) in den Standard MIL-STD-1474E kann dieses Verfahren als Stand der Technik für die Beurteilung des Gehörschädigungsrisikos beim Hören von hochenergetischen Schallimpulsen angesehen werden. Ausgehend von einem Schalldruckzeitverlauf am Eingang des menschlichen Gehörs, wagt das AHAAH-Modell den Versuch, die vollständige Übertragungskette bis hin zur Auslenkung der Basilarmembran in einem nicht-linearen elektro-akustischen Modell abzubilden. Dieses Modell offenbart, dass mitnichten reine Spitzenpegel oder der Energiegehalt alleinige Kenngrößen einer mitunter dauerhaften Schädigung des Gehörs sein dürfen. Die Signalform spielt eine bedeutende Rolle. Es entscheiden durchaus wenige Millisekunden Unterschied im Abstand von nacheinander eintreffenden Schallimpulsen (Direktschall und Reflexion beispielsweise), ob die Schutzmechanismen des Gehörs durch den Impuls überwunden werden, oder nicht. In diesem Beitrag wird der Frage nachgegangen, inwiefern eine Korrelation zwischen dem C-bewerteten Spitzenpegel des Arbeitsschutzes und dem durch das AHAAH-Modell prognostizierten Gehörschadenindex für ausgesuchte Signale besteht. Dabei wird mit in Betracht gezogen, dass die Messung ohrnaher, hochintensiver Schallimpulse noch eine messtechnische Herausforderung darstellt. Das Mikrofon und seine Kalibrierung bringen erheblichen Unsicherheiten ein. Es wird deshalb auch untersucht, in wie weit fehlerbehaftete Schalldruckzeitverläufe durch unsichere Kalibrierung im Hochdruckbereich, Bandbegrenzungen und Phasenverschiebungen Einfluss auf das C-Peak-Kriterium und den Gehörschadenindex haben.

Hübelt, Jörn

• Ermittlung äquivalenter Betriebskräfte an einem Lenkgetriebe mittels Komponentenbasierter Transferpfadanalyse in-situ
  C. Grünert, D.E. Tsokaktsidis, S. Marburg and J. Hübelt
[Abstract]

Scope of this thesis is the application of the component based transfer path analysis (TPA) on a vehicle steering gear system to derive equivalent forces for the purpose of source characterization. To avoid the efforts of disassembling the source structure from the receiver, which come along in the classical TPA approach, the component based TPA can be measured in-situ on the complete vehicle. Benefit of the applied method is the determination of independent forces. Thus the result is free of any feedback of the surrounding receiver structure and can be, on the one hand, obtained from any installation and, on the other hand, used for virtual acoustic prototyping. In the first step the main contribution paths are identified by a classical TPA approach. The second part of this work splits into a principal test to validate the described method, and tests on a vehicle as well as on a testbed to derive independent operational forces from the steering gear under load.

• Minderung der akustischen Wirksamkeit von Schalldämpfersystemen durch Körperschallausbreitung
  C. Schulze, P. Lindner, J. Hübelt, M. Ruhnau, J. Troge, T. Georgi and D. Levermann
[Abstract]

Zur Reduzierung des Entwicklungsrisikos bei der Auslegung von Schalldämpfern werden möglichst genaue Auslegungs- und Berechnungswerkzeuge benötigt. Einen wichtigen begrenzenden Faktor stellt hierbei die Übertragung von Körperschall über die Schalldämpferbauteile dar, die bisher ausschließlich durch Sicherheitsbeaufschlagungen berücksichtigt wird. Nun wurde ein neues Berechnungsverfahren geschaffen, das den Körperschalleinfluss auf die Luftschalldämpfung eines Schalldämpfers analytisch beschreiben kann. Dabei kommt ein SEA-Modell (statistische Energieanalyse) zum Einsatz. Die dafür erforderlichen Modellparameter wurden aus den für den Körperschall bedeutsamen Eigenschaften der Schalldämpferbauteile abgeleitet. Im Beitrag werden Ergebnisse zur Validierung der Berechnungsmethodik an Schalldämpfern in Modell- und Originalgröße präsentiert. Insbesondere wird die Gesamtschalldämpfung eines Schiffsschalldämpfers prognostiziert auf Basis der direkt am Motorprüfstand gemessenen Luftschallleistung und Körperschallleistung. Abschließend erfolgt der Vergleich der Durchgangsdämpfung des Schiffsschalldämpfers mit Messergebnissen, die in situ am Abgassystem eines Schiffs ermittelt wurden.

Hübschen, Tobias

• Sprachsignalentzerrung für einen Kunstkopf mit zeitveränderlichem Resonanzvolumen
  T. Hübschen, A. Wilbrandt, M. Brodersen and G. Schmidt
[Abstract]

Bei der anwendungsnahen Evaluierung von Sprachkommunikationssystemen ist es üblich einen Kunstkopf zur Wiedergabe des Quellsignals zur verwenden. Solch ein Kunstkopf ist klassischerweise statisch, das heißt der Mund bewegt sich nicht und auch eine Atmung wird vom Kunstkopf nicht simuliert. Für Anwendungen wie die Evaluierung der Kommunikationseinheiten von Atemschutzmasken ist es jedoch unabdinglich den Kunstkopf zusätzlich atmen zu lassen, da ein signifikanter Teil der in Atemschutzmasken implementierten Signalverarbeitung speziell darauf ausgerichtet ist, natürliche und durch den Luftstrom in der Maske hervorgerufene Atemgeräusche zu unterdrücken. Wird die Atmung durch den Anschluss eines Blasebalgs an einen modifizierten Kunstkopf simuliert, so ist allerdings zu beobachten, dass klassische Ansätze zur Entzerrung des Sprachsignals nur suboptimale Ergebnisse liefern. Dies ist mitunter durch die zeitveränderliche Anpassung des Resonanzraumes zu begründen. Für diesen konkreten Fall wird in diesem Beitrag ein neues zeitvariantes Entzerrverfahren als Alternative gegenüber konventionellen zeitinvarianten Verfahren vorgestellt.

• Zusammenhang zwischen perzeptiven Dimensionen und Störungsursachen bei super-breitbandiger Sprachübertragung
  S. Möller, T. Hübschen, G. Mittag and G. Schmidt
[Abstract]

Zur Analyse der Ursachen gestörter Sprachübertragung bieten sich analytische Hörversuche an, bei denen Probanden verschiedene perzeptive Dimensionen des Gehörten bewerten. Hierzu wurde von Wältermann ein 4-dimensionales Verfahren vorgeschlagen, welches die Dimensionen ”Klangverfärbung”, ”Rauschhaftigkeit”, ”Diskontinuierlichkeit” und ”Nicht-optimale Lautheit” bewerten lässt. Unklar ist bislang, in wie weit sich durch diese Dimensionen auch die technischen Störungsursachen ermitteln lassen.

Zur Klärung dieser Frage wurde das Wältermannsche Verfahren auf 7 Datenbanken angewendet, die super-breitbandige Sprache mit verschiedenen kontrolliert eingestellten Störungen enthalten. Die Bewertungen der Probanden wurden dahingehend klassifiziert, ob eine Dimension auf mehr als die Hälfte des Maximalwertes abfällt, und daraus wurden Klassen von Störungsursachen für jede perzeptive Dimension erstellt. Es zeigt sich, dass das auditive Verfahren sehr gut zur Klassifikation eingesetzt werden kann, auch wenn eine eindeutige Ursachenanalyse damit nicht möglich ist. Insbesondere gibt es Störungsursachen wie bspw. Codecs, die mehr als eine perzeptive Dimension betreffen. Allerdings lässt sich aus der perzeptiven Dimensionsanalyse auch für diese Ursachen eine Diagnose der perzeptiv dominanten Effekte erstellen. Die Ergebnisse sind für die Netzüberwachung von Bedeutung, da sich durch Schätzung der Dimensionen Störungsursachen leichter identifizieren lassen.

• Qualität übertragener Sprache in drahtlosen Ad-Hoc-Netzwerken
  T. Hübschen, B. Kaulen, M.E. Yurdakul and G. Schmidt
[Abstract]

Die Sprachkommunikation über das Mobilfunknetz ist heutzutage absoluter Standard und zeichnet sich dabei vor allem durch Flexibilität bezüglich des Standortes aus. Es existieren jedoch lokale Anwendungen, für die der etablierte Mobilfunk nicht flexibel genug ist. Gründe hierfür können beispielsweise in der Netzverfügbarkeit, extremen Latenz- und Sicherheitsanforderungen oder der gewünschten Kommunikationsform an sich liegen. Eine Alternative zum klassischen Mobilfunk stellen drahtlose Ad-Hoc-Netzwerke dar, dessen Protokolle jeweils für die angestrebte lokale Anwendung modifiziert werden können. In diesem Beitrag werden solche experimentelle Netzwerke in Hinblick auf die Qualität der übertragenen Sprache untersucht. Die Analyse erfolgt dabei in Abhängigkeit verschiedener Netzwerktopologien und Anwendungsfälle.

• Einfluss der Position und Stimmhaftigkeit von verdeckten Paketverlusten auf die Sprachqualität
  G. Mittag, L. Liedtke, N. Iskender, B. Naderi, T. Hübschen, G. Schmidt and S. Möller
[Abstract]

Durch die Einführung von Paketvermittlung in Sprachkommunikationsnetzwerken hat sich die wahrgenommene Sprachqualität dieser Netzwerke in den letzten Jahren erheblich verbessert. Aufgrund einer durchgängigen Übertragung vom Sender bis zum Empfänger kommt es innerhalb des Übertragungskanals selbst kaum zu Beeinträchtigungen des Audiosignals. Wenn jedoch Übertragungsfehler oder Verzögerungen im Kanal auftreten, können Pakete verloren gehen. Moderne Codecs benutzen komplexe Paketverlust-Verdeckungsalgorithmen, die versuchen fehlende Sprachpakete zu ersetzen. Dabei synthetisieren sie ein neues Sprachsignal, basierend auf Informationen vorangegangener Sprachpakete. In dieser Arbeit untersuchen wir, wie sich diese Verdeckungsalgorithmen, in Abhängigkeit der Position des verlorenen Sprachpakets innerhalb eines Satzes, auf die wahrgenommene Sprachqualität auswirken. Hierfür wird zwischen Paketverlusten am Anfang, in der Mitte, oder am Ende eines Lautes unterschieden. Neben der Position, in Relation zum betroffenen Laut, spielt auch die Stimmhaftigkeit des Lautes eine Rolle darin, wie sehr die wahrgenommene Qualität beeinträchtigt wird. Anhand des Verdeckungsalgorithmus des EVS Codecs konnte gezeigt werden, dass hier besonders Paketverluste, die am Anfang stimmloser Segmente und am Ende stimmhafter Segmente auftreten ins Gewicht fallen.

Hülsebrock, Moritz

• Akustische Anregungsquellen in hochintegrierten Leistungselektroniken mobiler Antriebe
  M. Herrnberger and M. Hülsebrock
[Abstract]

Im Zuge der weiteren Elektrifizierung des Antriebsstranges entstehen neue Herausforderungen im Bereich der Akustik. Durch das Wegfallen des Verbrennungsmotors rücken andere Geräuschquellen in den Vordergrund, die bislang durch dessen Klang maskiert wurden. Hierzu zählen unter anderem hochfrequente tonale Störgeräusche, die durch die Wechselrichter-Steuerung entstehen. Die Ursache dieser Störgeräusche lässt sich auf die Schaltvorgänge der Leistungselektronik zurückführen, die sowohl Komponenten innerhalb der Leistungselektronik als auch Rotor und Stator des Elektromotors elektromagnetisch anregen. Die Untersuchungen in dieser Arbeit fokussieren sich auf die Anregungen innerhalb der Leistungselektronik. Hierfür wird unter anderem der Einfluss von Spannungs-Oberschwingungen auf Komponenten im Wechselrichter untersucht. Der Einfluss dieser Anregungen wird am Beispiel des Zwischenkreiskondensators, der zum Schutz der Hochvolt-Batterie als Zwischenpuffer dient und somit starken Spannungsschwankungen ausgesetzt ist, analysiert. Zu diesem Zweck erfolgen Untersuchungen, bei denen ein Rippelgenerator verschiedene Folien-Kondensatoren zu mechanischen Schwingungen anregt. Die Messergebnisse zeigen vielversprechende Einblicke in von Kondensatorkräften verursachte interne elektromechanische Schwingungen.

Hünefeld, Lena

• „Unter Lärm arbeiten“: Auswertung der Fragen zu Lärm und Geräuschen bei der Arbeit im Rahmen der BIBB/BAuA-Erwerbstätigenbefragung 2018
  H. Sukowski and L. Hünefeld
[Abstract]

Die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) und das Bundesinstitut für Berufsbildung (BIBB) führen in regelmäßigen Abständen gemeinsam die umfangreiche BIBB/BAuA-Erwerbstätigenbefragung mittels Telefoninterviews durch. Diese Befragung ist eine repräsentative wiederholte Querschnittserhebung mit vielfältigen Informationen zur Arbeitssituation von Erwerbstätigen ab 15 Jahren, die mindestens 10 Stunden pro Woche einer bezahlten Tätigkeit nachgehen. Mit der Erhebung von 2018 liegt aktuell die siebte Welle dieser Befragung vor (N=20012, 45% Frauen). Die Befragung umfasste insgesamt 370 Fragen, beispielsweise zu den Themenbereichen aktuelle Berufstätigkeit, Arbeitsbedingungen und Gesundheit. Der Themenbereich ”Arbeitsbedingungen” beinhaltete u. a. fünf Fragen zum Arbeiten unter Lärm und unter störenden Geräuschen. Neben der Auftretenshäufigkeit dieser Arbeitsbedingungen und der Belastung durch diese Bedingungen wurden auch die Quellen für Geräuschbelastungen erhoben. Für diesen Beitrag werden speziell die Fragen zum Lärm bzw. zu störenden Geräuschen weitergehend ausgewertet. Die Ergebnisse werden dabei auch differenziert für unterschiedliche Branchen, Anspruchsniveaus der Tätigkeit sowie unterschiedliche Altersgruppen dargestellt. Der umfangreiche Datensatz bietet zudem die Möglichkeit, diese Ergebnisse in Verbindung mit anderen Fragen auszuwerten, die im Zusammenhang mit erlebten Beeinträchtigungen durch Lärm oder Geräusche am Arbeitsplatz stehen können. So wird beispielsweise der Zusammenhang mit Ergebnissen zu ”Störungen und Unterbrechungen bei der Arbeit” sowie zu ”Hilfe und Unterstützung von Kollegen/Vorgesetzten” betrachtet.

Hüttner, Matthias

• Akustische Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften künstlich gealterter Polymere
  M. Webersen, M. Hüttner, F. Woitschek, E. Moritzer and B. Henning
[Abstract]

Präzise Kenntnis der mechanischen Eigenschaften von polymeren Werkstoffen hat sowohl für die Konstruktion als auch für die Bewertung der Betriebssicherheit und Restlebensdauer mechanischer Komponenten in Leichtbauanwendungen eine große Bedeutung. Zur Prädiktion bzw. messtechnischen Bestimmung werden dabei traditionell Verfahren wie die mechanische Zugprüfung eingesetzt, bei denen der Prüfling exemplarisch zerstört wird.

Im Fachgebiet Elektrische Messtechnik werden alternative Verfahren zur zerstörungsfreien Materialcharakterisierung auf Basis von Ultraschall entwickelt. Für diesen Beitrag kommen zwei verschiedene Verfahren zum Einsatz, die die Materialabhängigkeit der dispersiven Eigenschaften akustischer Wellenleiter ausnutzen. Es können einerseits plattenförmige und andererseits hohlzylindrische Proben untersucht werden. Dabei wird ein Simulationsmodell mit der jeweiligen Geometrie angesetzt, dessen mechanische Materialparameter iterativ variiert werden, bis das Modellverhalten die realen Messdaten möglichst gut abbildet (inverses Messverfahren).

Vorgestellt werden die so ermittelten Ergebnisse einer Untersuchungsreihe, in der unterschiedliche Materialien (Polyamid 6, Polypropylen) über Zeiträume von bis zu 3000 Stunden hydrothermisch gealtert wurden. Auf diese Weise kann gezeigt werden, dass selbst geringe Unterschiede im mechanischen Verhalten der Proben aufgrund der hohen Empfindlichkeit der Messverfahren erfasst werden können. Gleichzeitig modelliert diese Untersuchung eine Langzeitüberwachung von Bauteilen, die zum Beispiel Witterungseinflüssen ausgesetzt sind. Die akustisch bestimmten mechanischen Materialparameter werden außerdem mit den Ergebnissen klassischer (zerstörender) Messverfahren verglichen.

Hupke, Robert

• A rhythmic synchronization service for music performances over distributed networks
  R. Hupke, L. Beyer, M. Nophut, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Verbundprojektes ”Live Interactive PMSE Services” (LIPS) werden am Institut für Kommunikationstechnik (IKT) neuartige interaktive Konzepte zur immersiven, audiovisuellen Verknüpfung von Live-Events an unterschiedlichen Orten untersucht. Um das Zusammenspiel von Musikern an entfernten Orten zu gewährleisten, werden am IKT unter anderem geeignete technologische Hilfestellungen zur musikalischen Spielsynchronisation entwickelt und analysiert.

Eine sogenannte Networked Music Performance (NMP) basiert auf einer Audio-Datenübertragung über IP-basierte Netze und weist in der Regel immer eine gewisse Latenz, Latenzschwankungen, eine begrenzte Bandbreite sowie Paketverluste auf. Eine der größten Herausforderungen beim gemeinsamen Musizieren über verteilte Netzwerke stellt dabei die Latenz dar. Während eine große Übertragungslatenz zur sukzessiven Verlangsamung des gemeinsamen Spieltempos führt, entsteht durch eine zu geringe Latenz eine Beschleunigung des gemeinsamen Spieltempos.

Im vorliegenden Beitrag werden bestehende technologische Hilfestellungen zur Spielsynchronisation in Bezug auf ihre Anwendbarkeit für unterschiedliche Anwendungsszenarien bewertet. Hierbei liegt der Fokus auf der Analyse der maximal möglichen Abweichungen der technischen Parameter sowie auf der Implementierung und Analyse einer beabsichtigten Spieltempoveränderung während des gemeinsamen Musizierens an unterschiedlichen Orten. Die im Rahmen des Projektes entstandene technologische Synchronisationshilfe wird vorgestellt und erste Ergebnisse der Evaluation werden präsentiert. Ein Ausblick auf das weitere Vorgehen der Untersuchungen durch Probandenversuche wird gegeben.

• Verfahren zur Multikanal-Echokompensation in immersiv verknüpften Räumen
  M. Nophut, R. Hupke, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts ”LIPS - Live Interactive PMSE Services” arbeiten die Projektpartner aus Industrie und Forschung an einer immersiven audiovisuellen Verbindung zwischen entfernten Räumlichkeiten, die es Menschen erlauben soll in einer möglichst natürlichen Art und Weise miteinander kommunizieren und sogar musizieren zu können. Dazu werden die Schallquellen im einen Raum aufgenommen, die Signale mit geringer Latenz übertragen und im jeweils anderen Raum über ein Multikanal-Lautsprechersetup wiedergegeben. Eine bidirektionale akustische Verbindung von Räumen erzeugt jedoch eine Feedback-Schleife, die akustische Echos oder Rückkopplungen hervorruft. Um diesem Problem zu begegnen nutzen bestehende mono- und stereophonische Systeme häufig eine adaptive Echokompensation, die die akustischen Übertragungsfunktionen im Raum schätzt, um so die Echos der Lautsprechersignale aus den aufgenommenen Mikrofonsignalen herauszufiltern. Bei Mehrkanalsystemen ist dieses Problem aufgrund der Korrelation der Lautsprechersignale in der Regel nicht eindeutig lösbar. Mit wachsender Anzahl der Kanäle tritt dieses sogenannte ”Non-Uniqueness Problem” immer stärker zutage, was zu einer höheren Fehlanpassung der Schätzung führt. Eine vorgeschaltete Dekorrelation der Lautsprechersignale wirkt diesem Phänomen entgegen und führt zu einer Verbesserung der Schätzergebnisse. Dieser Beitrag stellt einige gängige Algorithmen und Methoden der Multikanal-Echokompensation vor und vergleicht deren Leistungsfähigkeit anhand von Simulationen mit Aufnahmen aus einem realitätsnahen Modellaufbau.

Husstedt, Hendrik

• Simulation and Measurement of the Pressure at the Eardrum Emitted by Hearing Aids in Auditory Canals Occluded with Custom Ear Molds
  F. Gassenmeyer, H. Husstedt and M. Kaltenbacher
[Abstract]

The acoustical load when wearing a hearing aid, mainly determined by the geometry of the auditory meatus and the reflection properties of the tympanic membrane and middle ear, is individual and apriori unknown. Hence, the sound pressure emitted by the hearing aid varies when the same device with the same setting is applied to different subjects. Usually the effective pressure is determined by real ear measurements. Alternatively, coupled Finite Element Simulations of the sound field in occluded auditory canals and the acoustic/mechanical transmission to the middle ear have been previously presented for a parametric model of the auditory meatus. In this talk, the findings for the generic model are used to simulate the pressure at the eardrum for real ear geometries occluded by custom ear molds. Finally, the results are compared to measurements.

Huth, Christine

• Subjektive Bewertungen von Zugvorbeifahrten nach geräuschoptimiertem Schienenschleifen
  G. Eberlei, C. Huth, M. Liepert, T. Kempinger and B. Asmussen
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts ”Geräuschoptimiertes Schienenschleifen” der DB Netz AG wird anhand von subjektiven Kriterien der Vorgang des instandhaltenden Schienenschleifens optimiert, um die nach dem Schleifvorgang üblicherweise vorhandenen Pfeifgeräusche bei Zugvorbeifahrten möglichst zu reduzieren. Hierzu wurden auf der DAGA 2018 bereits erste Ergebnisse der im Ausgangszustand durchgeführten Hörversuche präsentiert. Inzwischen wurde auf Basis der subjektiven Ergebnisse der Schleifvorgang angepasst und die modifizierten Verfahren in neuen Schleif- bzw. Messkampagnen dokumentiert. Die nun nach dem optimierten Schleifvorgang auftretenden Geräusche bei Zugvorbeifahrten werden wie im Ausgangshörversuch subjektiv beurteilt. Die Ergebnisse der Ausgangs- und Endbeurteilung werden im vorliegenden Beitrag dargestellt und erläutert.

Hutschenreuther, Tino

• Nutzung der Hörbarmachung von Ultraschallsignalen zur (werkstofflichen) Zustandsbewertung von Maschinen- und Bauteilen
  N. Bader, P. Holstein, S. Uziel and T. Hutschenreuther
[Abstract]

In der Instandhaltung wird Ultraschall genutzt, um bestimmte Prozesse zu überwachen, die durch entsprechende physikalische Vorgänge im hochfrequenten Bereich entstehen. Beispiele sind turbulente Strömungsvorgänge (Lecks, Ventile), Reibungsprozesse (Bewertung von Schmierungsqualität), transiente Ereignisse (elektrische Entladungen, Mikrobruch). Ultraschall wird auch in vielen Produktionsprozessen auf charakteristische Weise erzeugt, so dass dies in vielen Fällen als Grundlage für ein effektives Condition Monitoring genutzt werden kann. Die dort verwendeten Maschinen und Anlagen, bzw. die Werkstoffe und Materialien erzeugen unter dynamischer Belastung Ultraschallemissionen, die für die Zustandsbewertung genutzt werden können. Die im Beitrag vorgestellten Systeme und Verfahren erzeugen neben der rein datentechnischen Aufbereitung des Ultraschalls während der Messung ein Audiosignal, das gewisse Charakteristika des originalen HF-Signals wiedergibt und so für die Korrelation der datentechnischen und subjektiven Interpretationen genutzt werden kann. Hierfür gibt es verschiedene Verfahren und industrielle Anwendungsszenarien. Im Beitrag wird die Aussagekraft der Audioausgabe von Ultraschallprüfgeräten sowohl datentechnisch als auch durch den Nutzer analysiert und bewertet.

Hyronimus, Winfried

• Untersuchung der Richtungsabhängigkeit der Klangfarbe des Fagotts im Anwendungskontext der Musikübertragung
  W. Hyronimus and T. Grothe
[Abstract]

Das Fagott weist wie die meisten Holzblasinstrumente eine tonhöhenabhängige Richtcharakteristik auf. Ein Tonmeister steht oft vor der Herausforderung, mit nur einem einzigen, nah am Instrument positionierten Mikrofon ein ausgewogenes Klangbild zu erreichen.

Um die Richtungsabhängigkeit der Klangfarbe systematisch zu untersuchen wurde ein horizontal positioniertes 24-kanaliges Ringmikrofonarray eingesetzt. Damit wurden Musikaufnahmen in einem reflexionsarmen Raum und im Konzertsaal der HfM Detmold realisiert und mit Methoden der Signalverarbeitung und in Hörversuchen analysiert. Als Referenzklang für eine Ähnlichkeitsbewertung dienten synthetisch generierte Vokalklänge.

Weiterhin wurden die in der Praxis für ein Solo-Fagott präferierten Stützmikrofonpositionen durch eine Umfrage im ”Verband Deutscher Tonmeister” (VDT) ermittelt und eine mehrkanalige Musikaufnahme mit kalibrierten Studiomikrofonen im Detmolder Konzerthaus durchgeführt. Im zweiteiligen Hörversuch gruppierten Testpersonen aus den Aufnahmen gewonnene Stimuli nach vorgegebenen Kriterien und gaben verbale Klangbeschreibungen dazu ab.

Es zeigte sich, dass die Unterschiede zwischen den Mikrofonpositionen sehr viel deutlicher wahrgenommen wurden als die Unterschiede zwischen Fagotten verschiedener Hersteller. Ebenso zeigte sich im Blindtest unter Tonmeisterstudenten eine eindeutige Präferenz für eine Mikrofonposition hinsichtlich ihrer Eignung für die Musikproduktion. Der Abgleich mit Vokalklängen erwies sich als interessantes Hilfsmittel für Untersuchungen der Fagott-Klangfarbe.

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Ihlenburg, Frank

• FE-based Modeling of Gear-excited Vibrations and Vibroacoustic Transfer in Wind Turbine Drivetrains
  M. Zarnekow, T. Grätsch and F. Ihlenburg
[Abstract]

The control of noise emission from wind turbines, especially tonalities in the far-field noise spectrum, has become an issue of growing attention and strict regulation. The tonalities can be traced back to mechanical sources within the drivetrain, e.g. gearbox or generator. We present a hybrid approach for gear modeling that combines a detailed finite element analysis of meshing configurations with analytical models for the transient dynamics of helical gears. A comparison with results from the literature shows excellent agreement for spur gears. We also present numerical results for helical gears, which so far have not been extensively studied. The results from the FE analyses are then used to simulate the transient dynamics of the gear system with analytical models. This modelling is applied to the analysis of a wind turbine gearbox, and the resulting frequency spectra are compared to acoustic field measurements. The peak frequencies match exactly over a broadband spectrum of several KHz, where the amplitudes match the experimental measurements qualitatively very well. The excitation model shall be applied in the simulative investigation of the propagation of structural sound through the drivetrain and the radiation of air-borne sound from major vibrating parts of the wind turbine.

Imran, Muhammad

• Real-time building acoustics noise auralization and evaluation of human cognitive performance in virtual reality
  M. Imran, A. Heimes and M. Vorländer
[Abstract]

There is a concern about steadily growing annoyance due to noise in private and commercial work offices that leads towards reduced power of concentration during mental work and losses of working performance. This paper describes a method to assess the influence of noise disturbances on human cognitive performance in buildings in compliance with standardized data formats of sound insulation and building structure geometries, which are caused by the building materials and constructions. An interface is established between real-time auralization of buildings in virtual reality and evaluation of human working performance under different conditions. In this context, a real-time building acoustic auralization framework in 3D audio-visual technology is developed to introduce more realism and contextual features into psychoacoustic experiments, which help to better analyse and interpret the noise impact in building situations depending on the actual activity such as working and learning. Psychoacoustic experiments are performed by presenting a virtual building scenario to the user by Head Mounted Devices. Initial results of noise effects on human performance are presented in an ecologically valid way.

Irie, K.

• Unsupervised Language Model Adaptation for Speech Recognition with no Extra Resources
  K. Benes, K. Irie, E. Beck, R. Schlüter and H. Ney
[Abstract]

Classically, automatic speech recognition (ASR) models are decomposed into acoustic models and language models (LM). LMs usually exploit the linguistic structure on a purely textual level and usually contribute strongly to an ASR systems performance.

LMs are estimated on large amounts of textual data covering the target domain. However, most utterances cover more specific topics, e.g. influencing the vocabulary used. Therefore, it’s desirable to have the LM adjusted to an utterance’s topic.

Previous work achieves this by crawling extra data from the web or by using significant amounts of previous speech data to train topic-specific LM on. We propose a way of adapting the LM directly using the target utterance to be recognized.

The corresponding adaptation needs to be done in an unsupervised or automatically supervised way based on the speech input. To deal with corresponding errors robustly, we employ topic encodings from the recently proposed Subspace Multinomial Model. This model also avoids any need of explicit topic labelling during training or recognition, making the proposed method straight-forward to use.

We demonstrate the performance of the method on the Librispeech corpus, which consists of read fiction books, and we discuss it’s behaviour qualitatively.

Iskender, Neslihan

• Einfluss der Position und Stimmhaftigkeit von verdeckten Paketverlusten auf die Sprachqualität
  G. Mittag, L. Liedtke, N. Iskender, B. Naderi, T. Hübschen, G. Schmidt and S. Möller
[Abstract]

Durch die Einführung von Paketvermittlung in Sprachkommunikationsnetzwerken hat sich die wahrgenommene Sprachqualität dieser Netzwerke in den letzten Jahren erheblich verbessert. Aufgrund einer durchgängigen Übertragung vom Sender bis zum Empfänger kommt es innerhalb des Übertragungskanals selbst kaum zu Beeinträchtigungen des Audiosignals. Wenn jedoch Übertragungsfehler oder Verzögerungen im Kanal auftreten, können Pakete verloren gehen. Moderne Codecs benutzen komplexe Paketverlust-Verdeckungsalgorithmen, die versuchen fehlende Sprachpakete zu ersetzen. Dabei synthetisieren sie ein neues Sprachsignal, basierend auf Informationen vorangegangener Sprachpakete. In dieser Arbeit untersuchen wir, wie sich diese Verdeckungsalgorithmen, in Abhängigkeit der Position des verlorenen Sprachpakets innerhalb eines Satzes, auf die wahrgenommene Sprachqualität auswirken. Hierfür wird zwischen Paketverlusten am Anfang, in der Mitte, oder am Ende eines Lautes unterschieden. Neben der Position, in Relation zum betroffenen Laut, spielt auch die Stimmhaftigkeit des Lautes eine Rolle darin, wie sehr die wahrgenommene Qualität beeinträchtigt wird. Anhand des Verdeckungsalgorithmus des EVS Codecs konnte gezeigt werden, dass hier besonders Paketverluste, die am Anfang stimmloser Segmente und am Ende stimmhafter Segmente auftreten ins Gewicht fallen.

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Jacobsen, Simon

• Calibration of a mobile hearing aid prototype and its validation: Towards transparent listening with commodity hardware
  M. Buhl, F. Denk, M. Bodenstein, N. Wiedemann, S. Jacobsen, M.R. Schädler and B. Kollmeier
[Abstract]

Mobile hearing aid prototypes running open-source software allow for immediate testing under field conditions, and easy distribution of algorithms. Besides low latency and acoustic feedback, an accurate calibration of the device is important for the validity of any experiments. Ideally, the listener would not perceive any difference between listening with and without the device, especially in level and tone colour (transparent listening).

To test if prototypes built of commodity hardware components can be calibrated out-of-the-box, dummy head recordings in approximated diffuse field conditions were conducted for five pairs of earphones with built-in microphones. Two average FIR compensation filters were derived that equalize the microphone and the response of the headphone at the eardrum appropriately. The obtained generic calibration was validated by measuring hearing thresholds of four normal hearing subjects.

The results show that the application of the generic calibration leads to about 2 dB higher variation between the hearing thresholds of the subjects than obtained by measuring the individual hearing thresholds in an open-ear, diffuse field condition (6 dB vs. 4 dB).

A remaining issue is to reduce the comb-filter effect at low frequencies, potentially possible by a suitable manipulation of the gain table.

Jäckel, Olaf

• Entwicklung einer akustischen Kamera für die zerstörungsfreie Prüfung im Ultraschallfrequenzbereich
  U. Rabe, A. Movahed, T. Waschkies, J. Presti, N. Dengiz, B. Valeske and O. Jäckel
[Abstract]

Bisherige akustische Kameras und Beamformingsysteme sind für den Bereich des Hör-schalls bis zu einer Frequenz von 20 kHz oder wenig mehr ausgelegt. Im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen der GFaI e.V., dem Fraunhofer IZFP und weiteren Indust-rie- und Forschungspartnern soll ein Beamformingsystem für den Ultraschallbereich für Frequenzen bis 500 kHz entwickelt werden, das im Gegensatz zu bislang existierenden Systemen mit aktiver Anregung auch rein passiv nutzbar ist. Ein solches System eröffnet völlig neue Anwendungsbereiche im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung von Kompo-nenten- und Bauteilen sowie für die Materialcharakterisierung, da viele technische Gerä-te und Systeme auch im Ultraschallbereich signifikante Schallemissionen aufweisen. Im Rahmen dieses Beitrags wird erläutert, wie die einzelnen Komponenten des Gesamtsys-tems, d.h. Sensoren, Elektronik und die Datenerfassung an den erweiterten Frequenz-bereich angepasst werden sollen. Im IZFP wurden in Form von Simulationen und mit Hilfe eines synthetischen Arrays Voruntersuchungen zum Beamforming im Ultraschall-bereich durchgeführt. Ferner wurden piezoelektrische Sensoren für das Ultraschall-Beamformingsystem konzipiert, aufgebaut und charakterisiert. Diese Ergebnisse werden vorgestellt.

Jäcker-Cüppers, Michael

• Geräuschemissionen von Baumaschinen – Revision der europäischen Vorschriften
  M. Jäcker-Cüppers
[Abstract]

Seit Ende der 70er Jahre hat die Europäische Union mehrere Richtlinien verabschiedet, die sich mit der Bestimmung und der Begrenzung der Schallleistungspegel von Maschinen und Geräten befassten, die zur Nutzung im Freien vorgesehen sind. Darunter fallen auch Baumaschinen. In der Richtlinie 2000/14/EG vom Mai 2000 wurden diese Regelungen zusammengefasst und erweitert. Die Richtlinie 2000/14/EG entspricht nicht mehr dem Stand der Technik: Neue Maschinen sind hinzugekommen und Fortschritte in der Lärmminderungstechnik machen anspruchsvollere Vorschriften möglich. Die Kommission plant aktuell die Revision der Richtlinie, sie hat dazu eine öffentliche Konsultation durchgeführt und Studien zur Bewertung und Weiterentwicklung der Richtlinie vergeben. Sie wird dazu ein Arbeitspapier (Staff Working Document) erstellen, das die Leitlien der Revision festlegt. Der Prozess der Revision wird im Einzelnen vorgestellt und aus Sicht einer ambitionierten Lärmschutzpolitik bewertet.

Jakob, André

• Charakterisierung von Körperschallquellen auf der Empfangsplatte mit Hilfe von orthogonalen Funktionen
  B. Zeitler, S. Reinhold, A. Jakob, C. Höller, C. Hopkins and E. Zeitler
[Abstract]

Im Massivbau existieren Prognosemethoden (z.B. EN 12354), um den durch Körperschallquellen erzeugten Schalldruckpegel in benachbarten Räumen zu bestimmen. Eingangsdaten für diese Prognosemethoden sind unter anderem die Körperschallleistung der Quellen. In diesem Beitrag wird eine zunächst akademische Methode beschrieben, wie mit Hilfe orthogonaler Funktionen die Körperschallleistung dieser Quellen aus Messungen auf der Empfangsplatte gewonnen werden kann. Die potentielle Anwendbarkeit und erreichbare Genauigkeit der Methode werden anhand eines validierten FE Models dargestellt.

Jansen, Daniel

• Kombinierte Bewertung von Luft- und Körperschallverhalten von Leichtbau-Karosseriebauweisen
  M. Kollmannthaler, F. Sperber, D. Jansen and S.C. Langer
[Abstract]

Bei der Entwicklung von Premiumsportwagen spielt Leichtbau aufgrund hoher Anforderungen sowohl bezüglich Fahrdynamik als auch Effizienz eine große Rolle. Darüber hinaus müssen insbesondere die Sportlimousinen, wie zum Beispiel der Porsche Panamera, hohen Komfortansprüchen der Kunden gerecht werden. Die Anforderungen an den akustischen Komfort sind oftmals gegenläufig zu den Leichtbaubestrebungen, da masseintensivere Bauweisen tendenziell die akustischen Eigenschaften, wie beispielsweise das Schalldämm-Maß, verbessern. Die unterschiedlichen Entwicklungszeitpunkte von Karosseriebauteilen, Interieurkomponenten und Akustik-Erprobung im Fahrzeugentwicklungsprozess verkomplizieren die Lösung des Zielkonflikts zusätzlich. Zudem wird eine kombinierte Bewertungsmöglichkeit für Leichtbau und Akustik in der frühen Phase des Fahrzeugentwicklungsprozesses gesucht. Mit dem Ziel, das bestgeeignete Material für einen optimalen Kompromiss zwischen Leichtbau und Akustik zu finden, werden konventionelle und neuartige flächige Karosseriewerkstoffe hinsichtlich ihrer Körper- und Luftschalleigenschaften untersucht. Da an den meisten Karosserieflächen eine kombinierte Luft- und Körperschallanregung vorherrscht, werden dieselben plattenförmigen Proben zum einen auf ihre Körperschalleigenschaften und zum anderen in einem Fensterprüfstand auf ihr Schalldämm-Maß untersucht. Die Erkenntnisse über die Materialien und die Bewertungsmöglichkeit werden auf reale flächige Karosseriebauteile, wie beispielsweise ein Gepäckraumbodenblech übertragen. Abschließend wird eine Bewertungssystematik erarbeitet, die eine kombinierte Bewertung von Masse, Kosten, Körper- und Luftschalleigenschaften und damit eine fundierte Material- und Wandstärkenfestlegung in der frühen Phase des erlaubt.

Janssen, Jan-Philip

• A Study on LCMV Filtering for Crosstalk Cancellation in a Distributed Microphone Environment
  F. Derr, J.-P. Janssen, S. Graf, M. Buck and T. Wolff
[Abstract]

Speech-driven applications in automotive environments often utilize distributed microphones to capture the speech of all passengers and minimize crosstalk. A Multiple Input Multiple Output processing with minimal crosstalk is desirable to enable seat-dedicated hands-free telephony as well as seat-dedicated voice control. To this end different signal processing methods can be applied. In this paper Linearly Constrained Minimum Variance (LCMV) processing is compared to a Minimum Variance Distortionless Response design. The latter is implemented in the well-known Generalized Sidelobe Canceller structure that targets on minimizing the overall crosstalk power. In contrast, the LCMV approach cancels the different crosstalk components explicitly. Both approaches are compared in terms of their maximum possible crosstalk cancellation gain. Furthermore, temporal adaptation effects are analyzed in single- and multi-talk scenarios.

Janssens, Karl

• Subjective and Objective Sound Quality Predictive Models for the Assessment of a Propeller Aircraft Interior Noise
  C. Colangeli, B. Lopes, A. Mroz, K. Janssens and H. Van Der Auweraer
[Abstract]

The interior sound of an aircraft is generally not optimized for passenger acoustic comfort because its assessment often occurs in the late stages of the development cycle. To improve these aspects, the design philosophy should shift to a human-centered paradigm and the study of the sound quality aspects front-loaded. In this paper we discuss a data-driven method for the evaluation of a propeller aircraft interior noise on the basis of objective and subjective psychoacoustic attributes. Such approach, combined with virtual prototyping and sound synthesis tools, paves the way for the inclusion of the human perception in the aircraft design optimization process. The developed instrument grounds on a modular approach capable of classifying in terms of objective sound quality attributes and of subjective passenger annoyance the inputted propeller aircraft in-cabin sound samples, obtained through experimental recordings or through sound synthesis of numerically simulated data. The objective sound quality features are estimated through a set of Convolutional Neural Network models trained on time domain labeled data, while the subjective annoyance is predicted through a feature-based Artificial Neural Network, trained on the basis of a jury test campaign. The paper discusses the accuracy of the method and reports on experimental and numerical applications.

Jax, Peter

• Near-End Listening Enhancement: The Impact of Far-End Noise Reduction
  M. Niermann, P. Vary and P. Jax
[Abstract]

When making telephone calls in a car, driving noise often affects the conversation, both in the transmit and the receive direction. To improve speech intelligibility/perception at the receiving end, so-called Near-End Listening Enhancement (NELE) algorithms are applied. Common NELE approaches adaptively filter the received speech signal, taking into account the near-end noise characteristics. While it is usually assumed that the received speech signal is noise-free, in many situations this signal is captured at the far-end in a noisy environment, where NR is applied. We study the impact of the far-end NR on the overall performance of the concatenation of NR preprocessing at the far-end and NELE postprocessing at the near-end. It is shown that the blind concatenation of NR and NELE may produce severe performance losses and artifacts. Furthermore, some ideas are presented how to improve the interaction of NR and NELE.

Jekosch, Simon

• Estimation of strength and position of individual sound sources with Deep Learning using microphone array data
  A. Kujawski, G. Herold, E. Sarradj and S. Jekosch
[Abstract]

For the localization and characterization of sound sources, the use of microphone arrays has proven itself in various application areas such as acoustic measurement technology. Conventional evaluation methods like beamforming, however, often exhibit a limited spatial resolution of the sources and erroneous source strength reconstruction. In addition, previous developed model-based methods are very complex in terms of the computing power required. At the same time, a large number of research projects in the field of supervised machine learning for image processing have shown that it is possible to recognize various types of objects and its properties on the basis of images. In this contribution it was therefore examined whether the use of Convolutional Neural Networks (CNN) for the identification of point sources using the conventional beamforming map as a visual representation is suitable. Synthetically generated data from single sound sources were used for this purpose. The exact estimation of the sound source properties such as position and strength at high computing efficiency shows the potential as a method for sound source characterization. The talk will be held in german.

• Auswahl geeigneter Mikrofonarrayverfahren mithilfe von Convolutional Neural Networks
  S. Jekosch, A. Kujawski, E. Sarradj and G. Herold
[Abstract]

Die Berechnung von aeroakustischen Quellverteilung mit Hilfe von Mikrofonarrrays ist ein beliebtes Mittel für die Charakterisierung von Schallquellen. Für die Berechnung der Quellverteilungen besteht neben klassischem Beamforming eine große Auswahl an Entfaltungs- und inversen Verfahren, die zum Teil jedoch hohe Rechenleistung benötigen. Da die Verfahren zu Teil stark von einander abweichende Ergebnisse liefern, ist es für praktische Anwendung hilfreich, bei einer Auswertung der Messung eines unbekannten Schallfeldes abschätzen zu können, wie geeignet ein Verfahren aller Voraussicht nach sein wird. Ziel dieses Beitrags ist es, eine Vorhersage über die Tauglichkeit verschiedener Mikrofonarrayverfahren für unbekannte Messdaten zu geben. Dazu wurde ein Convolutional Neural Network mit synthetischen Messdaten trainiert. Die Synthetischen Messdaten stammen aus einer Monte-Carlo-Simulation mit 12600 bekannten Quellanordnungen und den zugehörigen Pegelabweichungen der Quellen für verschiedene Mikrofonarrayverfahren. Die Eingangsdaten für das Netzwerk sind mit schnellem klassischem Beamforming erstellte Quellkarten. Das dazugehörige Target ist das Mikrofonarrayverfahren mit den kleinsten Pegelabweichungen der Quellen. Das trainierte Netzwerk kann danach entscheiden, welches Verfahren für die jeweilige Situation geeignet ist.

Jelich, Christopher

• Anwendung des Greedy-Verfahrens zur Lösung der akustischen Helmholtzgleichung in einem breiten Frequenzbereich
  C. Jelich, S.K. Baydoun and S. Marburg
[Abstract]

In ingenieurtechnischen Anwendungen ist oftmals das akustische Verhalten von Strukturen über einen breiten Frequenzbereich von Interesse. Im linearen Fall muss hierfür die Helmholtzgleichung in vordefinierten Frequenzabständen gelöst werden. Unter Verwendung der Randelementmethode zur räumlichen Diskretisierung führt dies zu einer Sequenz von linearen Gleichungssystemen. Diese zu Lösen impliziert einen relativ hohen Rechenaufwand, so dass in den letzten Jahren viele Bemühungen hin zu einfacheren Berechnungsverfahren angestrengt wurden.

In dieser Arbeit wird ein Ansatz vorgestellt, bei dem die Lösung in einem bestimmten Frequenzbereich als Linearkombination von einigen wenigen Lösungen an diskreten Frequenzen approximiert wird. Diese Lösungen an den einzelnen Stützstellen bilden die sogenannte reduzierte Basis, welche iterativ erweitert wird. In jedem Schritt des Verfahrens wird das frequenzabhängige lineare Gleichungssystem für die Frequenz gelöst, für die die derzeitige Approximation den größten Fehler aufweist. Hierbei wird ein Least Squares Löser zur Approximation zwischen den Stützstellen sowie zur Bestimmung des a posteriori Fehlers verwendet. Zugleich findet für die Berechnung der Lösungen an den einzelnen Stützstellen ein iteratives Verfahren Anwendung. Durch die Darstellung der Systemmatrizen als H2-Matrizen wird der Speicherbedarf und die Komplexität der Matrix-Vektor Produkte reduziert. Die Effizienz des vorgestellten Verfahrens wird anhand von akustischen Innen- und Außenraumproblemen demonstriert.

Jenei-Kulcsar, Dora

• Substituting Traditional Piano Soundboard by Synthetic Layered Material Without Ribs
  D. Jenei-Kulcsar and P. Fiala
[Abstract]

Mechanical and acoustical modelling of the piano is of great interest over hundred years since the diversity of elements from strike to sound radiation. Besides the hammer action and strings, soundboards models have met the most research interest in the corresponding literature. The geometry and material properties affect the sound quality by inter-string coupling and sound radiation Traditional piano soundboards are complex structures where the main solid wood resonator is stiffened and slightly bowed with ribs on the bottom, while bridges are installed on the upper side. Since manufactured materials getting on importance in the recent years, piano manufacturers are also experimenting with new materials. In our work we discuss the possibilities of fine tuning mechanical and layering properties of a synthetic material to reproduce the modal characteristics of a traditional wood soundboard as close as possible. The composite soundboard installation is similar to projection tuned layering: ribs are not installed. Because of the stochastic parameters through variation of fibre orientation and thickness both in wood and in composite resonators, our model deals with uncertainty.

Jensen, Sascha

• Berechnung und Darstellung von Schallquellen im dreidimensionalen Raum mit Mikrofonarrays und Beamforming
  D. Döbler and S. Jensen
[Abstract]

Die frequenz-und ortsselektive Darstellung von Schallquellen als Ergebnis von Messungen mit Mikrofonarrays oder dem Scan mit Intensitätssonden ist mittlerweile Stand der Technik. Dabei werden die identifizierten Schallquellen meist als farb- oder grauwertcodierte Karte dargestellt, die entweder mit einem Foto oder einem 3D-Modell des Messobjektes kombiniert wird. Für aeroakustische Schallquellen sind diese Verfahren nur bedingt geeignet. Die räumliche Lage dieser Quellen kann im Vorfeld nicht eingegrenzt werden, da die Entstehungsorte nicht auf einer Oberfläche liegen. Hier ist ein kompletter akustischer 3D-Scan aller möglichen Entstehungsorte notwendig (Volumenkartierung). Eine weitere Herausforderung ist die Darstellung dieser Schallquellen. Ein einfaches Mapping auf eine Oberfläche ist nicht möglich, die Quellen müssen dreidimensional im Raum visualisiert werden. Im Beitrag werden die Ergebnisse von akustischen Volumenkartierungen einiger typischer Messobjekte mit unterschiedlichen Beamformingmethoden (z.B. Standard Beamforming, CLEAN-SC, Functional Beamforming) und verschiedenen 3D-Visualisierungsmethoden (Sphären, Isobaren, Voxeldarstellung) gezeigt. Es wird vergleichend auf anwendungsspezifische Vor- und Nachteile einzelner Methoden sowohl unter dem Aspekt der möglichst anschaulichen Interpretierbarkeit der Resultate für den Anwender als auch ihres rechentechnischen Aufwandes im Zusammenhang mit dem 3D-Beamforming im Volumen eingegangen.

Johannesmann, Sarah

• Störeffektunterdrückung in 2D-Messdaten mittels DiscoGAN
  S. Johannesmann, D. Springer, C. Thiel and B. Henning
[Abstract]

Zur zerstörungsfreien Materialparameterbestimmung können auf akustischen Wellenleitern basierende Verfahren verwendet werden Breitbandige zeit- und ortsaufgelöste Signale, die mittels Laser-Anregung an plattenförmigen Messmedien aufgenommen werden, können mittels zweidimensionaler Fouriertransformation der Signalmatrix zu einer frequenz- und wellenzahlabhängigen Abbildung verarbeitet werden, in der die ausbreitungsfähigen Moden als Grate sichtbar werden (Dispersionsabbildung). Solch eine Dispersionsabbildung kann zum Abgleich von berechneten Dispersionsdiagrammen dienen, um im inversen Verfahren auf die Materialparameter der Probe zu schließen. Dafür ist es jedoch notwendig, dass die messtechnisch erzeugte Dispersionsabbildung möglichst wenige Störeffekte enthält. Daher soll in diesem Beitrag ein Discover Cross Domain Generative Adversarial Network (DiscoGAN) zur Störeffektunterdrückungen in Dispersionsabbildungen genutzt werden. DiscoGANs werden z.B. in der Bildverarbeitung verwendet, um Beziehungen zwischen zwei Domänen, wie hier simulativ erzeugten Abbildungen und messtechnisch erzeugten Abbildungen, zu erkennen. Für dessen Anwendung werden zunächst berechnete Dispersionsdiagramme in eine synthetische Dispersionsabbildung überführt. Anschließend wird eine mathematische Abbildung von messtechnisch erzeugten störeffektbehafteten Dispersionsabbildungen zu einer synthetisch erzeugten Dispersionsabbildung gelernt. Dies ermöglicht einerseits messtechnisch erzeugte Dispersionsabbildungen in den störungsfreien Raum der simulativ erzeugten Dispersionsabbildungen näherungsweise übertragen werden, was eine Störeffektunterdrückung zur Folge hat.

Johannsen, Kai

• Automatische Prüfung der Korrelation von Fluglärmereignissen – Einsatz Tiefer Neuronaler Netze zur Quellenidentifizierung
  T. Schenk, K. Schenk, K. Johannsen and L. Klein
[Abstract]

Für die sachgerechte Auswertung der Messdaten von Geräuschmessanlagen nach § 19a LuftVG ist ein außerordentlich hoher Aufwand erforderlich. Insbesondere zum Ausschluss von Fremdgeräuschen und für die sichere Zuordnung der Geräusche zu bestimmten Flugereignissen ist fast immer eine auditive Kontrolle der Geräuschaufzeichnungen erforderlich. Um diesen Aufwand zu verringern und gleichzeitig die Aussagesicherheit zu erhöhen wurde der Einsatz Tiefer Neuronaler Netze für den Zweck der automatisierten Identifizierung der Fluggeräusche anhand der gespeicherten Tonaufzeichnungen geprüft. Ziel der Entwicklung ist eine automatisierte Vorauswahl der aufgezeichneten Geräusche in zwei Klassen: ”sicheres Fluggeräusch” und ”zweifelhaftes Geräusch”. Der Aufwand für eine auditive Kontrolle ist dann nur noch auf die zweifelhaften Geräuschereignisse beschränkt. Das verwendete neuronale Netz wurde mit ca. 160.000 Geräuschaufzeichnungen (Start und Landung) zweier Messstationen (Flughafen Berlin-Tegel und Flughafen Berlin-Schönefeld) trainiert. Mit einem Trainingsdatensatz von ca. 90.000 Geräuschaufzeichnungen (Flug- und Fremdgeräusche) erfolgte dann eine Validierung der Funktionsfähigkeit des Netzes. Die Erkennungsleistung beträgt ca. 90% bei einer Falschakzeptanzrate von 5%. Hierbei ist das neuronale Netz in der Lage, zwischen Flugzeugen mit Strahltriebwerk und Turboprop-Triebwerk bzw. Helikoptern zu unterscheiden. Derzeitig findet eine Praxiserprobung des neuronalen Netzes bei den Berliner Flughäfen statt. Auf der Basis der hierbei messstellenabhängig erhobenen Daten soll die Erkennungsrate des Netzes weiter verbessert werden.

• Automatische Prüfung der Korrelation von Fluglärmereignissen
  K. Johannsen, T. Schenk, K. Schenk and L. Klein
[Abstract]

Verkehrsflughäfen sind nach §19a Luftverkehrsgesetz dazu verpflichtet eine Fluglärmüberwachungsanlage in der Umgebung des Flughafens zu betreiben. Hierbei müssen die Anforderungen der DIN 45643 Messung von Fluggeräuschen beachtet werden. Danach werden Lärmereignisse durch die Überschreitung einer individuell festgelegten Schwelle identifiziert. Dann findet mithilfe nichtakustischer Daten (Radarspuren/Flugtagebuch) eine Korrelation mit den Flugereignissen statt. Obwohl die Radarspuren eine gute automatische Zuordnung gewährleisten, ist eine manuelle Prüfung der Zuordnung für jedes einzelne Flugereignis in der Regel unverzichtbar. Zum Beispiel kann das Fluggeräusch durch Störgeräusche kontaminiert und damit für die Auswertung ungültig sein. Besonders an den für die Entgeltabrechnung herangezogenen Referenzmessstellen ist eine genaue manuelle Überprüfung unerlässlich.

Um den Aufwand der manuellen Prüfung reduzieren zu können und zukünftig auch eine zeitnahe Abrechnung der Einzelereignisse zur Berechnung der Entgelte zu gewährleisten, sollte eine automatische Prüfung der Lärmereignisse entwickelt werden. Hierzu wurde ein Set von Kriterien definiert, die auf Basis der akustischen Eigenschaften des Signals verdächtige Lärmereignisse identifizieren. Die Prüfungen wurden in die Fluglärmüberwachungssoftware der Flughäfen Tegel und Schönefeld implementiert. In dem Beitrag werden die ersten Ergebnisse aus der Praxis dargestellt und weitere Verbesserungsmöglichkeiten diskutiert. In einem zweiten (Poster)beitrag wird ein Kriterium (neuronale Netze) genauer betrachtet.

John, Sebastian

• Eigenspannungsmessung an Composite-Druckbehältern: Bewertung experimenteller Methoden
  S. John, D. Kadoke, D. Munzke and G. Mair
[Abstract]

In der Energie- und Automobilbranche stellt die Erarbeitung neuer Ansätze zur Energiespeicherung den Druckbehälterbau vor neue Herausforderungen. Bei der Entwicklung mobiler Lösungen spielt dabei die spezifische Energiedichte des Speichers eine entscheidende Rolle. Entsprechende Konstruktionen müssen den Anforderungen eines möglichst geringen Gewichts bei gleichzeitig immer höheren Betriebsdrücken gerecht werden. Genannte Anforderungen bedient der Einsatz moderner Hybridspeicher, bestehend aus konventionellen Metall- und modernen Faserverbundwerkstoffen. Im Gegensatz zur rein monolithischen Metallstruktur ist das Schadens- und Degradationsverhalten von Hybridstrukturen bisweilen nicht ausreichend genau erforscht. Als zuständige Behörde für die öffentlich technische Sicherheit ist die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) gefordert, genannte Problemstellungen zu untersuchen, um künftig präzisere Aussagen zur Abschätzung der Lebensdauer geben zu können. Gegenstand der Untersuchungen bilden Typ III-Druckbehälter, bestehend aus einem Aluminium-Liner und einer kohlefaserverstärkten Armierung. Als lebensdauerbestimmender Parameter wurde der Eigenspannungszustand fokussiert, welcher mit der Lastwechselfestigkeit des Aluminium-Liners als lebensdauerbegrenzende Komponente korreliert. Die zerstörungsfreie Eigenspannungserfassung erfolgt mittels einer experimentellen Modalanalyse, wobei im Rahmen eines künstlichen Alterungsprogramms ein versuchsbegleitendes Monitoring Aussagen über den Degradationsprozess liefern soll. Ergänzend erfolgt eine Analyse des Dehnungsverhaltens, u.a. mittels optischer Messverfahren wie dem Streifenprojektionsverfahren. Durch den Vergleich verschiedener Verfahren sollen Rückschlüsse auf das Alterungsverhalten gezogen und die Ergebnisse der experimentellen Modalanalyse verifiziert werden können.

Juhre, Daniel

• Bestimmung frequenzabhängiger Materialparameter von akustischen Dämmmaterialien
  F. Duvigneau, L. Spannan, E. Woschke and D. Juhre
[Abstract]

Die zuverlässige Voraussage des akustischen Verhaltens komplexer Systeme ist für die moderne Industrie von sehr großem Interesse, stellt jedoch eine ebenso große Herausforderung dar. Ziel ist eine belastbare Prognose, die bereits früh im Entwicklungsprozess zur Verfügung steht (ohne die Verfügbarkeit und Notwendigkeit von Prototypen). Dazu können diverse Simulationsmethoden zum Einsatz kommen. Ein zentraler Punkt aller Modellierungsalternativen ist die Beschreibung der mannigfaltig eingesetzten akustischen Dämmmaterialien, die sich teilweise sehr stark in ihren Eigenschaften unterscheiden und oft starke Frequenzabhängigkeiten in ihren Materialparametern aufweisen. In diesem Beitrag steht die Bestimmung der frequenzabhängigen Steifigkeiten und Dämpfungen verschiedener Dämmwerkstoffe im Fokus, die anschließend beispielsweise für die numerische Modellierung von vibroakustischen Systemen auf Basis der Finite-Elemente-Methode genutzt werden können. Im Rahmen dieses Beitrags werden verschiedene Möglichkeiten für die experimentelle Materialcharakterisierung diskutiert und hinsichtlich der Ergebnisse sowie des Aufwandes verglichen. Darüber hinaus werden mögliche Einflussfaktoren auf die Ergebnisse der Charakterisierung untersucht. Die abschließende Bewertung der aus den unterschiedlichen Charakterisierungsmethoden resultierenden Materialparameter hinsichtlich ihrer Eignung als Eingangsparameter für numerische Simulationen erfolgt durch den Vergleich von Simulationsergebnissen mit Messdaten für ein einfaches vibroakustisches Testproblem bestehend aus einer metallischen Rechteckplatte mit appliziertem Dämmmaterial.

Juhrig, Andre

• Schallfeldcharakterisierung an neu entwickeltem mehrkanaligem 20 MHz Annular-Array für die Ultraschallmikroskopie
  A. Juhrig, U. Schmidt, M. Wolf and E. Kühnicke
[Abstract]

Die Schallgeschwindigkeiten in Metallen werden von deren elastischen Eigenschaften und der Dichte des Materials bestimmt. Wirken Kräfte auf das Metall, kommt es neben der Formänderung auch zu einer Texturänderung (Änderung der Kristallstruktur). Bisherige Arbeiten untersuchen den Einfluss dieser Texturänderung auf die nichtlineare Schallausbreitung und stellen eine Amplitudenerhöhung der höheren Harmonischen mit zunehmender Dehnung fest.

In diesem Beitrag wird der Einfluss der Texturänderung auf die Longitudinal- und Transversalwellengeschwindigkeit bei linearer Schallausbreitung in Metallen untersucht. Dazu wurden Zugproben aus Stahl und Aluminium hergestellt und es werden sowohl im ungedehnten Zustand, als auch in mehreren Dehnungszuständen die Dicke und Schallgeschwindigkeit der Proben simultan bestimmt. Zur Messung werden die Fokussierungseigenschaften von Ultraschall Annular Arrays ausgenutzt und die Signale so fokussiert, dass die Amplitude des reflektierten Signals maximal wird. Mit den bestimmten Verzögerungszeiten und der Laufzeit zwischen Oberfläche und Rückwand stehen 2 Messgrößen zur Verfügung, um Probendicke und Schallgeschwindigkeit gleichzeitig zu bestimmen und somit sowohl die Formänderung, als auch die Schallgeschwindigkeitsänderung mittels einer Messung zu erfassen.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Kadoke, Daniel

• Eigenspannungsmessung an Composite-Druckbehältern: Bewertung experimenteller Methoden
  S. John, D. Kadoke, D. Munzke and G. Mair
[Abstract]

In der Energie- und Automobilbranche stellt die Erarbeitung neuer Ansätze zur Energiespeicherung den Druckbehälterbau vor neue Herausforderungen. Bei der Entwicklung mobiler Lösungen spielt dabei die spezifische Energiedichte des Speichers eine entscheidende Rolle. Entsprechende Konstruktionen müssen den Anforderungen eines möglichst geringen Gewichts bei gleichzeitig immer höheren Betriebsdrücken gerecht werden. Genannte Anforderungen bedient der Einsatz moderner Hybridspeicher, bestehend aus konventionellen Metall- und modernen Faserverbundwerkstoffen. Im Gegensatz zur rein monolithischen Metallstruktur ist das Schadens- und Degradationsverhalten von Hybridstrukturen bisweilen nicht ausreichend genau erforscht. Als zuständige Behörde für die öffentlich technische Sicherheit ist die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) gefordert, genannte Problemstellungen zu untersuchen, um künftig präzisere Aussagen zur Abschätzung der Lebensdauer geben zu können. Gegenstand der Untersuchungen bilden Typ III-Druckbehälter, bestehend aus einem Aluminium-Liner und einer kohlefaserverstärkten Armierung. Als lebensdauerbestimmender Parameter wurde der Eigenspannungszustand fokussiert, welcher mit der Lastwechselfestigkeit des Aluminium-Liners als lebensdauerbegrenzende Komponente korreliert. Die zerstörungsfreie Eigenspannungserfassung erfolgt mittels einer experimentellen Modalanalyse, wobei im Rahmen eines künstlichen Alterungsprogramms ein versuchsbegleitendes Monitoring Aussagen über den Degradationsprozess liefern soll. Ergänzend erfolgt eine Analyse des Dehnungsverhaltens, u.a. mittels optischer Messverfahren wie dem Streifenprojektionsverfahren. Durch den Vergleich verschiedener Verfahren sollen Rückschlüsse auf das Alterungsverhalten gezogen und die Ergebnisse der experimentellen Modalanalyse verifiziert werden können.

Kaltenbacher, Barbara

• Application of an inverse scheme for acoustic source localization
  S. Gombots, M. Kaltenbacher and B. Kaltenbacher
[Abstract]

Acoustic source localization techniques in combination with microphone array measurements have become an important tool for noise reduction tasks. Furthermore, these techniques are used for failure diagnosis and condition monitoring. A common technique for this purpose is acoustic beamforming, which can be used to determine the source locations and source distribution. Main restrictions using this method are given by the description of the transfer function between source and microphone signal using Green’s function for free radiation and by using simplified source models. Hence, reflecting (or partially reflecting) surfaces are not really considered, and the method of using mirror sources is quite limited. To overcome these limitations, the corresponding partial differential equation in the frequency domain (Helmholtz equation) will be solved by applying the Finite Element Method (FEM) with the actual boundary conditions as given in the measurement setup. Next, the inverse problem of matching measured (microphone signals) and simulated pressure is solved to recover the source locations. The applicability of the inverse scheme to a real world situation and the additional benefit compared to acoustic beamforming will be demonstrated.

Kaltenbacher, Manfred

• Vergleich verschiedener Methoden zur Schallquellenlokalisation bei Axialventilatoren
  J. Nowak, F. Krömer and M. Kaltenbacher
[Abstract]

Klassische Beamforming-Methoden zur Schallquellenortung mittels Mikrofonarrays haben sich in vielen Bereichen als nützlich herausgestellt. Neben dem robusten Standard-Beamforming sind u.a. auch das Functional-Beamforming oder Entfaltungsmethoden wie z.B. CLEAN-SC bekannt, die eine genauere örtliche Auflösung bzw. eine bessere Dynamik bewirken. Die Lokalisation von bewegten Schallquellen ist dabei allerdings nicht ohne Weiteres möglich. Um dennoch Schallquellen beispielsweise entlang der Rotorblätter eines rotierenden Ventilators bestimmen zu können, existieren verschiedene Ansätze. Im Folgenden sollen hier zwei dieser Ansätze miteinander verglichen werden. Der erste Ansatz arbeitet mit der Interpolation der Schalldrücke im Zeitbereich, der zweite mittels Spinning-Moden-Zerlegung im Frequenzbereich und verwendet die modifizierte Greenschen Funktion als Steuervektor. Beide Ansätze haben gemeinsam, dass das stillstehende Mikrofonarray virtuell mit der Schallquelle mitrotiert wird, sodass die Bewegung des Ventilators kompensiert wird. Der Vergleich zeigt Eigenschaften, Einschränkungen sowie Vor- und Nachteile der beiden genannten Methoden.

• Application of an inverse scheme for acoustic source localization
  S. Gombots, M. Kaltenbacher and B. Kaltenbacher
[Abstract]

Acoustic source localization techniques in combination with microphone array measurements have become an important tool for noise reduction tasks. Furthermore, these techniques are used for failure diagnosis and condition monitoring. A common technique for this purpose is acoustic beamforming, which can be used to determine the source locations and source distribution. Main restrictions using this method are given by the description of the transfer function between source and microphone signal using Green’s function for free radiation and by using simplified source models. Hence, reflecting (or partially reflecting) surfaces are not really considered, and the method of using mirror sources is quite limited. To overcome these limitations, the corresponding partial differential equation in the frequency domain (Helmholtz equation) will be solved by applying the Finite Element Method (FEM) with the actual boundary conditions as given in the measurement setup. Next, the inverse problem of matching measured (microphone signals) and simulated pressure is solved to recover the source locations. The applicability of the inverse scheme to a real world situation and the additional benefit compared to acoustic beamforming will be demonstrated.

• Simulation and Measurement of the Pressure at the Eardrum Emitted by Hearing Aids in Auditory Canals Occluded with Custom Ear Molds
  F. Gassenmeyer, H. Husstedt and M. Kaltenbacher
[Abstract]

The acoustical load when wearing a hearing aid, mainly determined by the geometry of the auditory meatus and the reflection properties of the tympanic membrane and middle ear, is individual and apriori unknown. Hence, the sound pressure emitted by the hearing aid varies when the same device with the same setting is applied to different subjects. Usually the effective pressure is determined by real ear measurements. Alternatively, coupled Finite Element Simulations of the sound field in occluded auditory canals and the acoustic/mechanical transmission to the middle ear have been previously presented for a parametric model of the auditory meatus. In this talk, the findings for the generic model are used to simulate the pressure at the eardrum for real ear geometries occluded by custom ear molds. Finally, the results are compared to measurements.

• Achieving Axial Fan Sound Reduction with Micro-Perforated Absorbers
  S. Floss, F. Czwielong, F. Krömer, S. Becker and M. Kaltenbacher
[Abstract]

Aeroacoustic noise sources, especially under distorted flow conditions, are one of the main causes of sound emissions on an axial fan geometry layout in a complex ventilation system scenario. To attenuate sound, one can either modify the aeroacoustic sources by changing the fan blade geometry, or one can use passive absorbing mechanisms which are applied as wall lined structures up- and downstream of the fan. We propose the application of MPAs (micro-perforated absorbers) in the tipflow region of the fan to account for tonal components of the emitted sound pressure spectrum. Possible near-field effects on the absorbing structure will be investigated by simulating MPAs with the Johnson- Champoux-Allard approach in a Finite Element (FE) - framework . This is followed by measurements at an experimental test section where we will investigate the effect of the MPA structure on pressure drop, performance and the overall emitted sound pressure level of the fan.

Kan, Alan

• Comparisons of Pitch-Matching Methods to Predict Interaural Mismatch in Cochlear-Implant Users
  S.R. Anderson, T. Thakkar, A. Kan and R.Y. Litovsky
[Abstract]

Bilateral cochlear implant (CI) users often experience interaural mismatch in place-of-stimulation which can limit sensitivity to spatial cues. There is no efficient way of estimating the degree of interaural mismatch. Changes in place-of-stimulation are associated with change in pitch for CI users. Therefore, our laboratory uses two pitch-matching methods to estimate interaural mismatch: pitch magnitude estimation (PME) and direct pitch comparison (DPC). PME involves rating pitch from 1 (lowest) to 100 (highest) for even numbered electrodes in each ear. DPC involves comparing the pitch of one electrode against six electrodes in the opposite ear. DPC is thought to provide more accurate predictions of matched place-of-stimulation electrodes, but is relatively slow because interaural pairs are chosen one at a time. PME is a much faster, global estimate of the relative difference of interaural electrodes, but it is uncertain whether PME can predict the same interaural pairs as DPC. Here, we predict DPC estimates from PME results using regression techniques. Results suggest PME may be an efficient tool for creating clinical maps for matched place-of-stimulation across the ears, potentially increasing sensitivity to spatial cues.

Work supported by NIH-NIDCD R01-DC003083 to RYL, NIH-NIDCD R03-DC015321 to AK, and NIH-NICHD U54HD090256 to the Waisman Center.

Kandade Rajan, Vasudev

• Active-Road-Noise-Cancellation – speech-enhancement through noise-reduction in hands-free systems
  J. Zollner, V. Kandade Rajan, N. Zafeiropoulos and M. Christoph
[Abstract]

Active Road Noise Cancellation (ARNC) is able to reduce the in- vehicle perceived road noise. Road noise is the noise inside vehicles caused by the transmission of the road noise resonances from the tires through the structure of the vehicle to the inside of the vehicle. In this work, the benefit of available ARNC for hands-free systems is shown. Stationary and quasi-stationary vehicle noise is well handled in state-of-the art hands- free systems but fast and variable noise components like impulsive road noise scenarios are challenging. In such situations, the ARNC can work in tandem with a hands- free system to eliminate or suppress such noise types. The paper shows the improvements in a speech situation with a remote party with and without an ARNC system. The paper further proposes a hybrid system in which the ARNC is combined with a noise reduction system.

Karijasevic, Benjamin

• Untersuchung der tonalen Schallentstehung umströmter Tragflügelprofile
  T. Geyer and B. Karijasevic
[Abstract]

Bildet sich bei der Umströmung eines Tragflügel- oder Schaufelprofils auf dessen Oberfläche eine laminare Grenzschicht aus, so kommt es zu einer stark tonalen Schallentstehung. Diese äußert sich durch eine sehr charakteristische spektrale Struktur, die sich aus deutlichen Haupttönen und weiteren kleineren Nebenmaxima zusammensetzt. Dieser Schallentstehungsmechanismus tritt meist bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten und Tragflügeln mit vergleichsweise geringer Sehnenlänge auf, was in der Praxis vor allem bei Kompressoren, kleinen Lüftern, Mikrowindanlagen, U-Booten und kleinen unbemannten Luftfahrzeugen vorkommt.

Im Beitrag werden die Ergebnisse einer Untersuchung an drei NACA0012-Tragflügelmodellen mit unterschiedlicher Sehnenlänge (100 mm, 150 mm und 200 mm) vorgestellt, die im aeroakustischen Windkanal der Brandenburgischen Technischen Universität durchgeführt wurde. Dabei soll vor allem der Einfluss der Strömungsgeschwindigkeit und der Sehnenlänge, aber auch der des Anstellwinkels, auf die tonalen Charakteristiken dargestellt werden.

Katzberg, Fabrice

• Parameter Estimation for the NPRQ-Measure with Sub-Sample Precision
  R. Mazur, F. Katzberg and A. Mertins
[Abstract]

Sounds played in closed rooms often suffer from added reverberation. For reducing these effects, the methods of room impulse response equalization may be employed. In order to render the echos inaudible at a given position, a prefilter is used to modify the played signal. This prefilter is designed according to the properties of the human auditory system, such as temporal masking. Typically, the average temporal masking curve is used to describe the audible reverberation in terms of the NPRQ-Measure and to derive the cost function for the filter design. In this work, we propose to estimate the parameters of this curve with sub-sample precision in order to achieve a better estimation of the perceived reverberation. This higher precision is necessary for comparing the results in case of spatial mismatch.

Kaulen, Bastian

• Qualität übertragener Sprache in drahtlosen Ad-Hoc-Netzwerken
  T. Hübschen, B. Kaulen, M.E. Yurdakul and G. Schmidt
[Abstract]

Die Sprachkommunikation über das Mobilfunknetz ist heutzutage absoluter Standard und zeichnet sich dabei vor allem durch Flexibilität bezüglich des Standortes aus. Es existieren jedoch lokale Anwendungen, für die der etablierte Mobilfunk nicht flexibel genug ist. Gründe hierfür können beispielsweise in der Netzverfügbarkeit, extremen Latenz- und Sicherheitsanforderungen oder der gewünschten Kommunikationsform an sich liegen. Eine Alternative zum klassischen Mobilfunk stellen drahtlose Ad-Hoc-Netzwerke dar, dessen Protokolle jeweils für die angestrebte lokale Anwendung modifiziert werden können. In diesem Beitrag werden solche experimentelle Netzwerke in Hinblick auf die Qualität der übertragenen Sprache untersucht. Die Analyse erfolgt dabei in Abhängigkeit verschiedener Netzwerktopologien und Anwendungsfälle.

• Entwurf und Implementierung einer kognitiven Steuereinheit für ein Echtzeit-MIMO-SONAR-System
  B. Kaulen, A. Namenas and G. Schmidt
[Abstract]

Kognition ist ein weiterer großer Schritt in modernen RADAR- und SONAR-Systemen. Da das Hauptaugenmerk an Veröffentlichungen der letzten Jahre in diesem Gebiet auf RADAR-Systemen lag, ist die Anwendung in SONAR-Systemen noch relativ selten. Außerdem sind viele der Veröffentlichungen rein theoretischer Natur und motivieren lediglich die Kognition in solchen Systemen. Ziel dieser Arbeit ist daher die konkrete Implementierung einer kognitiven Steuereinheit in ein Echtzeit-MIMO-SONAR-System. Zuerst wird der Begriff der Kognition erläutert und anschließend auf die verschiedenen Anforderungen eines modernen SONAR-Systems bezogen. Anschließend wird ein vorhandenes Echtzeit-MIMO-SONAR-System vorgestellt und um eine kognitive Steuereinheit erweitert. Umgesetzt wurde der kognitive Entscheidungsprozess durch eine Steuereinheit, welche die Sendesignalverarbeitung auf die Umwelt anpasst. Basis dieser Anpassung sind Rückschlüsse auf der Basis der empfangenen Signale. Dazu wurden als Eingangsparameter die Position der Ziele, die entfernungsabhängige Richtung und die vorherigen ausgewählten Gebiete gewählt. Diese Informationsquellen werden auf eine einheitliche und vergleichbare Darstellung abstrahiert, anschließend gewichtet und addiert. Anhand dieser Darstellung wird dann eine Entscheidung getroffen, welches Gebiet im nächsten Ping illuminiert werden soll. Als letzten Schritt werden dann die Parameter des SONAR-Systems auf das neue Gebiet angepasst.

Kayser, Hendrik

• Combining glimpsed auditory features and machine learning for modeling attentive voice tracking
  J. Luberadzka, H. Kayser and V. Hohmann
[Abstract]

Computational models are a way of approaching research questions related to auditory perception. One relevant question is how are we able to follow and understand speech in complex acoustic scenes. Previous studies suggest that to follow a speaker in such conditions, humans use (i) sparse, speaker-related bits of robust information - ’auditory glimpses’ and (ii) a mechanism of predictive coding with a movable locus of attention. This study presents a computational framework simulating the attentive tracking of voices, which takes these aspects into account. In particular, we model auditory glimpses using Glimpsed Periodicity Features, and predictive coding using Particle Filters. Particle Filters sequentially estimate the high-level parameters(state) of voices, e. g. pitch, formants, and location, from observations containing Glimpsed Periodicity Features. First results show the potential of this method to track two competing voices. The remaining challenge lies in modeling the mapping from observation to state space, required for the tracking. This is non-trivial because it requires linking the ’glimpsed’ observation with a continuous, multidimensional state space. We propose using a Mixture Density Network this mapping. Finally, we report a novel way of combining Glimpsed Periodicity Features, Particle Filtering and Mixture Density Networks for modeling attentive speaker tracking.

Kempinger, Thomas

• Subjektive Bewertungen von Zugvorbeifahrten nach geräuschoptimiertem Schienenschleifen
  G. Eberlei, C. Huth, M. Liepert, T. Kempinger and B. Asmussen
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts ”Geräuschoptimiertes Schienenschleifen” der DB Netz AG wird anhand von subjektiven Kriterien der Vorgang des instandhaltenden Schienenschleifens optimiert, um die nach dem Schleifvorgang üblicherweise vorhandenen Pfeifgeräusche bei Zugvorbeifahrten möglichst zu reduzieren. Hierzu wurden auf der DAGA 2018 bereits erste Ergebnisse der im Ausgangszustand durchgeführten Hörversuche präsentiert. Inzwischen wurde auf Basis der subjektiven Ergebnisse der Schleifvorgang angepasst und die modifizierten Verfahren in neuen Schleif- bzw. Messkampagnen dokumentiert. Die nun nach dem optimierten Schleifvorgang auftretenden Geräusche bei Zugvorbeifahrten werden wie im Ausgangshörversuch subjektiv beurteilt. Die Ergebnisse der Ausgangs- und Endbeurteilung werden im vorliegenden Beitrag dargestellt und erläutert.

Kettler, Frank

• Auditory Assessment of Echo during Double Talk and Double Talk Distortions
  S. Bleiholder, J. Reimes and F. Kettler
[Abstract]

Unrestricted double talk capability is one of the key features for acoustic echo cancellation in hands-free devices. Typically, this is one of the most challenging performance requirements to be arranged, e.g., between suppliers and car manufacturers. Usually it is desired to have residual echo components completely removed from the uplink signal, and minimizing unwanted attenuation, disruption or distortion of the near-end speech under double talk conditions at the same time. However, current test methodologies in several measurement specifications do not correctly reflect human double talk perception - but these tests are mandatory for homologation of vehicles in some countries (e.g., eCall). As a basis for the investigation of new perceptual based double talk models several auditory tests were conducted. Since it is intended to simultaneously cover echo disturbance and double talk distortions both were included. A third-party listening test design as per ITU-T P.831 including five-point DCR ratings on a MOS scale was selected. The tests were carried out in a narrowband, wideband and super-wideband context under different disturbance scenarios. Preliminary results of this study are discussed in this contribution and future work is outlined.

• Acoustic Performance Testing of ANC Headsets
  A. Sethi, S. Poschen and F. Kettler
[Abstract]

Active Noise Cancelling (ANC) headsets are quite popular today. They isolate the wearer from disturbing, tiring acoustic environment or workplaces and provide high music or speech playback quality at the same time. Additional features, such as talk-through capability, allow almost normal conversation with other persons in the vicinity of the user. These devices em-ploy very sophisticated signal processing which cannot be comprehensively characterized by noise attenuation or SNR improvement. The effectiveness of attenuation in non-stationary scenarios, the ANC influence on music playback, the perceptibility of the users own voice as well as conversational aspects (such as echo coupling between loudspeaker and microphone, microphone sensitivity, when linked via Bluetooth® to a mobile phone in an active phone call,...) are further parameters influencing the overall quality for the user. A set of acoustic performance tests is discussed, distinguishing the different use cases. Test results compare existing solutions on the market.

• Reproduction of Reverberation
  H.W. Gierlich, M. Schäfer, T. Ungerechts, B. Koppers, J. Reimes, S. Al Hares, C. Nelke and F. Kettler
[Abstract]

Many devices that employ microphones to pick up speech signals are used in a hands-free manner. This includes, e.g., phones in hands-free mode, group-audio terminals or smart speakers with speech recognition capabilities like Amazon Echo or Google Home. Since the distance between talker and device may range from centimeters up to meters, the microphone signals contain a significant amount of noise and reverberation. Testing of these devices requires a realistic reproduction of both the noise as well as the reverberation in a defined and reproducible manner. A background noise reproduction system is already available in ETSI TS 103 224 since 2014. An accompanying system for the reproduction of reverberation is described in the upcoming specification ETSI TS 103 557. This contribution presents the reproduction setup along with the necessary digital signal processing for a realistic reproduction of reverberant sound fields in a measurement chamber. A head and torso simulator is utilized in conjunction with an equalized eight-loudspeaker arrangement to add reverberation to arbitrary speech signals. The capabilities of the reproduction system are illustrated by a comparison of room acoustic parameters and measurements that were done with commercially available devices both in a reverberant room and in the corresponding reproduction.

• eCall Testing and Certification – Lessons Learned
  U. Müsch, F. Kettler, M. Lepage, A. Sethi and R. Serafimov
[Abstract]

eCall modules are mandatory today and speech communication between driver, respectively passengers in the vehicle involved in the accident and the emergency control center are ex-tremely helpful to judge the severity of a crash. This is considered in the Russian certification process, audio tests according to the GOST 33468 specification cover this and are mandato-ry for vehicle homologation. EU eCall refers to ITU-T P.1140, which highlights other parame-ter compared to the Russian GOST specification. Both specifications are applied in the auto-motive industry today, often simultaneously for the different markets. The contribution dis-cusses typical challenges and experiences gained from numerous audio tunings and homolo-gation tests with almost all kind of vehicle types. Some performance requirements in both specifications are challenging to meet (like double talk capability), as it could be expected. Other test cases lead to unexpected problems in practice. The specific ”Silent call” test from P.1140 requires different noise reduction settings compared to SNR tests in GOST, and can in general be hard to meet with specific, active microphone implementations.

Keuchel, Sören

• Validierung der Simulation von Fahrzeug-Lautsprecher-Systemen im hohen Frequenzbereich
  S. Keuchel, H. Lohmann, M. Ram, O. Zaleski and O. von Estorff
[Abstract]

Die Analyse und Simulation von Lautsprecher-Systemen in Fahrzeugen ist eine komplexe Problemstellung. Um eine Aussage über die Klangeigenschaften in einem frühen Entwicklungsstadium tätigen zu können, müssen verschiedene physikalische Disziplinen miteinander gekoppelt werden. Die Simulation beginnt beim Elektromagnetismus und wird von der mechanischen Abbildung gefolgt, die wiederum über die Membrangeschwindigkeit mit dem akustischen Modell in Verbindung steht. Hierbei können mitunter über 20 Lautsprecher gleichzeitig zum Einsatz kommen, die für die jeweils unterschiedlichen Frequenzbereiche ausgelegt werden. Eine grobe Einteilung erfolgt hierbei in den Tiefton-, Mittelton- und Hochtonbereich, wobei jeder der Bereiche unterschiedliche Schwierigkeiten für die Simulation aufweist. Der Fokus des vorgestellten Beitrags liegt auf dem hohen Frequenzbereich, der insbesondere durch die kurzen Wellenlängen große Anforderungen an die Akustiksimulation mit klassischen Diskretisierungsverfahren, wie zum Beispiel der Finite-Elemente-Methode oder der Boundary-Elemente-Methode, stellt. Um die Vorhersage im gesamten Frequenzbereich bis 20.000Hz zu erhalten, müssen entweder beschleunigte Verfahren, wie z.B. die Fast-Multipole-Methode, oder energetische Verfahren, wie die Energie BEM/FEM, eingesetzt werden. Ihre Gültigkeit soll anhand eines generischen PKW-Messaufbaus validiert werden. Neben der numerischen Herausforderung gibt es in diesem Bereich auch besondere Ansprüche an den Messaufbau, da nur kleine Änderungen in der Mikrofonposition durch die kurzen Wellenlängen zu erheblichen Unterschieden führen können.

• Beschleunigungsverfahren für die Energie-Boundary-Elemente-Methode
  M. Ram, S. Keuchel and O. von Estorff
[Abstract]

Die Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist ein etabliertes Verfahren zur Lösung akustischer Fragestellungen. Die zur Modellierung eines Problems erforderliche Zahl der Freiheitsgrade hängt sowohl von der Geometrie der untersuchten Struktur als auch vom betrachteten Frequenzbereich ab. Da die Systemmatrix des zu lösenden Gleichungssystems im Allgemeinen voll besetzt und nicht symmetrisch ist, wird der Speicherbedarf bei der Berechnung von Hochfrequenzproblemen sehr groß und limitiert den Anwendungsbereich auf niedrige bis mittlere Frequenzen. Einen Ansatz zur Erweiterung des Frequenzbereichs stellt die Energie-Boundary-Elemente-Methode (EBEM) dar. Durch den dabei vorgenommenen Übergang auf nicht phasenbehaftete energetische Zustandsgrößen wird die Korrelation zwischen betrachtetem Frequenzbereich und Elementgröße aufgehoben. Die Zahl der Freiheitsgrade wird dadurch bei der EBEM vorrangig durch die Komplexität der Geometrie bestimmt. Zur weiteren Reduktion der Rechenzeiten sowie zur Untersuchung von Strukturen mit sehr hoher geometrischer Komplexität soll ein Fast-Multipole-Algorithmus für die EBEM umgesetzt werden. Diese Klasse von Algorithmen besitzt ein großes Potential zur Aufwandsreduktion in der BEM. Unter anderem können Helmholtz- und Laplace-Probleme hiermit bereits sehr effizient gelöst werden. Die in der EBEM verwendeten Kernel erfordern jedoch eine Anpassung des Algorithmus. Im vorliegenden Beitrag wird die Entwicklung einer Fast-Multipole Formulierung der EBEM vorgestellt und anhand von Testbeispielen diskutiert.

Khan, Monir A.

• Spektrale Prominenz beeinflusst die Ausgeprägtheit psychoakustischer Empfindungsgrößen
  A. Oetjen, A. Lamichhane, M.A. Khan and S. van de Par
[Abstract]

Die wahrgenommene Ausgeprägtheit vieler psychoakustischer Empfindungsgrößen wie z.B. Rauigkeit, Impulshaftigkeit oder Schwankungsstärke hängt neben bestimmten Signalparametern auch vom Schalldruckpegel ab. Dies wurde in bisherigen Studien mit synthetischen Schallen untersucht und es wurden Modellvorstellungen zur Quantifizierung dieser Abhängigkeit entwickelt. Bei realen Geräuschen treten diese psychoakustischen Signalparameter jedoch oft nicht spektral isoliert auf, sondern sind oft in einem bestimmten Frequenzband ausgeprägt. Eine kleine Pegeländerung eines solchen Frequenzbands relativ zum benachbarten Band kann sehr großen Einfluss auf die Ausgeprägtheit einer Empfindungsgröße im Gesamtgeräusch haben. In diesem Fall wird die Ausgeprägtheit der Empfindungsgröße deutlich stärker vom Schalldruckpegel beeinflusst als es die Versuche mit synthetischen Geräuschen nahelegen. In einer Reihe von Hörversuchen wurden beispielsweise Modulationen nur auf ein bestimmtes Frequenzband in einem rosa Rauschen aufgeprägt. In einem nächsten Schritt wurde dann der Pegel des Frequenzbands leicht verändert. Diese Änderung der spektralen Prominenz des modulierten Bereichs bewirkte eine große Änderung der Empfindungsstärke der untersuchten Größen. Dieser Effekt lässt sich in vergleichbarer Form auch bei Fahrzeug- und anderen Umweltgeräuschen beobachten. Verschiedene Ansätze zur Interpretation der Hörversuchsdaten werden gezeigt und diskutiert.

Kiefer, Daniel A.

• Berechnung der vollständigen Dispersionscharakteristik von abstrahlenden Lambwellen mittels Variablentransformation
  D.A. Kiefer, M. Ponschab and S.J. Rupitsch
[Abstract]

Entlang einer Platte können sich unterschiedliche geführte mechanische Wellen ausbreiten, darunter sogenannte Lambwellen. Grenzt ein Fluid an die Platte an, so ändern sich im Allgemeinen die Ausbreitungseigenschaften dieser Wellen erheblich. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Energie von der Platte in das Fluid übergeht und dort eine akustische Welle anregt. Für Anwendungen ist häufig die Interaktion zwischen Platte und Fluid maßgeblich. Diese Interaktion kann als abstrahlende Lambwelle modelliert werden und führt zu einem nichtlinearen Eigenwertproblem, welches aus numerischer Sicht schwer zu lösen ist. In diesem Beitrag wird eine Variablentransformation vorgestellt, die das Problem auf ein polynomielles Eigenwertproblem zurückführt. Dies erleichtert das Lösen, da polynomielle Eigenwertprobleme durch Überführen in einen höherdimensionalen Zustandsraum als lineares Eigenwertproblem aufgefasst werden können. Für Letztere existieren hoch effiziente und robuste numerische Lösungsmethoden, die somit nach Anwenden der vorgeschlagenen Transformationen direkt zur Berechnung von abstrahlenden Lambwellen eingesetzt werden können. Im Gegensatz zu konventionellen Nullstellensuchverfahren findet die vorgestellte Methode zuverlässig alle Moden der fluidbelasteten Platte. Wie die resultierenden Dispersionskurven zeigen, können sich die Lösungen erheblich von denen der freien Platte unterscheiden. Die Ergebnisse wurden mit anderen Berechnungen verglichen und zeigen eine sehr gute Übereinstimmung.

• Berechnung der Auswirkung mechanischer Spannungen auf die Ausbreitung von Lamb-Wellen
  M. Ponschab, D.A. Kiefer and S.J. Rupitsch
[Abstract]

Mechanische Spannungen in einem Festkörper beeinflussen die Ausbreitung elastischer Wellen. Dieser nichtlineare Effekt wird als Akustoelastizität bezeichnet und wurde für Volumenwellen ausführlich behandelt. Seit einigen Jahren wird auch die Auswirkung auf die Ausbreitung geführter Wellen in üblicherweise eine Methode zur Nullstellensuche oder eine Finite-Elemente-Methode eingesetzt. Ein alternativer numerischer Ansatz zur Berechnung der Dispersion von Lamb-Wellen basiert auf der spektralen Kollokationsmethode. Dieses Verfahren konvergiert schneller als die anderen Methoden und ist unkompliziert zu implementieren. In diesem Beitrag werden geführte Wellen in einer mechanisch vorgespannten Platte modelliert und mittels spektraler Kollokationsmethode berechnet. Die resultierenden Änderungen der Phasen- und Gruppengeschwindigkeit stimmen sehr gut mit Literaturergebnissen überein und werden erörtert. Spannungsgradienten über die Plattendicke, wie sie beispielsweise durch Biegemomente hervorgerufen werden, bereiten bei der Modellierung Schwierigkeiten. Solche Spannungsgradienten wurden bisher durch Schichten mit homogener Spannung angenähert, wodurch Gradiententerme in den zugrunde liegenden Gleichungen vernachlässigt wurden. Wie der Einfluss von Biegemomenten auf die Wellenausbreitung einer Platte ohne diese Vereinfachung mit Hilfe der spektralen Kollokation berechnet werden kann, wird ebenfalls in diesem Beitrag vorgestellt.

Kim, Seonghyeon

• Evaluation of Sound Quality and Sound Design Strategy of the Outside Folding Mirror
  S. Kim and M.E. Altinsoy
[Abstract]

According to the increase the overall quality of the vehicle, the quality of customer actuated sounds also has become increasingly important. The folding mirror sound, which is one of customer actuated sounds, has less masking effect by driving sounds. Therefore, despite the low noise level, drivers may not be satisfied with the sound quality. The aim of this work is to identify sound quality factors which mainly contribute to customerës preference regarding the outside folding mirror. For this purpose, subjective evaluations were carried out and the sound quality index was developed through the statistical analysis. Next, noise source identification was carried out to reveal the contribution of motor excitation regarding sound quality. And then, development guideline in the viewpoint of the sound quality index, loudness and fluctuation term is suggested for improving sound quality.

• Smartphone-based Engine Sound Enhancing System
  S. Kim and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Nowadays, engine sound enhancement technologies have generally used to improve the sporty character of internal combustion engine sounds. This technique is generally based on a vehicle audio system. The audio amplifier or external controller has received the engine information via engine control unit and has generating engine sounds by using speakers in the cabin. In this work, we present the smartphone-based engine sound enhancing system that replaces the controller of the vehicle. Driving information of the vehicle was acquired through the wireless CAN-BUS communication device. And each order component sounds were synchronized the engine revolution and generated. The synthesized sound was reproduced considering the system delay and the transfer function of the cabin. The developed algorithm was implemented as a smartphone app that can also tune the volume and timbre.

Kirisits, Christian

• Baulärmregulative in Österreich – die Zulässigkeit von baubedingten Schallimmissionen in unterschiedlichen Materien
  C. Lechner and C. Kirisits
[Abstract]

In Österreich ist die Zulässigkeit von Schallimmissionen in der Regel durch unbestimmte Rechtsbegriffe und nicht durch Grenzwertregime geregelt. Dabei normiert der Gesetzgeber üblicherweise, dass unzumutbare Belästigungen und Gesundheitsgefährdungen vermieden werden müssen. Darüber hinaus gibt es zum Teil Verordnungsermächtigungen, womit detaillierte Festlegungen zu diesen grundsätzlichen Vorgaben erlassen werden können. Zwei rezente Verordnungen zeigen wie groß die Spanne der methodischen Zugänge zur Baulärmbegrenzung ist. Es sind dies die Bundesstraßen- Lärmimmissionsschutzverordnung - BstLärmIV (BGBl. II Nr. 215/2014), in der im 3. Abschnitt Regelungen für den baubedingten Schall enthalten sind. Dabei werden Schwellenwerte und Grenzwerte definiert, die Ermittlungsmethoden des baubedingten Schalls festgeschrieben sowie Minderungsmaßnahmen und objektbedingte Maßnahmen geregelt. Die zweite Regelung ist die Tiroler Baulärmverordnung (LGBl.Nr. 135/2016), welche für die Zulässigkeit von Baulärm auf Grenzwerte gänzlich verzichtet. Hier wird die Philosophie verfolgt, dass als Bauland gewidmete Grundstücke unter gewissen Rahmenbedingungen wie werktags unter tags und lärmarmen Baubetrieb unabhängig von den daraus resultierenden Immissionen Vortrag geht auf die Bestimmungen im Überblick ein und zeigt eine vergleichende Analyse der sehr unterschiedlichen Methoden.

Kirstein, Oliver

• Microphone arrays and distributed microphone arrays in a vehicle
  O. Kirstein
[Abstract]

New technologies like autonomous driving will enable more communication between all passengers in a vehicle like it is in a tram today. Communication within a vehicle requires the ability to capture speech from several locations under continuously changing noise environment. To improve algorithms the a priori knowledge of ”Who is talking?” is a good starting point.

This contribution is about ”How could speech been located within a vehicle and distinguished from not wanted sounds/noise?”.

Klärner, Matthias

• Strukturintensität bei Schalen-Volumen-Modellen mit skalierten Schichtdicken
  M. Klärner, S. Marburg and L. Kroll
[Abstract]

Für die Strukturintensität existieren Formulierungen zur Berechnung sowohl für Schalenmodelle aus den Elementschnittkräften und Knotengeschwindigkeiten als auch für Volumenmodelle aus den Elementspannungen und Knotengeschwindigkeiten. Die verschiedenen Ansätze werden demnach auch in unterschiedlichen Einheiten ausgewertet. Sowohl der Vergleich von Modellen unterschiedlicher Elementformulierungen als auch die gleichzeitige Anwendung von Schalen- und Volumenmodellen erfordern vergleichbare Berechnungsansätze. Daher wurden die Ansätze für Schalenmodelle um die Berücksichtigung der Dicke erweitert und mit den Volumenmodellen verifiziert. Weitere Untersuchungen erfolgten mit kombinierten Schalen-Volumen-Modellen von Kernverbunden, bei denen die schubweichen Kerne zur Verbesserung der Elementqualität in ihrer Dicke skaliert und die mechanischen Eigenschaften ähnlichkeitsbasiert angepasst wurden. Die Ähnlichkeitsbetrachtungen werden auch für die Strukturintensität vorgestellt.

Klages, Elin

• Untersuchung zur Approximation der Bathymetrie bei der Berechnung der Rammschallausbreitung in 3D
  J. Von Pein, E. Klages, S. Lippert and O. von Estorff
[Abstract]

Die Errichtung von Offshore-Infrastruktur, insbesondere der Ausbau der Offshore-Windenergie, führt in der Regel zum Eintrag von Rammschall in das Wasser, da die meisten Strukturen auf Pfahlgründungen basieren. Die resultierenden potentiell sehr hohen Schalldrücke können für marine Säugetiere schädlich sein.

Zur Vorhersage der Schallpegel sowie zur Abschätzung der Notwendigkeit von Schallschutzsystemen sind numerische Berechnungsmethoden notwendig. Da bei starken Änderungen der Bathymetrie die bei den gängigen Modellen angenommene Rotationssymmetrie nicht mehr gegeben ist, wird ein 3D-Modell entwickelt. Dieses basiert auf einem Parabolic Equations (PE) Ansatz mit einer split-step Padé Approximation in Azimut- und Tiefenrichtung. Als Startwerte für das PE-Modell werden die Ergebnisse eines detaillierten Finite-Elemente-Modells genutzt. Hierdurch ist auch die Berücksichtigung von Schallschutzmaßnahmen möglich. An realen Beispielen, die verallgemeinert als Canyon und als schiefe Ebene betrachtet werden können, wird gezeigt, inwieweit die Approximation der Bathymetrie Auswirkungen auf die berechneten Schallpegel hat. Dabei werden unterschiedliche Approximationen der realen Bathymetrie vorgenommen und die Schallpegel berechnet. Für eine bessere Einschätzung der 3D-Effekte geschieht dies mit Nx2D und 3D-Simulation. Da der Einfluss des Bodens bei der Nutzung von Schallschutzsystemen zunimmt, werden die Szenarien abschließend nochmals mit einem Schallschutzsystem berechnet und der Einfluss der Approximation der Bathymetrie auf die Schallpegel betrachtet.

• Primäre Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen durch Veränderung des Rammimpulses
  E. Klages, J. Von Pein, S. Lippert and O. von Estorff
[Abstract]

Zur Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen werden oftmals große Monopfähle in den Boden gerammt. Die Rammungen führen zu sehr hohen Schalldrücken im Wasser, durch die Meeressäuger und Fische gefährdet werden können. Die größer werdenden Abmessungen der in der Entwicklung befindlichen Offshore-Windturbinen verstärken dabei die Notwendigkeit von wirksamen Schallminderungsmaßnahmen. Neben den bereits vorhandenen, meist sekundären Schallminderungssystemen geraten immer mehr auch primäre Maßnahmen in den Fokus.

Ein Ansatz ist es hierbei, die Schallabstrahlung bei gleichbleibendem Energieeintrag durch gezielte geometrische und materielle Veränderung des Hammers zu verringern. Dafür ist es zunächst von Interesse, den Zusammenhang zwischen Impuls und Schallabstrahlung zu untersuchen. Anschließend kann der Hammer dann, im Hinblick auf die akustischen Eigenschaften und im Rahmen des technisch Möglichen, verbessert und angepasst werden.

In diesem Beitrag wird die Schallabstrahlung eines gerammten Pfahls untersucht. Darauf aufbauend werden Möglichkeiten zur Verringerung des Schalleintrages durch die Veränderung des Rammimpulses vorgestellt und diskutiert.

Klein, Florian

• Technical Requirements for a Personalized Auditory Reality
  K. Brandenburg, E. Cano, F. Klein, T. Köllmer, H. Lukashevich, A. Neidhardt, J. Nowak, U. Sloma and S. Werner
[Abstract]

At DAGA 2018, we introduced the concept of a Personalized Auditory Reality (PARty), a new research field that investigates methods for manipulation of acoustic surroundings. Within such an auditory reality, users would be able to freely move around, modify their acoustic scene by enhancing relevant sounds, suppressing irrelevant ones, or adding new ones. The perceived acoustic environment will follow the paradigm of augmented and mixed realities where sounds from actual surroundings are edited and combined with added sound sources. In order to accomplish the main tasks of PARty via a wearable device, a number of requirements need to be met. This contribution outlines necessary characteristics of both hardware and software components. We see, among others, the following questions: Which existing components and systems can be used? How do we measure the quality of prototypes? What computing power is available? A closer look is taken for some of the key components of a PARty system: Decomposing a real-world acoustic scene with the help of a small microphone array, real-time object classification and integration of virtual sound sources in the actual environment.

• Data set: Eigenmike-DRIRs, Kemar 45BA-BRIRs, RIRs and 360° pictures captured at five positions of a small conference room
  C. Schneiderwind, A. Neidhardt, S. Fichna and F. Klein
[Abstract]

A data set was created to study the position dependent perception of room acoustics in case of a small conference room. Binaural room impulse responses (BRIRs) were measured with KEMAR 45BA at 5 different potential listening positions. To keep the direct sound similar the Genelec 1030A two-way loudspeaker was always placed at a distance of 2.5m. In one condition, the loudspeaker was turned towards the listening position, in the other condition it was turned by 180^∘ to achieve an indirect reproduction with low direct sound energy. Furthermore, an mh acoustics Eigenmike was placed at each of the five listening positions and 32-channel directional room impulses responses (DRIRs) as well as an omnidirectional room impulse response (RIR) was captured where the center of the head was placed before. Additionally, 360^∘ visual footages were captured with a GoPro Omni spherical camera array to provide audiovisual impressions of the listening situation at the five positions. The data set is documented according to the new DEGA recommendation and is freely available for download.

Klein, Lisa

• Automatische Prüfung der Korrelation von Fluglärmereignissen – Einsatz Tiefer Neuronaler Netze zur Quellenidentifizierung
  T. Schenk, K. Schenk, K. Johannsen and L. Klein
[Abstract]

Für die sachgerechte Auswertung der Messdaten von Geräuschmessanlagen nach § 19a LuftVG ist ein außerordentlich hoher Aufwand erforderlich. Insbesondere zum Ausschluss von Fremdgeräuschen und für die sichere Zuordnung der Geräusche zu bestimmten Flugereignissen ist fast immer eine auditive Kontrolle der Geräuschaufzeichnungen erforderlich. Um diesen Aufwand zu verringern und gleichzeitig die Aussagesicherheit zu erhöhen wurde der Einsatz Tiefer Neuronaler Netze für den Zweck der automatisierten Identifizierung der Fluggeräusche anhand der gespeicherten Tonaufzeichnungen geprüft. Ziel der Entwicklung ist eine automatisierte Vorauswahl der aufgezeichneten Geräusche in zwei Klassen: ”sicheres Fluggeräusch” und ”zweifelhaftes Geräusch”. Der Aufwand für eine auditive Kontrolle ist dann nur noch auf die zweifelhaften Geräuschereignisse beschränkt. Das verwendete neuronale Netz wurde mit ca. 160.000 Geräuschaufzeichnungen (Start und Landung) zweier Messstationen (Flughafen Berlin-Tegel und Flughafen Berlin-Schönefeld) trainiert. Mit einem Trainingsdatensatz von ca. 90.000 Geräuschaufzeichnungen (Flug- und Fremdgeräusche) erfolgte dann eine Validierung der Funktionsfähigkeit des Netzes. Die Erkennungsleistung beträgt ca. 90% bei einer Falschakzeptanzrate von 5%. Hierbei ist das neuronale Netz in der Lage, zwischen Flugzeugen mit Strahltriebwerk und Turboprop-Triebwerk bzw. Helikoptern zu unterscheiden. Derzeitig findet eine Praxiserprobung des neuronalen Netzes bei den Berliner Flughäfen statt. Auf der Basis der hierbei messstellenabhängig erhobenen Daten soll die Erkennungsrate des Netzes weiter verbessert werden.

• Automatische Prüfung der Korrelation von Fluglärmereignissen
  K. Johannsen, T. Schenk, K. Schenk and L. Klein
[Abstract]

Verkehrsflughäfen sind nach §19a Luftverkehrsgesetz dazu verpflichtet eine Fluglärmüberwachungsanlage in der Umgebung des Flughafens zu betreiben. Hierbei müssen die Anforderungen der DIN 45643 Messung von Fluggeräuschen beachtet werden. Danach werden Lärmereignisse durch die Überschreitung einer individuell festgelegten Schwelle identifiziert. Dann findet mithilfe nichtakustischer Daten (Radarspuren/Flugtagebuch) eine Korrelation mit den Flugereignissen statt. Obwohl die Radarspuren eine gute automatische Zuordnung gewährleisten, ist eine manuelle Prüfung der Zuordnung für jedes einzelne Flugereignis in der Regel unverzichtbar. Zum Beispiel kann das Fluggeräusch durch Störgeräusche kontaminiert und damit für die Auswertung ungültig sein. Besonders an den für die Entgeltabrechnung herangezogenen Referenzmessstellen ist eine genaue manuelle Überprüfung unerlässlich.

Um den Aufwand der manuellen Prüfung reduzieren zu können und zukünftig auch eine zeitnahe Abrechnung der Einzelereignisse zur Berechnung der Entgelte zu gewährleisten, sollte eine automatische Prüfung der Lärmereignisse entwickelt werden. Hierzu wurde ein Set von Kriterien definiert, die auf Basis der akustischen Eigenschaften des Signals verdächtige Lärmereignisse identifizieren. Die Prüfungen wurden in die Fluglärmüberwachungssoftware der Flughäfen Tegel und Schönefeld implementiert. In dem Beitrag werden die ersten Ergebnisse aus der Praxis dargestellt und weitere Verbesserungsmöglichkeiten diskutiert. In einem zweiten (Poster)beitrag wird ein Kriterium (neuronale Netze) genauer betrachtet.

Kleinfeller, Nikolai

• Entwicklung eines Messverfahrens zur Bestimmung der Strukturintensität von dünnwandigen und gekrümmten Strukturen
  N. Kleinfeller, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

Im Rahmen eines DFG-Forschungsvorhabens wird ein neues Messverfahren entwickelt, um die Strukturintensität (STI) an beliebig gekrümmten und dünnwandigen Strukturen mit Hilfe der 3D-Scanning-Laservibrometrie messtechnisch erfassen zu können. Es ist das Ziel, die numerisch ermittelte STI an komplexen realen Strukturen, z. B. an einer Pkw-Ölwanne, mit der experimentell ermittelten STI abgleichen zu können. Zu diesem Zweck wird eine vollständige Prozesskette von der Aufnahme der Messdaten und deren Weiterverarbeitung bis zur eigentlichen Berechnung der Zielgröße STI entwickelt. Im Sinne einer steigenden Komplexität der zugrundeliegenden Strukturen werden zunächst beliebige Balken und darauf aufbauend beliebige Schalen betrachtet. Im Rahmen dieses Beitrags wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem sich die STI an beliebig gekrümmten und dünnwandigen Strukturen auf Basis von Verschiebungsdaten berechnen lässt. Es wird eine verschiebungsbasierte Formulierung der STI-Gleichung für beliebige Balken- und Schalenstrukturen gezeigt, die die Basis des Messverfahrens bildet. Anschließend wird auf die konkrete Umsetzung des Berechnungsansatzes eingegangen. Für eine Validierung der Berechnungsmethode werden die Ergebnisse mit STI-Verläufen aus numerischen Simulationen verglichen. Zum Abschluss des Beitrags wird auf die Grenzen und die erzielbare Genauigkeit der Berechnung eingegangen. Im nächsten Schritt ist das Messverfahren zu validieren, indem mit Hilfe eines 3D-Scanning-Laservibrometers gewonnene reale Messdaten zur Berechnung der STI verwendet werden.

Kleinhenrich, Christian

• Das C-Peak-Kriterium des Arbeitsschutzes im Vergleich zum Gehörgefährdungsindex des AHAAH-Modells
  C. Kleinhenrich, C. Hudasch and K.-W. Hirsch
[Abstract]

Seit der Integration des PRICEschen AHAAH-Modells (Auditory Hazard Assessment Algorithm for Humans) in den Standard MIL-STD-1474E kann dieses Verfahren als Stand der Technik für die Beurteilung des Gehörschädigungsrisikos beim Hören von hochenergetischen Schallimpulsen angesehen werden. Ausgehend von einem Schalldruckzeitverlauf am Eingang des menschlichen Gehörs, wagt das AHAAH-Modell den Versuch, die vollständige Übertragungskette bis hin zur Auslenkung der Basilarmembran in einem nicht-linearen elektro-akustischen Modell abzubilden. Dieses Modell offenbart, dass mitnichten reine Spitzenpegel oder der Energiegehalt alleinige Kenngrößen einer mitunter dauerhaften Schädigung des Gehörs sein dürfen. Die Signalform spielt eine bedeutende Rolle. Es entscheiden durchaus wenige Millisekunden Unterschied im Abstand von nacheinander eintreffenden Schallimpulsen (Direktschall und Reflexion beispielsweise), ob die Schutzmechanismen des Gehörs durch den Impuls überwunden werden, oder nicht. In diesem Beitrag wird der Frage nachgegangen, inwiefern eine Korrelation zwischen dem C-bewerteten Spitzenpegel des Arbeitsschutzes und dem durch das AHAAH-Modell prognostizierten Gehörschadenindex für ausgesuchte Signale besteht. Dabei wird mit in Betracht gezogen, dass die Messung ohrnaher, hochintensiver Schallimpulse noch eine messtechnische Herausforderung darstellt. Das Mikrofon und seine Kalibrierung bringen erheblichen Unsicherheiten ein. Es wird deshalb auch untersucht, in wie weit fehlerbehaftete Schalldruckzeitverläufe durch unsichere Kalibrierung im Hochdruckbereich, Bandbegrenzungen und Phasenverschiebungen Einfluss auf das C-Peak-Kriterium und den Gehörschadenindex haben.

• Zum Krümmungsradius in der DIN ISO 9613-2 – eine Analyse mit dem Schallwetter
  K.-W. Hirsch and C. Kleinhenrich
[Abstract]

Bei der anstehenden Überarbeitung der DIN ISO 9613 gibt es Bestrebungen, die in dieser wichtigen Norm für die Ausbreitungsrechnung von Gewerbe- und Industriegeräuschen bisher vorgegebene Konstante für den Krümmungsradius (5000 m) abstandsabhängig zu formulieren. Ziel ist es, die Immissionsprognosen mit dieser Norm ,genauerë zu machen. Der Krümmungsradius spielt im Kernverfahren der DIN ISO 9613-2 keine offensichtliche Rolle. Erst bei Dämpfungsbeiträgen durch Wald oder durch Bebauung beispielsweise wird er explizit wirksam. Nun soll er auch bei der Berechnung der Schirmgeometrie Eingang finden. Damit werden Kreisstrahlen möglicherweise mit abstandsabhängigen Krümmungsradien in das Kernverfahren der DIN ISO 9613-2 eingeführt Der Beitrag stellt eine statistische Analyse des Krümmungsradius auf der Basis des Schallwetters vor. Diese Analyse erlaubt belastbare Aussagen zu dieser Abstandsabhängigkeit. Dabei wird für alle schallausbreitungsgünstigen Stunden eines Jahres eine Kreisstrahlennäherung aus dem physikalischen Ausbreitungsmodell für geschichtete Atmosphären berechnet. Die ermittelte Verteilung dieser Krümmungsradien ist sowohl abstands- als auch winkelabhängig. Die Analyse kann eine Grundlage für die Einführung einer normgerechten Formulierung einer Abstandsfunktion für den Krümmungsradius sein. Es bleibt aber zu diskutieren, ob durch die Einführung dieser Abstandsabhängigkeit die Prognosen im Sinne des Immissionsschutzes tatsächlich um so viel ,genauerë werden, dass der steigendende Rechenaufwand zu rechtfertigen ist.

Klemm, Rolf

• Analyse und Lokalisation von Zahnbrüchen in mehrstufigen Getrieben mit Hilfe von vibroakustischen Signalen
  A. Beering, R. Klemm and K.-L. Krieger
[Abstract]

Getriebezahnbrüche sind einer der Hauptkostenfaktoren bei der Reparatur von mobilen Arbeitsmaschinen. Aus einem unerkannten Zahnbruch können weitere Folgeschäden bis hin zu Totalschäden des Getriebes und nachgelagerter Komponenten folgen, welche erhebliche Kosten und Ausfallzeiten der Maschine verursachen. Über den untersuchten Ansatz werden Zahnbrüche detektiert und lokalisiert, um fatale Folgeschäden frühzeitig zu vermeiden. Für die Auswertung werden unterschiedliche Getriebe mit synthetisch eingebrachten Zahnschäden an verschiedenen Zahnrädern untersucht. Verwendet werden piezoelektrische Körperschallwandler, um den im Getriebe entstehenden Körperschall, sowie ein Drehzahlsensor, um die Getriebedrehzahl zu erfassen und auszuwerten. Das Signal wird nach geeigneter Signalkonditionierung mit Hilfe einer Analyse der Einhüllenden bewertet. Dabei wird der Einfluss von Zahnbrüchen auf die Struktur des Signals im Zeit- und Frequenzbereich untersucht. Basierend auf den Resultaten der Spektralanalyse der Signaleinhüllenden, der Drehzahl und der Geometrie des Getriebes wird eine analytische Lokalisation und Bewertung des Schädigungsgrads durchgeführt.

Kletschkowski, Thomas

• Biegeschwingungen der Sportwaffen Florett, Degen und Säbel
  T. Kletschkowski
[Abstract]

Die Klingen der Sportwaffen Florett, Degen und Säbel können aus Sicht der Schwingungslehre als einseitig eingespannte, schlanke, biegeelastische Kontinua mit örtlich veränderlicher Massenbelegung und von der Glocke zur Spitze hin sinkendem Flächenträgheitsmoment (Verjüngen des Querschnitts) betrachtet werden. Letzteres unterscheidet sich bei allen Waffen bezüglich der horizontalen und vertikalen Achse. Das Gesamtgewicht aller Sportwaffen variiert zwischen 340g (Säbel) und 395g (Degen). Die Gesamtlänge aller Waffen beträgt ca. 105cm.

Die vorliegende Arbeit befasst sich insbesondere mit den ersten und zweiten Biegeeigenformen in horizontaler und vertikaler Richtung, die im Gefecht sowohl durch Klingenschlag, aber auch durch das plötzliche Abstoppen der Klingenbewegung angeregt werden können. Letzterer Fall ist insbesondere im Florett- und Degenfechten bedeutsam, um durch Schnippen Treffflächen auf dem Rücken (Florett) oder hinter der Glocke (Degen) zu erreichen, die einem direkten Stoß nicht zugänglich sind.

Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass die Grundbiegeschwingungen aller Waffen nahe 7Hz aufzufinden sind. Die zweite Biegeeigenform variiert - je nach Waffe - zwischen 23Hz und 28Hz. Die vorliegende Arbeit erläutert sowohl die Modellvorstellungen im Sinne der Schwingungslehre, als auch das experimentelle Vorgehen zur Bestimmung (mittels Anschlagen und Ausschwingen) und Visualisierung der Beigeeigenformen (mittels harmonischer Erregung) aller drei Waffen. Weiterhin werden Einflüsse von Nichtlinearitäten sowie Fragen der Dämpfung diskutiert.

Kling, Christoph

• Ein Labormesssystem zur Charakterisierung von Luftultraschallfeldern
  R. Schöneweiß, C. Kling and C. Koch
[Abstract]

Bei der Messung von luftgeleitetem Ultraschall sind gegenüber Hörschallmessungen besondere Anforderungen an das Messsystem zu berücksichtigen. Es ist ein großer Frequenzbereich abzudecken, um das primäre Ultraschallsignal mitsamt seiner möglichen Harmonischen zu erfassen. Die gesamte Messkette muss dabei die Detektion und Verarbeitung von hohen Frequenzen bis beispielsweise 100 kHz ermöglichen. Darüber hinaus führt die kurze Wellenlänge von Ultraschall zu einer ausgeprägten Richtwirkung. Gemeinsam mit möglichen Reflexionen und Streuungen ergibt sich ein fein strukturiertes Interferenzmuster. Zur Charakterisierung von Luftultraschallfeldern muss diesem durch eine entsprechende hohe räumliche Auflösung bei der Schalldruckpegelbestimmung Rechnung getragen werden.

Diese vorgenannten Aspekte finden in einem Labormesssystem der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Berücksichtigung. Das dreiachsige Scannersystem mit einem mehrkanaligen Mikrofonarray ermöglicht erstmalig die großvolumige Vermessung von Luftultraschall mit einer Auflösung im Submillimeterbereich.

Im Beitrag werden das Messsystem vorgestellt und repräsentative Ergebnisse der Schallfeldmessungen präsentiert.

• Messtechnische Charakterisierung hochintensiver fokussierter Luftultraschallfelder
  M. Liebler, C. Kling, A. Gerlach and C. Koch
[Abstract]

Hochintensive fokussierte Luftultraschallfelder werden heute beispielsweise zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks bei einer Gesteninteraktion oder zur Generierung räumlich lokaler Audioquellen eingesetzt, wobei nichtlineare Schallausbreitungseffekte genutzt werden. Solche Schallfelder stellen besondere Herausforderungen an eine messtechnische Charakterisierung. Die hohen Schalldrücke erfordern einen großen Pegeldynamikbereich und die durch nichtlineare Effekte erzeugten Harmonischen eine hohe Bandbreite der Messkette. Weiterhin treten durch die kleinen Wellenlängen und die Fokussierung räumlich stark variierende Schallfelder auf. Im vorliegenden Fall wurde ein 40kHz Trägersignal mit Hilfe eines Ultraschall-Arrays auf einen Fokuspunkt gebündelt. Es wurden unterschiedliche Mikrofontypen auf ihre Eignung zur Vermessung solcher Schallfelder hin untersucht und Einflussgrößen auf das Messergebnis ermittelt. Am Portalscanner der PTB erfolgte eine räumliche Charakterisierung des Ultraschallfeldes. Die Ergebnisse für unterschiedliche Mikrofone und Messaufbauten wurden miteinander verglichen und werden im Vortrag diskutiert. Auf Grund der nichtlinearen Ausbreitung der Schallwelle konnten im Fokusbereich Spitzenschalldruckpegel von über 160dB gemessen werden. Die Ermittlung der Schallfeldparameter solcher Schallfelder ist erforderlich, um bei praktischen Anwendungen die Exposition von Nutzern abschätzen zu können.

• Ultraschallpegelmesser für den praktischen Arbeitsschutz
  C. Kling, M. Wächtler and A. Wolff
[Abstract]

Bei der Durchführung von Lärmmessungen ist neben dem Hörschall auch zunehmend luftgeleiteter Ultraschall zu berücksichtigen. Die Zahl der Beschwerden über hochfrequenten Lärm nimmt vor allem an Arbeitsplätzen der Industrie ständig zu. Herkömmliche Schallpegelmesser sind für diesen Frequenzbereich und die Besonderheiten hochfrequenter Schallfelder nicht ausgelegt, insbesondere nicht für die Anwendung im Arbeitsschutz nach VDI 3766. Vor diesem Hintergrund wurde aus dem Programm der PTB zum Transfer metrologischer Technologie (TransMeT) ein Projekt zur ”Entwicklung eines Ultraschallpegelmessgerätes zum praktischen Einsatz im Arbeitsschutz” gefördert. Ein Prototyp für einen ultraschallfähigen Schallpegelmesser, der insbesondere an industriellen Arbeitsplätzen zum Einsatz kommen kann, wurde entwickelt und aufgebaut. Ziel war nicht die Entwicklung eines kommerziellen Systems, es sollten vielmehr die besonderen Anforderungen an ein solches Gerät herausgearbeitet werden. Für den Bau wurden ausschließlich kommerzielle Komponenten verwendet und mit einer eigenen Software ergänzt. Das Gesamtsystem wurde in Anlehnung an die Anforderungen an Schallpegelmesser nach DIN EN 61672 im Labor und auch auf die Verwendbarkeit im praktischen Einsatz geprüft. Der Vortrag wird auf die Entwicklung des Systems und auf die Besonderheiten von hochfrequenten Lärmmessungen im Arbeitsschutz eingehen.

• PTB-Kalibrier-Service für Luftultraschall
  S. Walther and C. Kling
[Abstract]

Luftschallmessungen bei hohen Frequenzen und im Ultraschallbereich werden immer häufiger, zum Beispiel im Arbeitsschutz. Allerdings fehlt diesen Messungen in der Regel die Rückführung. Daher hat sich die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) zur Aufgabe gemacht, einen Kalibrierservice für Mikrofone und Pegelmessglieder im Frequenzbereich 20 kHz bis 100 kHz anzubieten. Es zeigte sich, dass Kalibrierungen im Luftultraschallbereich deutlich schwieriger sind als im Hörschallbereich. Ursache hierfür ist unter anderem, dass in diesem Frequenzbereich die Quellen oft instabil und leise sind, während die Mikrofone unempfindlich sind und stark rauschen. Unter Berücksichtigung dieser Schwierigkeiten wurde nach dem Substitutionsprinzip ein sekundärer Messplatz aufgebaut, gestützt auf eine primäre Kalibrierung am dänischen Metrologieinstitut DFM. Erste Erfahrungen mit verschiedenen Prüflingen liegen bereits vor. So können nun an der PTB vom klassischen Kondensatormikrofon bis zum speziellen optischen Wandler Mikrofone und Pegelmessglieder verschiedener Bauart im Frequenzbereich bis zu 100 kHz im Freifeld kalibriert werden.

Klippel, Wolfgang

• Optimiertes Tiefton-Lautsprechersystem für automobile Anwendungen
  D. Olszewski and W. Klippel
[Abstract]

Tieftonlautsprecher im Automobil sind dem intensiven Spannungsfeld zwischen akustischen Anforderungen, Designansprüchen und Bauraumbeschränkungen ausgesetzt: Auf der einen Seite wird eine hochperformante Bass- und Grundtonwiedergabe gefordert, welche entsprechende Anforderungen hinsichtlich Bauraum und Positionierung stellt. Auf der anderen Seite jedoch wird der geforderte Bauraum beschränkt durch Anforderungen benachbarter Einbauten, während die Einbauposition selbst zusätzlich durch Vorgaben des Interieur-Designs mitbestimmt wird. Die Summe dieser Anforderungen führt oft zu einer suboptimalen akustischen Performanz. In dieser Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, das mittels nichtlinearer adaptiver Regelung den verzerrungsarm nutzbaren Bereich der Membranauslenkung eines Lautsprecherchassis so erweitert, dass der Einsatz eines Chassis mit geringerer Membranfläche und geringerem benötigten Einbauvolumen bei Beibehaltung der akustischen Parameter ermöglicht. Gleichzeitig wird die Einbettung dieses Verfahrens in eine verteilte Systemarchitektur vorgestellt, welche eine effiziente Implementierung sowie eine flexible Integration in die Entertainment-Infrastruktur des Fahrzeugs ermöglicht. In Summe wird die Realisierung eines automobilen Tiefton-Lautsprechersystems ermöglicht, das aufgrund seiner reduzierten Bauraumanforderungen einen höheren Freiheitsgrad in seiner Positionierung erlaubt. Somit wird beispielsweise eine effiziente Ankopplung an raummoden-optimierten Arbeitspunkten ebenso ermöglicht wie die Höherpositionierung des Chassis im Sinne einer besseren Bühnenabbildung, wenn zusätzlich auch Mitteltonanteile wiedergegeben werden sollen.

Knabe, Sebastian

• Adaptives Beamforming als Teil einer klassischen SONAR-Signalverarbeitungskette
  S. Knabe and J. Reermann
[Abstract]

Die meisten SONAR-Signalverarbeitungsketten wie beispielsweise die Breitbanddetektion, die Pulsdetektion und die Schmalbanddetektion basieren auf der Analyse von Zeitbereichssignalen. Diese werden in der Regel zuvor einer Richtungsbildung (engl. beamforming, BF) unterzogen. Die Performance der Signalverarbeitungsketten ist folglich durch die Qualität dieser Vorverarbeitung limitiert. Ein konventioneller Delay-and-Sum BF-Ansatz ist begrenzt im Sinne der Verbesserung des Signal-zu-Rausch-und-Störungsverhältnisses (engl. signal-to-noise-plus-interference ratio, SNIR) oder der Zieltrennungsfähigkeit. Adaptive Richtungsbildung (engl. adaptive beamforming, ABF) hingegen kann eine verbesserte Performance erzielen und ist das Mittel der Wahl für Breitbanddetektionen (BDT).

ATLAS ELEKTRONIK GmbH hat einen ABF entworfen, der nicht nur Spektren für die Breitbanddetektion mit einer geringen zeitlichen Auflösung berechnet, sondern ebenfalls entsprechende Zeitbereichssignale bereitstellt. Fokus liegt hierbei auf den Erhalt der vorteilhaften Eigenschaften des ABFs und der Anwendbarkeit von empfindlichen Schmalbandanalysen, wie z.B. Low Frequency Analysis and Recording (LOFAR) oder Detection of Envelope Modulation on Noise (DEMON).

In diesem Paper wird die Generierung der Zeitbereichssignale vorgestellt. Die Eigenschaften des Ansatzes werden anhand von Simulationen und Seedaten diskutiert.

Kniesburges, Stefan

• Akustische Charakterisierung eines gemittelten Vokaltraktmodells basierend auf den MRT-Daten professioneller Tenöre
  J. Probst, A. Lodermeyer, M. Echternach, S. Kniesburges and S. Becker
[Abstract]

Für die Formung von Stimme ist der menschliche Vokaltrakt verantwortlich. Durch seine Resonatoreigenschaften filtert er das von der Stimmlippenschwingung induzierte Rohsignal und erzeugt so, je seiner nach Form, die unterschiedlichen Laute der menschlichen Stimme. Um den Einfluss des Vokaltrakts auf die Stimmgebung zu untersuchen, werden seine akustischen Eigenschaften charakterisiert. Basierend auf den Daten bildgebender Verfahren konnten so bereits unterschiedliche Laute in numerischen und experimentellen Modellen nachgebildet werden. Bedingt durch die Geometriegewinnung mittels bildgebender Verfahren liegen jedoch nur individuelle Datensätze und somit auch Modelle individueller Vokaltrakte vor. Um den Einfluss des Vokaltrakts auf die Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion der Phonation zu untersuchen, ist jedoch ein Modell nötig, das keine starken individuellen Einflüsse aufweist. Dies wird durch eine Mittelung über sechs vereinfachte individuelle Vokaltraktgeometrien basierend auf den MRT-Aufnahmen professioneller Tenöre realisiert. Die akustischen Eigenschaften des erzeugten Modells werden dann in einem experimentellen Aufbau mit künstlichen Stimmlippen untersucht. Die Validierung des Modells anhand von Gesangsaufnahmen der Tenöre zeigt, dass die akustischen Eigenschaften und der vorgegebene Vokalklang reproduziert werden. Der vorgestellte gemittelte Vokaltrakt ist also dazu geeignet, in zukünftigen, detaillierteren Untersuchungen den Einfluss des Vokaltrakts auf die Phonation zu ergründen.

Knobloch, Karsten

• Liner mit flexiblen Strukturen zur verbesserten Schalldämpfung
  K. Knobloch, F. Bake and L. Enghardt
[Abstract]

Passive Schalldämpfung in Form von Linern ist an Flugzeugtriebwerken von immenser Bedeutung. Sowohl im Einlauf als auch im Nebenstromkanal und zum Teil auch im Heißgasbereich kommen Liner zum Einsatz, um dominierende tonale Komponenten zu reduzieren und Breitbandlärm effizient zu verringern. Für zukünftige Flugtriebwerke ist eine weitere Erhöhung der Dämpfungswirkung sowohl für tiefe Frequenzen als auch im Breitband-Bereich erforderlich.

Das neue ”FlexiS”-Linerkonzept nutzt die Zellstruktur bisheriger Liner und ersetzt Teile der steifen Grundstruktur durch flexible Elemente. Diese flexiblen Strukturen weisen dabei gleichzeitig eine materialinhärente Dämpfung auf, so dass zwei zusätzliche Mechanismen zur Umwandlung der akustischen Energie genutzt werden: die Anregung der flexiblen Elemente zur Schwingung und die direkte Umwandlung in Wärme durch die Materialdämpfung. Umfangreiche Versuche wurden an mehreren Prototypen durchgeführt. Durch eine Anordnung im Strömungsakustikkanal DUCT des DLR-Berlin mit jeweils 5 Mikrofonen stromauf und stromab der Liner-Prototypen wurde die Dissipation der eingestrahlten akustischer Energie bestimmt. Abhängig vom Material der flexiblen Elemente zeigt sich eine Veränderung der Dämpfungswirkung. Es wurde durchgehend eine Vergrößerung der Dämpfung bei tiefen Frequenzen gefunden, teilweise auch eine Erhöhung der Gesamtdämpfung. Dieser Effekt tritt mit und ohne Überströmung gleichermaßen auf. Detail-Untersuchungen der schwingenden Strukturen geben Informationen über die Vorgänge im Zellinneren und der Auslenkung der Struktur selbst.

Kob, Malte

• Investigations on the directivity of string instruments using a bowing machine
  N. Flipo, T. Grothe and M. Kob
[Abstract]

String instruments exhibit a complex directivity which is not precisely referenced in the literature or often represented with a low spatial or frequency resolution. The goal of the bowing machine presented here is to provide a stable, realistic excitation for repeated captures of directivity measurements on string instruments. The instrument is excited by a bow mounted on a linear actuator which allows to obtain more reproducibility than measurements with real musicians and more precise results than by using other ways of excitation (rosin disc, shaker on the bridge, hammered or plucked stings...). By mounting the instrument together with the bowing machine on a 3D turntable we have studied the directivity of a violin in every direction with small angle steps. The setup has been used until now to study the directivity of a violin but could be adopted to study other string instruments.

Vortrag bevorzugt, evtl. Beitrag in Session ”Open Science” mit Live-Demonstration des Anregemechanismus

• Softwaregestützte Entwicklung von Gestaltungskonzepten für Musikübungsräume
  I. Oshkai, S. Schwickert and M. Kob
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die Entwicklung von Gestaltungskonzepten für Übungsräume eines Musikinternats erläutert. Der Übungsraum stellt für die Kinder und Jugendliche, die über 4 Stunden täglich musizieren, ein Werkzeug zum erfolgreichen Lernen und Üben der musikalischen Inhalte dar. Er ist somit ein wesentlicher Einflussfaktor für die Persönlichkeitsbildung der begabten Jungstudierenden. Das besondere Augenmerkmal bei der Gestaltung der kleinen Übungsräume richtet sich auf das Zusammenspiel der Raumakustik und der Architektur, das ermöglicht, das Üben zu einem Ereignis für die Kinder zu machen. Die Gegenüberstellung und die Kombination der relevanten theoretischen Grundlagen der Raumakustik und der aus einer raumakustischen Analyse der Bestandsübungsräume der Musikhochschule gewonnen Kenntnisse führen zur begründeten Formulierung der optimalen akustischen Qualitätskriterien für die kleinen Übungsräume. Es werden die gestaltete Geometrie, Atmosphäre und Akustik der Räume des neugeplanten Musikinternats vorgestellt und anschließend die Ergebnisse der softwaregestützten Simulation der Raumakustik in Bezug auf Erfüllung der gestellten Anforderungen diskutiert.

Koch, Alexander W.

• Membranlose optische Mikrofone – Schallmessung mittels differentieller Interferometrie
  M. Hoffmann, A. Stemplinger, D. Amplatz and A.W. Koch
[Abstract]

Membranlose optische Mikrofone (MeoM) werden durch den technischen Fortschritt in der Halbleiter-Technologie immer attraktiver, da zum einen wichtige elektrische Komponenten rauschärmer werden und zum anderen die Kosten der Bauteile und der Lichtquellen abnehmen.

MeoMs weisen gegenüber klassischen Membranmikrofonen den Vorteil auf, dass die Frequenzbandbreite nur von der Auswerteelektronik abhängt. Da der Messaufbau statisch ist, entfällt zudem die Rückwirkung einer Membran auf das Schallfeld.

Schallwellen können als Schwankungen in der Dichte der Luft aufgefasst werden. Die Dichte verhält sich proportional zum Brechungsindex der Luft. Mittels unterschiedlicher interferometrischer Aufbauten sowie einer speziell konzipierten elektrischen Verstärkerschaltung lassen sich Schwankungen im Brechungsindex, d.h. Schallwellen messen.

Starke Schwankungen des Arbeitspunktes des interferometrischen Aufbaus aufgrund von Druck- und Temperaturdrifts führten während der Laborversuche zu starken Schwankungen in der Empfindlichkeit des Messsystems. Diese konnten jedoch mittels eines Zweistrahlaufbaus in erster Näherung kompensiert werden, sodass Schallmessungen mit einer konstanten Systemempfindlichkeit erfolgen konnten.

Es werden neben den aktuellen Forschungsergebnissen potentielle Einsatzfelder für MeoMs sowie der Einsatz von differentieller Schallmesstechnik diskutiert.

• Kammfilterverhalten bei differentiellen akustischen Messungen mittels eines membranlosen optischen Mikrofons
  A. Stemplinger, D. Amplatz, M. Hoffmann and A.W. Koch
[Abstract]

Neue Anforderungen in der akustischen Messtechnik führen zur Entwicklung von rückwirkungsfreien Mikrofonen, die auf der interferometrischen Optik basieren. Untersucht wird das Übertragungsverhalten eines membranlosen optischen Mikrofons (MeoM) in einer Michelson-Konfiguration. Dafür wird das Prinzip einer differentiellen Messmethode theoretisch betrachtet und mittels Simulationen validiert. In besonderem Fokus steht der geometrische Aufbau des Systems, dessen Auswirkungen sowohl im Zeit- als auch Spektralbereich zu charakteristischen Eigenschaften führen. Die Ergebnisse werden mit Messungen an einem realen Aufbau verglichen. Die Strahlarme eines modifizierten Michelson-Aufbaus liegen parallel auf einer horizontalen Ebene. Ein Schallimpuls führt zu einer Intensitätsschwankung im Interferometer, wenn dieser durch einen Strahlarm hindurchtritt. Im Messsignal erkennt man den Durchtritt anhand eines Impulses für jeden Strahlarm. Aufgrund des differentiellen Verhaltens des Interferometers sind die Impulse im Messsignal entgegengerichtet. Treffen die Wellenfronten zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf die Strahlen, so sind beide Impulse um den Laufzeitunterschied verschoben. Das Verhalten ist charakterisiert durch eine spektrale Übertragungsfunktion mit periodischen Überhöhungen und Einbrüchen in der Amplitude. Diese Periodizität konnte theoretisch sowie in Simulation und Messung reproduziert werden. Sie gleicht in ihrer Form der Kennlinie eines Kammfilters. Durch die Kenntnis der Auswirkungen des geometrischen Aufbaus auf das Übertragungsverhalten ergibt sich die Möglichkeit, das MeoM auf das zu messende Frequenzspektrum abzustimmen.

Koch, Christian

• Ein Labormesssystem zur Charakterisierung von Luftultraschallfeldern
  R. Schöneweiß, C. Kling and C. Koch
[Abstract]

Bei der Messung von luftgeleitetem Ultraschall sind gegenüber Hörschallmessungen besondere Anforderungen an das Messsystem zu berücksichtigen. Es ist ein großer Frequenzbereich abzudecken, um das primäre Ultraschallsignal mitsamt seiner möglichen Harmonischen zu erfassen. Die gesamte Messkette muss dabei die Detektion und Verarbeitung von hohen Frequenzen bis beispielsweise 100 kHz ermöglichen. Darüber hinaus führt die kurze Wellenlänge von Ultraschall zu einer ausgeprägten Richtwirkung. Gemeinsam mit möglichen Reflexionen und Streuungen ergibt sich ein fein strukturiertes Interferenzmuster. Zur Charakterisierung von Luftultraschallfeldern muss diesem durch eine entsprechende hohe räumliche Auflösung bei der Schalldruckpegelbestimmung Rechnung getragen werden.

Diese vorgenannten Aspekte finden in einem Labormesssystem der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Berücksichtigung. Das dreiachsige Scannersystem mit einem mehrkanaligen Mikrofonarray ermöglicht erstmalig die großvolumige Vermessung von Luftultraschall mit einer Auflösung im Submillimeterbereich.

Im Beitrag werden das Messsystem vorgestellt und repräsentative Ergebnisse der Schallfeldmessungen präsentiert.

• Messtechnische Charakterisierung hochintensiver fokussierter Luftultraschallfelder
  M. Liebler, C. Kling, A. Gerlach and C. Koch
[Abstract]

Hochintensive fokussierte Luftultraschallfelder werden heute beispielsweise zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks bei einer Gesteninteraktion oder zur Generierung räumlich lokaler Audioquellen eingesetzt, wobei nichtlineare Schallausbreitungseffekte genutzt werden. Solche Schallfelder stellen besondere Herausforderungen an eine messtechnische Charakterisierung. Die hohen Schalldrücke erfordern einen großen Pegeldynamikbereich und die durch nichtlineare Effekte erzeugten Harmonischen eine hohe Bandbreite der Messkette. Weiterhin treten durch die kleinen Wellenlängen und die Fokussierung räumlich stark variierende Schallfelder auf. Im vorliegenden Fall wurde ein 40kHz Trägersignal mit Hilfe eines Ultraschall-Arrays auf einen Fokuspunkt gebündelt. Es wurden unterschiedliche Mikrofontypen auf ihre Eignung zur Vermessung solcher Schallfelder hin untersucht und Einflussgrößen auf das Messergebnis ermittelt. Am Portalscanner der PTB erfolgte eine räumliche Charakterisierung des Ultraschallfeldes. Die Ergebnisse für unterschiedliche Mikrofone und Messaufbauten wurden miteinander verglichen und werden im Vortrag diskutiert. Auf Grund der nichtlinearen Ausbreitung der Schallwelle konnten im Fokusbereich Spitzenschalldruckpegel von über 160dB gemessen werden. Die Ermittlung der Schallfeldparameter solcher Schallfelder ist erforderlich, um bei praktischen Anwendungen die Exposition von Nutzern abschätzen zu können.

Köllmer, Thomas

• Technical Requirements for a Personalized Auditory Reality
  K. Brandenburg, E. Cano, F. Klein, T. Köllmer, H. Lukashevich, A. Neidhardt, J. Nowak, U. Sloma and S. Werner
[Abstract]

At DAGA 2018, we introduced the concept of a Personalized Auditory Reality (PARty), a new research field that investigates methods for manipulation of acoustic surroundings. Within such an auditory reality, users would be able to freely move around, modify their acoustic scene by enhancing relevant sounds, suppressing irrelevant ones, or adding new ones. The perceived acoustic environment will follow the paradigm of augmented and mixed realities where sounds from actual surroundings are edited and combined with added sound sources. In order to accomplish the main tasks of PARty via a wearable device, a number of requirements need to be met. This contribution outlines necessary characteristics of both hardware and software components. We see, among others, the following questions: Which existing components and systems can be used? How do we measure the quality of prototypes? What computing power is available? A closer look is taken for some of the key components of a PARty system: Decomposing a real-world acoustic scene with the help of a small microphone array, real-time object classification and integration of virtual sound sources in the actual environment.

Költzsch, Peter

• Akustik in der 'Schule von Athen'
  P. Költzsch
[Abstract]

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geändert

Körper, Steffen

• DIN 4109 und der Schutz gegen Außenlärm
  S. Körper
[Abstract]

Die DIN 4109 ”Schallschutz im Hochbau” wurde zunächst im Jahr 2016 überarbeitet herausgegeben. 2018 wurden zwei Teile geändert und neu veröffentlicht. Dabei wurden insbesondere Änderungen zum baulichen Schallschutz gegenüber Außenlärm vorgenommen. Ein wesentliches Defizit der alten DIN 4109 aus dem Jahr 1989 war der unzureichende Schutz in Gebäuden vor nächtlichem Lärm. Für den Erhalt der psychomotorischen Leistungsfähigkeit und Gesundheit ist ungestörter Schlaf in ausreichender Dauer von zentraler Bedeutung. Für die Ermittlung der erforderlichen Außenschalldämmung von Gebäuden müssen daher seit 2016 die maßgeblichen Außenlärmpegel in der Nachtzeit berücksichtigt werden. In vielen Fällen geht damit eine Verschärfung der Anforderungen an die Außenbauteile im Vergleich zur DIN 4109:1989 einher. Aufgrund zahlreicher Einsprüche zu einer mit der Änderung von 2018 eingeführten pauschalen Minderung des maßgeblichen Außenlärmpegels von Schienenverkehrsgeräuschen um 5 dB, hat der Ausschuss der DIN 4109 einen Arbeitskreis eingerichtet, der sich mit den Fragen rund um das Thema Außenlärm intensiv beschäftigt. Der vorliegende Beitrag zeigt die Fortschritte aber auch die verbliebenen und neuen Problembereiche der aktuellen Norm DIN 4109:2018 zum Thema Außenlärm auf.

Kohnen, Michael

• Loudness differences between different reproduction techniques
  M. Kohnen and M. Vorländer
[Abstract]

Virtual acoustics and especially acoustic augmented reality do need acoustic calibrated outputs to match the expectations of the user. Furthermore, they need to provide a physical realism when used to investigate the influence of sound on the human being and behavior. Though in theory each reproduction method can be assumed to reproduce a perfect representation of the intended virtual source or field they each suffer from uncertainties or non-ideal elements in the reproduction chain. Measuring these influences cannot provide a sufficient perceptual evaluation. Consequently, a listening test was conducted to match different reproduction techniques (CTC, VBAP, HOA) to each other in terms of loudness.

• Generation of Architectural Designs Using Soundscapes: an Educational Case Study
  J. Llorca, M.S. Engel, M. Kohnen, J. Fels and M. Vorländer
[Abstract]

Architectural design process contains a crucial stage called ”insight”, in which the vital creative phase of the design process begins. Additionally, ”design fixation”, or simply designing from external stimuli, has been one of the most common methods to approach this phase. Sound as external stimuli for designing, has been used in many historical cases. However, it has never been considered as a design engine for inhabited interior environments. For this reason, some experiments were taken designing from a soundscape. This paper will present an educational experience at Faculty of Architecture in RWTH Aachen University. The main features -such as active learning process, project-based workshop or decodification of spatial perception- will be highlighted.

• Sound field reproduction using the Lasso and OMP method with fixed directivity loudspeakers
  B. Du, M. Kohnen and M. Vorländer
[Abstract]

A spherical array of loudspeakers is usually installed in sound field reproduction system. For these systems, the loudspeaker signal design is traditionally relied on least-squares(LS) and high-order Ambisonics (HOA) methods. In some cases of sound incidence to the sweet spot, the desired sound field comes only from one or a small number of sources. Taking this sparsity into consideration, as a result, the desired sound field can be reproduced when only a small number of loudspeakers in the spherical array are activated. In this paper, the performance of the least-absolute shrinkage and selection operator (Lasso) and orthogonal matching pursuit (OMP) are compared with the LS method. Simulation results were investigated to evaluate the performance differences between the Lasso and OMP method with the LS method. Furthermore the effect of using fixed directivity loudspeakers were evaluated in terms of simulation.

Kokott, Alexander

• Entwicklung einer Körperschallbarriere auf Basis der Strukturintensität: Teil 2
  A. Kokott, T. Haase and H.P. Monner
[Abstract]

Die Übertragung von Körperschall über Transmissionspfade in beispielsweise Innenräume von Fahrzeugen oder Flugzeugen stellt eine häufige Lärmquelle dar. Bestehende Konzepte zur Schwingungsberuhigung zielen auf die Reduktion der Vibration in Form der Schnelle- oder Beschleunigungssteuerung, führen jedoch nur zu lokaler Beruhigung der Struktur und nicht zur Unterbindung der Transmission von Körperschall. Die Messung und Steuerung dieser Körperschalltransmission in Form der Strukturintensität stellt in der Literatur eine effektive Möglichkeit dar, die Energieübertragung zu reduzieren und somit eine globale Beruhigung zu erreichen. In dieser Studie wird die Strukturintensitätsmessung und -steuerung für den zweidimensionalen Fall bis zu einer Anregungsfrequenz von 1kHz mithilfe eines 2D-Arrays aus Beschleunigungssensoren betrachtet und die Effektivität möglicher Vereinfachungen hinsichtlich Sensorzahl und Arrayausrichtung untersucht. Dabei werden die notwendige Anzahl von Sensoren für ein Array sowie die Anzahl und Positionen (Fernfeld, Nahfeld) der Messstellen bestimmt. Als Basis dient die numerische Ermittlung des Strukturintensitätsflusses mithilfe der FEM. Dabei zeigt sich eine hinreichende Genauigkeit der Messungen unter Nutzung finiter Differenzen. Weiterhin wird experimentell die Reduktion der Strukturintensität unter Anwendung verschiedener Sensorkonzepte und Sensortypen für den eindimensionalen Fall bei (multi-)tonaler sowie breitbandiger Anregung bis 1kHz gezeigt. Die Ergebnisse aus der Literatur konnten dabei weitestgehend bestätigt werden.

Kollmannthaler, Meike

• Kombinierte Bewertung von Luft- und Körperschallverhalten von Leichtbau-Karosseriebauweisen
  M. Kollmannthaler, F. Sperber, D. Jansen and S.C. Langer
[Abstract]

Bei der Entwicklung von Premiumsportwagen spielt Leichtbau aufgrund hoher Anforderungen sowohl bezüglich Fahrdynamik als auch Effizienz eine große Rolle. Darüber hinaus müssen insbesondere die Sportlimousinen, wie zum Beispiel der Porsche Panamera, hohen Komfortansprüchen der Kunden gerecht werden. Die Anforderungen an den akustischen Komfort sind oftmals gegenläufig zu den Leichtbaubestrebungen, da masseintensivere Bauweisen tendenziell die akustischen Eigenschaften, wie beispielsweise das Schalldämm-Maß, verbessern. Die unterschiedlichen Entwicklungszeitpunkte von Karosseriebauteilen, Interieurkomponenten und Akustik-Erprobung im Fahrzeugentwicklungsprozess verkomplizieren die Lösung des Zielkonflikts zusätzlich. Zudem wird eine kombinierte Bewertungsmöglichkeit für Leichtbau und Akustik in der frühen Phase des Fahrzeugentwicklungsprozesses gesucht. Mit dem Ziel, das bestgeeignete Material für einen optimalen Kompromiss zwischen Leichtbau und Akustik zu finden, werden konventionelle und neuartige flächige Karosseriewerkstoffe hinsichtlich ihrer Körper- und Luftschalleigenschaften untersucht. Da an den meisten Karosserieflächen eine kombinierte Luft- und Körperschallanregung vorherrscht, werden dieselben plattenförmigen Proben zum einen auf ihre Körperschalleigenschaften und zum anderen in einem Fensterprüfstand auf ihr Schalldämm-Maß untersucht. Die Erkenntnisse über die Materialien und die Bewertungsmöglichkeit werden auf reale flächige Karosseriebauteile, wie beispielsweise ein Gepäckraumbodenblech übertragen. Abschließend wird eine Bewertungssystematik erarbeitet, die eine kombinierte Bewertung von Masse, Kosten, Körper- und Luftschalleigenschaften und damit eine fundierte Material- und Wandstärkenfestlegung in der frühen Phase des erlaubt.

Kollmeier, Birger

• The PIRATE: An anthropometric earPlug with exchangeable microphones for individual reliable acquisition of Transfer functions at the ear canal entrance
  F. Denk, F. Brinkmann, A. Stirnemann and B. Kollmeier
[Abstract]

Measurements of Head-Related Transfer Functions and Headphone Transfer Functions require positioning a microphone at the (conventionally blocked) ear canal entrance. The common approach is to modify foam earplugs or silicone domes that are easily inserted into different ears to accommodate a microphone. However, the soft tissue results in a poorly defined fit in the individual ear, as well as a poor stability and repeatability between insertions. The best option would be individually made earplugs, which are, however, expensive and tedious to make. We present an open design of anthropometric earplugs for measurements at the blocked ear canal entrance that provide a deep, tight and reproducible fit in virtually all human ears. The outer shape is available in 5 sizes and was designed based on the statistical analysis of several hundred ear canal scans. The earplug design includes a recess to accommodate a MEMS microphone. Thus, the same microphone can be conveniently used in different earplugs without losing any accuracy, and the microphone can be removed for calibration. The 3D models are made freely available. From these, the earplugs can be 3D printed in silicone with only minor manual working steps necessary.

• Spatial-temporal integration of speech reflections
  J. Rennies-Hochmuth, A. Warzybok, T. Brand and B. Kollmeier
[Abstract]

In reverberant rooms speech is reflected at boundaries and objects and superimposes with the direct sound, thus creating a complex pattern of temporally delayed, spectrally modified and spatially distributed copies of the direct sound. The fundamental assumption of standard measures and models employed to predict speech intelligibility is that reflections arriving briefly after the direct sound can be integrated and are, hence, useful for speech intelligibility, while reflections arriving later than about 50 to 100 ms after the direct sound are detrimental. This assumption was challenged in a series of experiments within this study by systematically varying the energetic, temporal and binaural properties of direct sound, the reflections, and a stationary noise masker. Speech reception thresholds were measured in normal-hearing listeners. In conditions where either energy or binaural information favor the early components of the room impulse response (RIR), the data confirm that adding reflections with delays beyond a critical time window cannot be perfectly integrated. However, in conditions where the later RIR components are favorable in terms of energy or binaural information, the auditory system appears to ignore the early components and exploit the late components instead. This cannot be modeled by any current speech intelligibility prediction models.

• Calibration of a mobile hearing aid prototype and its validation: Towards transparent listening with commodity hardware
  M. Buhl, F. Denk, M. Bodenstein, N. Wiedemann, S. Jacobsen, M.R. Schädler and B. Kollmeier
[Abstract]

Mobile hearing aid prototypes running open-source software allow for immediate testing under field conditions, and easy distribution of algorithms. Besides low latency and acoustic feedback, an accurate calibration of the device is important for the validity of any experiments. Ideally, the listener would not perceive any difference between listening with and without the device, especially in level and tone colour (transparent listening).

To test if prototypes built of commodity hardware components can be calibrated out-of-the-box, dummy head recordings in approximated diffuse field conditions were conducted for five pairs of earphones with built-in microphones. Two average FIR compensation filters were derived that equalize the microphone and the response of the headphone at the eardrum appropriately. The obtained generic calibration was validated by measuring hearing thresholds of four normal hearing subjects.

The results show that the application of the generic calibration leads to about 2 dB higher variation between the hearing thresholds of the subjects than obtained by measuring the individual hearing thresholds in an open-ear, diffuse field condition (6 dB vs. 4 dB).

A remaining issue is to reduce the comb-filter effect at low frequencies, potentially possible by a suitable manipulation of the gain table.

Kolotzek, Norbert

• Binaurale Entmaskierung zirkulär bewegter Schallquellen
  N. Kolotzek and B. Seeber
[Abstract]

Interaurale Phasendifferenzen beeinflussen die Maskierungsschwellen von Tönen in Rauschen. Bei bewegten Schallquellen ändert sich diese Phasendifferenz über der Zeit. Diese Studie untersucht den Einfluss der Bewegung einer Quelle auf die Maskierungsschwellen. In zwei Pilotexperimenten wurden die Mithörschwellen eines sich zirkulär bewegenden 500 Hz Sinustons sowohl in diffusem Bandpassrauschen als auch in Rauschen von vorne mit einem adaptiven Zwangswahlverfahren gemessen. Der bewegte Stimulus wurde mit Ambisonics D-Format 3. Ordnung generiert und über 36 Lautsprecher in der Horizontalebene wiedergegeben. Startpunkt der Bewegung war jeweils 0^∘. Es wurden fünf Bewegungsgeschwindigkeiten getestet: 10^∘/s, 30^∘/s, 50^∘/s, 100^∘/s und 150^∘/s. Die ermittelten Mithörschwellen wurden mit denen einer statischen Freifelddarbietung eines Sinustons an den lateralen Endpositionen der Bewegung verglichen. Die vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass sich im diffusen Rauschen die Mithörschwellen auch bei seitlicher Darbietung sowohl im statischen als auch im dynamischen Fall nicht ändern (±1 dB). Im Rauschen von vorne kann aus den vorläufigen Ergebnissen für eine laterale, statische Darbietung eine Entmaskierung von bis zu 11 dB beobachtet werden. Im bewegten Fall ist auch hier eine Abnahme der Mithörschwellen zu erkennen, jedoch ist diese Abnahme im Vergleich zu der maximalen Entmaskierung an den statischen, lateralen Endpositionen selbst bei langsamen Bewegungsgeschwindigkeiten geringer.

Koppers, Benedikt

• Reproduction of Reverberation
  H.W. Gierlich, M. Schäfer, T. Ungerechts, B. Koppers, J. Reimes, S. Al Hares, C. Nelke and F. Kettler
[Abstract]

Many devices that employ microphones to pick up speech signals are used in a hands-free manner. This includes, e.g., phones in hands-free mode, group-audio terminals or smart speakers with speech recognition capabilities like Amazon Echo or Google Home. Since the distance between talker and device may range from centimeters up to meters, the microphone signals contain a significant amount of noise and reverberation. Testing of these devices requires a realistic reproduction of both the noise as well as the reverberation in a defined and reproducible manner. A background noise reproduction system is already available in ETSI TS 103 224 since 2014. An accompanying system for the reproduction of reverberation is described in the upcoming specification ETSI TS 103 557. This contribution presents the reproduction setup along with the necessary digital signal processing for a realistic reproduction of reverberant sound fields in a measurement chamber. A head and torso simulator is utilized in conjunction with an equalized eight-loudspeaker arrangement to add reverberation to arbitrary speech signals. The capabilities of the reproduction system are illustrated by a comparison of room acoustic parameters and measurements that were done with commercially available devices both in a reverberant room and in the corresponding reproduction.

Kotschate, Daniel

• Plasma-akustische Wechselwirkungen von Mikrohohlkathodenentladungen
  D. Kotschate and M. Gaal
[Abstract]

Während des Entladungsprozesses interagieren Mikrohohlkathodenentladungen (engl. micro hollow cathode discharges) durch verschiedenste physikalische Phänomene mit ihrer Umgebung. Analog zu Funken- und Koronaentladung treten neben den optischen Erscheinungen auch akustische Wechselwirkungen bis in den Ultraschallbereich auf. Diese Wechselwirkungen sind bisher jedoch nur selten Gegenstand der Forschung gewesen. Durch elektro-chemischen Prozesse und die Stromdichteverteilung während des Zündvorgangs erfährt das angrenzende Fluid eine, durch den thermoakustischen Effekt hervorgerufene, rapide Dichteänderung und erzeugt somit eine akustische Emission. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den letzten Stand der akustischen Beschreibung der Mikrohohlkathode. Weiterhin wird anhand von Anwendungsbeispielen, wie der Charakterisierung von akustischen Sensoren, sowie der Nutzung innerhalb der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, die Nutzung dieser Entladungsart präsentiert. Darüber hinaus erlaubt die Kenntnis hinsichtlich der akustischen Eigenschaften der Entladung wichtige Rückschlüsse im Rahmen der Plasmadiagnostik.

Krämer, Ewald

• Inflow Noise: Prediction and analysis of the relevance for a multi-megawatt turbine
  C. Hornung, C. Scheit, N. Noffke, A. Altmikus, T. Lutz and E. Krämer
[Abstract]

In October 2018, the WHO published new noise guidelines for Europe. They specify a threshold for wind turbine noise which is considered harmless to health. With 45 dB LDEN, the A-weighted mean over 24 hours with penalties for evening and night, it is even below the threshold for road or rail traffic noise. This illustrates once again the relevance of reliable noise prediction in the design process of new wind turbines. Within the audible range, two main sources contribute to their emitted spectrum. Depending on observer position and flow situation, either the turbulent trailing edge noise or the noise from interaction with turbulent structures in the wind (Inflow Noise) determines the overall level. At the Institute for Aerodynamics and Gas Dynamics (University of Stuttgart) the code IAGNoise+ was developed, making it possible to predict both noise sources at rotors. In this research, the predicted inflow noise of a turbine is first compared with field measurements conducted by Enercon. The turbulence intensity of the inflow is obtained from data of a wind met-mast. Subsequently, IAGNoise+ is used to compare the contributions of inflow and trailing edge noise at different observer positions in order to assess the relevance of the noise types.

Krahé, Detlef

• Zuschläge für erhöhte Belästigung bei tieffrequentem Lärm
  D. Krahé
[Abstract]

Von Geräuschen mit einem tonalen Charakter geht eine erhöhte Belästigung aus. Dies wird bei der DIN 45680 (Messung und Bewertung von tieffrequenten Geräuschen) dadurch berücksichtigt, dass für Geräusche mit ”deutlich hervortretenden Einzeltönen” die Bewertung in gänzlich anderer Weise erfolgt als bei Geräuschen ohne dieses Merkmal. Ob dieses Merkmal erfüllt ist, wird an Gegebenheit ausgemacht, die bei kleinster Änderung im Geräuschspektrum, zu dem einen oder anderen Schluss führen können. Das ist ein typisches Schwellenverhalten, hat aber die Konsequenz, dass kleinste Unterschiede zu dramatisch unterschiedlichen Bewertungen führen können. Vorgestellt wird ein Verfahren, das gleitend eine spektrale Auffälligkeit mittels eines Zuschlags bewertet. Neben einer solchen Auffälligkeit gibt es auch Auffälligkeiten, die zeitlich definiert sind, nämlich Geräusche, die impulsartig oder amplitudenmoduliert sind. Für solche Auffälligkeiten wurde ein weiterer Zuschlag vorgeschlagen. Die Maßgeblichkeit beider Zuschläge wurde anhand von 107 Stimuli verschiedenster Art untersucht, die den Frequenzbereich von 10 Hz bis 100 Hz abdecken. Diese Stimuli wurden von 23 Fachleuten abgehört und durch Vergabe verschiedener Zuschläge in ihrer gesteigerten Lästigkeit beurteilt. Über die Zuschläge und deren Validierung durch die Untersuchung wird berichtet.

Kranz, Ole

• Numerische Simulation und Untersuchung des Strömungsschalls in einer Radialpumpe
  J. Piepiorka, O. Kranz, F.-H. Wurm and O. von Estorff
[Abstract]

Bei der Bewertung von neuen Produkten rücken die akustischen Eigenschaften immer weiter in den Vordergrund. Insbesondere für Pumpen in der Gebäudetechnik spielt die Akustik eine übergeordnete Rolle, was bedeutet, dass schon bei der Produktentwicklung Ursachen für die Schallentstehung sowie mögliche Beeinflussungsmöglichkeiten früh erkannt werden müssen. Zur Vorhersage werden vermehrt numerische Simulationen eingesetzt, wobei bisher nur begrenzte Möglichkeiten zur validen Berechnung der Flüssigkeits- und Luftschallabstrahlung von Pumpen bestehen. Im vorliegenden Beitrag werden erste Forschungsergebnisse eines AiF-Projektes vorgestellt. Am Beispiel einer im Betrieb befindlichen Radialpumpe wird der Strömungsschall modelliert und untersucht. Als Grundlage hierzu dienen numerische Strömungsergebnisse. Unter Verwendung eines hybriden Verfahrens wird, auf diesen aufbauend, die Schallentstehung simuliert. Aufgrund des geschlossenen und sehr kompakten Pumpengehäuses wird die Verfahrensklasse der Störungsansätze verwendet, sodass eine gültige Auftrennung der Zustandsgrößen detaillierte Einblicke ermöglicht. Hierbei werden zunächst die Druck- und Geschwindigkeitsfelder als anregende Quellen aufbereitet und es werden unterschiedliche Quellterme analysiert. Zudem werden die Einflüsse eines rotierenden Schaufelrades untersucht und schließlich wird das Schallfeld in der Pumpe simuliert. Abschließend erfolgt eine kritische Diskussion der ersten Ergebnisse und es wird ein Ausblick hinsichtlich des Projektziels gegeben.

Krauss, Sebastian

• Acoustics of Margravial Opera House Bayreuth
  S. Krauss, S. Völkel, C. Dobner, A. Völkel and K. Huang
[Abstract]

The Margravial Opera House Bayreuth, built between 1745 and 1750, is a well preserved Baroque court theatre designed by Giuseppe Galli Bibiena. It provides an opportunity to experience not only the virtual but also the acoustic design of opera theatres in the 18th century, as the bell-shaped auditorium along with the decoratively painted canvas remains intact. Using balloons and hand-claps as sound sources, we measured the impulse response of this opera house after its recently renovation. The reverberation time (RT), early decay time (EDT) and other room acoustics parameters are characterized and discussed in comparison to representative theatres of similar age.

Kreuzer, Wolfgang

• Greensche Funktion für einen horizontal geschichteten anisotropen Boden
  H. Waubke, W. Kreuzer, T. Hrycak and S. Schmutzhard
[Abstract]

Die Greensche Funktion für einen anisotropen horizontal geschichteten Halbraum kann im Wellenzahl-Frequenz-Raum bestimmt werden, wobei nur die vertikale Koordinate im Originalraum verbleibt. Für eine Simulation in 2.5 D wird eine numerische Rücktransformation über eine der beiden horizontalen Koordinaten des geschichteten Halbraums benötigt. Dies kann mittels der numerischen inversen Fourier Integraltransformation geschehen. Dies ist jedoch problematisch, da die Greensche Funktion Singularitäten aufweist. Für die Randelemente Methode in 2.5D können die linienförmigen Randintegrale in den Fourier Raum transformiert werden und dort werden Randintegrale analytisch gelöst. Es verbleibt eine numerische inverse Fourier Transformation. Die Amplitude des Spektrums wird durch den Filter der sich aus den Randintegralen ergibt mit zunehmender Wellenzahl stärker abgeschwächt. Dies erleichtert die numerische Behandlung erheblich. Für eine effiziente Transformation wird eine Demodulation mit der Filon Methode zusammen mit einem adaptiven Verfahren verwendet.

Kreuzinger, Johannes

• Akustik-Fluid-Struktur-Kopplung (AFSI) eines Trapped Mode
  J. Kreuzinger and F. Schwertfirm
[Abstract]

Das abgestrahlte Schallspektrum eines turbulent durchströmten Kanalsystems ist geprägt von seinen akustischen Moden. Innerhalb des Systems treten an den Bäuchen der Moden hohe akustische Druckamplituden auf, so dass die Wandstruktur sowohl durch die Strömung als auch durch das Schallfeld angeregt werden kann. Die Vibrationen der Wände wiederum können auf das Schallfeld rückwirken.

Die Simulation dieser Vorgänge erfolgt mit einer Zwei-Wege-Kopplung der in MGLET implementierten hybriden Strömungsschallsimulation mit der Lösung der Bewegungsgleichungen der Struktur.

Betrachtet wird das Beispiel des trapped mode um eine Drosselklappe. Vereinfachend wird nur ein Teil der Kanalwand als nachgiebig modelliert, der Rest als harte Wand. Ziel ist es, die Wechselwirkungen zwischen Strömungsfeld, Schallfeld und Wandbewegung qualitativ und quantitativ zu analysieren.

Krieger, Karl-Ludwig

• Analyse und Lokalisation von Zahnbrüchen in mehrstufigen Getrieben mit Hilfe von vibroakustischen Signalen
  A. Beering, R. Klemm and K.-L. Krieger
[Abstract]

Getriebezahnbrüche sind einer der Hauptkostenfaktoren bei der Reparatur von mobilen Arbeitsmaschinen. Aus einem unerkannten Zahnbruch können weitere Folgeschäden bis hin zu Totalschäden des Getriebes und nachgelagerter Komponenten folgen, welche erhebliche Kosten und Ausfallzeiten der Maschine verursachen. Über den untersuchten Ansatz werden Zahnbrüche detektiert und lokalisiert, um fatale Folgeschäden frühzeitig zu vermeiden. Für die Auswertung werden unterschiedliche Getriebe mit synthetisch eingebrachten Zahnschäden an verschiedenen Zahnrädern untersucht. Verwendet werden piezoelektrische Körperschallwandler, um den im Getriebe entstehenden Körperschall, sowie ein Drehzahlsensor, um die Getriebedrehzahl zu erfassen und auszuwerten. Das Signal wird nach geeigneter Signalkonditionierung mit Hilfe einer Analyse der Einhüllenden bewertet. Dabei wird der Einfluss von Zahnbrüchen auf die Struktur des Signals im Zeit- und Frequenzbereich untersucht. Basierend auf den Resultaten der Spektralanalyse der Signaleinhüllenden, der Drehzahl und der Geometrie des Getriebes wird eine analytische Lokalisation und Bewertung des Schädigungsgrads durchgeführt.

Krimm, Jochen

• In Situ Messung von Fassadenoberflächen im Stadtraum mit einem mobilen Fassadenlabor
  J. Krimm and H. Techen
[Abstract]

Im Rahmen des Projektes ”Transformationseffekte von akustischen Fassaden” wurde an fünf verschiedenen Orten im Stadtraum von Frankfurt am Main ein mobiles Fassadenlabor aufgebaut. Das Labor verfügte über eine Testfläche von 12,5 m2 . In das Fassadentestlabor wurden sechs verschiedene Fassadentypologien eingebaut. Ziel des Forschungsprojektes war die akustische Qualität von Fassaden innerhalb des Stadtraumes mit den vor Ort vorhandenen Lärmquellen zu bestimmen. Hierzu wurde ein Mess- und Auswertungsprocedere entwickelt das Verkehrslärm als Eingangsquelle für die Messungen nutzt. Parallel zu der Entwicklung des Mess- und Auswerteverfahrens wurden mit Herstellern von Fassadensystemen neue Fassadenoberflächen mit einer optimierten akustischen Wirkung entwickelt. Die Ergebnisse der Auswertungen zeigen nicht nur die Materialeigenschaften der Testfassaden, sondern auch die den Bezug zum Ort der Aufstellung und den dort vorhandenen Lärmquellen.

• Vergleich von verschiedenen Messverfahren für Fassadenoberflächen
  J. Krimm and W. Bartolomaeus
[Abstract]

Die Bestimmung der akustischen Wirkung von strukturierten Fassadenoberfläche im Stadtraum mittels der vor Ort vorhandenen Lärmquellen ist möglich, indem man die gemessenen Schallpegelwerte vor verschiedenen Oberflächen in der gleichen räumlichen Anordnung vergleicht. Das setzt aber ein referenzierbares Eingangssignal für die Messung voraus. In Laboraufbauten, wie etwa der skalierten Messung, wird das die Verwendung einer Schallquelle in einer Messumgebung mit konstanten Bedingungen gewährleistet. Im städtischen Raum, innerhalb der Messumgebung eines Fassadenteststandes wird der vor Ort vorhandene Verkehrslärm als Messsignalquelle eingesetzt. Der Verkehrslärm wird referenzierbar durch das zerlegen in gleiche zeitliche Intervalle oder Einzelereignisse. Diese Referenzbildung wird auch in dem Verfahren der statischen Vorbeifahrt verwendet. Im Rahmen des Projektes ”Transformationseffekte von akustischen Fassaden” wurde eine Vor-Ort-Messung und die statistische Vorbeifahrtsmessung an einem Fassadenteststand in der gleichen räumlichen Anordnung zeitgleich durchgeführt. Parallel wurde ein maßstäblich verkleinerter Aufbau in der Halle für akustische Messtechnik (HaMt) skaliert gemessen. Diese drei Messungen werden in Bezug gesetzt, um die Einsatzmöglichkeit und Genauigkeit des vorgeschlagenen Vor-Ort-Messverfahren zu bewerten.

Krini, Mohammed

• Spectral Envelope Estimation Based on Deep Neural Networks and its use for Speech Reconstruction
  C. Seitz and M. Krini
[Abstract]

The speech quality achieved by conventional noise suppression methods at high noise conditions is often unsatisfactory. By recovering highly disturbed speech components with speech reconstruction methods, the overall speech quality can be further improved. The speech reconstruction method presented in this paper is based on the so-called source-filter model of speech production. The focus in this contribution will be on the estimation of the vocal tract filter characteristics (spectral envelope) at high noise conditions as it has been proved to be very important for speech reconstruction. For this purpose a deep recurrent neural network (Deep-RNN) which operates as a regression model for given noise features is utilized. The performance of the trained Deep-RNN will be compared with a priori trained spectral envelope codebooks. Subsequently, a synthetic speech signal is generated using the envelope estimate of the Deep-RNN which is then combined adaptively with a conventionally noise reduced signal depending on the SNR. The quality of the resulting enhanced speech is analysed with objective measures like the log-spectral distance as well as with subjective tests. Both tests indicate a remarkable quality improvement compared to conventional schemes - especially in high noise conditions.

Krömer, Florian

• Vergleich verschiedener Methoden zur Schallquellenlokalisation bei Axialventilatoren
  J. Nowak, F. Krömer and M. Kaltenbacher
[Abstract]

Klassische Beamforming-Methoden zur Schallquellenortung mittels Mikrofonarrays haben sich in vielen Bereichen als nützlich herausgestellt. Neben dem robusten Standard-Beamforming sind u.a. auch das Functional-Beamforming oder Entfaltungsmethoden wie z.B. CLEAN-SC bekannt, die eine genauere örtliche Auflösung bzw. eine bessere Dynamik bewirken. Die Lokalisation von bewegten Schallquellen ist dabei allerdings nicht ohne Weiteres möglich. Um dennoch Schallquellen beispielsweise entlang der Rotorblätter eines rotierenden Ventilators bestimmen zu können, existieren verschiedene Ansätze. Im Folgenden sollen hier zwei dieser Ansätze miteinander verglichen werden. Der erste Ansatz arbeitet mit der Interpolation der Schalldrücke im Zeitbereich, der zweite mittels Spinning-Moden-Zerlegung im Frequenzbereich und verwendet die modifizierte Greenschen Funktion als Steuervektor. Beide Ansätze haben gemeinsam, dass das stillstehende Mikrofonarray virtuell mit der Schallquelle mitrotiert wird, sodass die Bewegung des Ventilators kompensiert wird. Der Vergleich zeigt Eigenschaften, Einschränkungen sowie Vor- und Nachteile der beiden genannten Methoden.

• Untersuchung der Schallabstrahlung von gesichelten Axialventilatoren mit sinusförmigen Vorderkanten
  S. Becker, F. Czwielong and F. Krömer
[Abstract]

Die Schallabstrahlung von Axialventilatoren wird maßgeblich von der Geometrie der Laufradschaufel und den Einströmrandbedingungen bestimmt. Insbesondere bei einer Zuströmung mit hohen Turbulenzgraden ist eine verstärkte Schallabstrahlung zu erwarten. Basierend auf Untersuchungen an Tragflügeln gibt es Ansätze, um insbesondere den Schallentstehungsmechanismus, der mit solchen Zuströmbedingungen verknüpft ist, den sog. Zuströmturbulenzschall, zu verringern. Dabei wird die üblicherweise gerade Vorderkantengeometrie sinusförmig ausgeführt. Die Schallabstrahlung von Tragflügeln konnte dadurch maßgeblich verringert werden. Um die Wirksamkeit solcher Vorderkantenmodifikationen zur Schallreduzierung von Axialventilatoren zu überprüfen, wurde eine Parameterstudie mit sinusförmigen Vorderkanten an Ventilatoren mit unterschiedlicher Sichelung - vorwärts-, rückwärts- und ungesichelt - durchgeführt. Neben dem Referenz-Ventilator mit gerader Vorderkante wurden vier weitere Konfigurationen mit sinusförmigen Vorderkanten (mit unterschiedlichen Parametern für Wellenlänge und Amplitude der Sinusfunktion) an den vorwärts-, rückwärts- und ungesichelten Ventilatoren hinsichtlich ihrer aerodynamischen und akustischen Eigenschaften untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl der Druckaufbau als auch der Wirkungsgrad durch die modifizierten Vorderkanten bei allen Sichelungsarten verbessert wird. Des Weiteren wird die Schallemission durch die modifizierten Vorderkanten deutlich verringert. Dies zeigt sich in einer Reduzierung der breitbandigen und auch der tonalen Schallanteile. Die Verbesserung der aerodynamischen und auch der akustischen Eigenschaften ist dabei vor allem von der Wellenlänge der Sinusfunktion abhängig.

• Experimentelle Untersuchung der Schallabstrahlung von Wärmeübertrager-Axialventilator-Modulen
  F. Czwielong, F. Krömer and S. Becker
[Abstract]

Eine Hauptanwendung von Axialventilatoren ist ihr Einsatz in Kombination mit saugseitigen Wärmeübertragern in Klimatisierungs- und Belüftungssystemen. Die Akustik solcher Anlagen wird hauptsächlich durch die eingesetzten Axialventilatoren und Wärmeübertrager bestimmt. Dabei stellen die Schaufelblattgeometrie und die Zuströmbedingungen wesentliche Einflussparameter auf die Schallabstrahlung dar. Bisherige Untersuchungen zeigten, dass Zuströmbedingungen mit erhöhtem Turbulenzgrad eine Verstärkung der Schallabstrahlung induzieren. Zudem variieren die Auswirkungen der gestörten Einströmbedingungen je nach Schaufelblattgeometrie. In realen Klimasystemen sind die Wechselwirkungen zwischen dem Axialventilator und den Zuströmbedingungen, welche von dem Wärmeübertrager erzeugt werden, noch nicht vollständig untersucht und verstanden worden. Um den Einfluss von Wärmeübertragern auf die Schallabstrahlung von Axialventilatoren zu bestimmen, wurden verschiedene Wärmeübertrager mit unterschiedlichen Lamellentypen untersucht. Als Referenzfall diente ein leeres Wärmeübertragergehäuse ohne Kühllamellen. Zunächst wurde das Strömungsfeld stromabwärts der Wärmeübertrager bestimmt. Der Einfluss der induzierten Zuströmbedingungen auf die Akustik von Axialventilatoren wurde an unterschiedlich gesichelten Ventilatoren (vorwärts-, rückwärts- und ungesichelt) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass der Turbulenzgrad stromabwärts der Wärmeübertrager je nach Lamellentyp ansteigt oder verringert wird. Der Einfluss der variierten Zuströmbedingungen auf die Akustik zeigte sich vor allem bei hohen Volumenströmen. Die Sichelung der Ventilatorschaufeln stellte sich dabei als wesentlicher Einflussfaktor auf die Schallabstrahlung von Axialventilatoren mit saugseitigen Wärmeübertragern heraus.

• Achieving Axial Fan Sound Reduction with Micro-Perforated Absorbers
  S. Floss, F. Czwielong, F. Krömer, S. Becker and M. Kaltenbacher
[Abstract]

Aeroacoustic noise sources, especially under distorted flow conditions, are one of the main causes of sound emissions on an axial fan geometry layout in a complex ventilation system scenario. To attenuate sound, one can either modify the aeroacoustic sources by changing the fan blade geometry, or one can use passive absorbing mechanisms which are applied as wall lined structures up- and downstream of the fan. We propose the application of MPAs (micro-perforated absorbers) in the tipflow region of the fan to account for tonal components of the emitted sound pressure spectrum. Possible near-field effects on the absorbing structure will be investigated by simulating MPAs with the Johnson- Champoux-Allard approach in a Finite Element (FE) - framework . This is followed by measurements at an experimental test section where we will investigate the effect of the MPA structure on pressure drop, performance and the overall emitted sound pressure level of the fan.

Kroener, Lorenz

• Influence of TCAPS on HRTFs and on sound source localization precision
  L. Kroener, A. Garcia and V. Zimpfer
[Abstract]

The individual geometry of the auricle attenuates, resp. boosts certain frequencies of the incoming sound, depending on the angle of incidence. This effect is describe by the angle and frequency dependent HRTF, which is individual for each human and is not necessarily left-right symmetric. The brain is trained to the individual HRTF during a human’s lifetime. Wearing tactical communication and protection systems (TCAPS) modifies the geometry of the pinna, resulting in important changes of the HRTF. The listener’s brain cannot adapt instantaneously to the modified HRTF, leading to a less precise sound source localization. In listening test was obtained that the major type of error is due to front-back confusions. To pave the way towards TCAPS which preserve the listener’s natural spectral cues, three different models of TCAPS were analysed. Their influence on sound source localisation capabilities and on the user’s HRTF are presented. HRTF measurements on a dummy head were done during four scenarios: dummy head without TCAPS, dummy head wearing two different in-ear TCAPS (earplugs) and one on-ear TCAPS (earmuffs). Sound source localization tests were conducted with subjects under the same four scenarios. Based on those results concepts for prototype of new generation TCAPS are presented.

Kroll, Lothar

• Strukturintensität bei Schalen-Volumen-Modellen mit skalierten Schichtdicken
  M. Klärner, S. Marburg and L. Kroll
[Abstract]

Für die Strukturintensität existieren Formulierungen zur Berechnung sowohl für Schalenmodelle aus den Elementschnittkräften und Knotengeschwindigkeiten als auch für Volumenmodelle aus den Elementspannungen und Knotengeschwindigkeiten. Die verschiedenen Ansätze werden demnach auch in unterschiedlichen Einheiten ausgewertet. Sowohl der Vergleich von Modellen unterschiedlicher Elementformulierungen als auch die gleichzeitige Anwendung von Schalen- und Volumenmodellen erfordern vergleichbare Berechnungsansätze. Daher wurden die Ansätze für Schalenmodelle um die Berücksichtigung der Dicke erweitert und mit den Volumenmodellen verifiziert. Weitere Untersuchungen erfolgten mit kombinierten Schalen-Volumen-Modellen von Kernverbunden, bei denen die schubweichen Kerne zur Verbesserung der Elementqualität in ihrer Dicke skaliert und die mechanischen Eigenschaften ähnlichkeitsbasiert angepasst wurden. Die Ähnlichkeitsbetrachtungen werden auch für die Strukturintensität vorgestellt.

Kronowetter, Felix

• Spektral-stochastische Infinite-Elemente-Methode in der Vibroakustik
  F. Kronowetter, L. Moheit, K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Im ingenieurtechnischen Bereich der Akustik benötigen numerische Untersuchungen von Außenraumproblemen eine spezielle Behandlung der Randbedingungen des zugrunde liegenden Randwertproblems. Grundlegend hat sich in den letzten Jahrzehnten die Methode der finiten Elemente (FEM) als ein für die Industrie taugliches Verfahren etabliert. Neben absorbierenden Rändern und sogenannten perfekt absorbierende Schichten (PML) stellt die Methode der infiniten Elemente (IFEM) ein Verfahren zur Verfügung, um den Effekt der Schallabstrahlung ins Unendliche, d. h. ins Fernfeld, auf den Rand des zu begrenzenden Berechnungsgebietes zu applizieren. Ein weiterer, über die letzten Jahre immer bedeutend werdender Aspekt besteht darin, Unsicherheiten in der Simulationstechnik zu betrachten. In der vorliegenden Arbeit wird ein neu implementierter Code basierend auf der Finite- und Infinite-Elemente-Methode vorgestellt und die Genauigkeit in Bezug auf die analytische Lösung einer abstrahlenden Monopolquelle in Voll- und Halbraum validiert. Durch die Erweiterung der Methode hinsichtlich zufällig verteilter, spektral zerlegter Eingangsvariablen entsteht die sogenannte spektralstochastische Infinite-Elemente-Methode. Ein Cabriolet mit einem geöffneten Dach dient als anschauliches Beispiel, wobei die Vibration der Frontscheibe und die Admittanz der Sitzpolster als unsicher betrachtet werden. Die Übertragungsfunktion zwischen Frontscheibe und Fahrerohr steht hier im Mittelpunkt der Untersuchungen. Den Abschluss bildet der Vergleich der vorgestellten Methode mit der Monte Carlo Methode.

Krüger, Frank

• Reproducible research is more than publishing research artefacts: A systematic analysis of Jupyter notebooks from research articles
  M. Schröder, F. Krüger and S. Spors
[Abstract]

With the advent of Open Science, researchers start to publish their research artefacts in order to allow others to reproduce their investigations. While this is good for science in general, the publication often lacks a comprehensive documentation and completeness with respect to the artefacts, which in turn prevents the successful reproduction of the analyses. Typical examples are missing scripts, incomplete datasets or specification of used software. Moreover, issues about licences often create legal concerns. This is true for the use of commercial software but also for the publication of research artefacts without proper sharing licence. As a result, the sole publication of research artefacts does not automatically result in reproducible research.

To empirically confirm this, we analysed research artefacts that were published. Indeed, the preliminary results suggest that despite the public availability of research artefacts, the investigations could not easily be reproduced. We discuss the reasons for lacking reproducibility and potential solutions. Based on the analysis, we propose the use of virtual research environments which help researchers to collect information about their research artefacts during the entire research life cycle. These information can then be used to document the provenance of the research artefacts.

Krump, Gerhard

• Untersuchungen zur tieffrequenten Wiedergabe bei dreidimensionaler Beschallung
  R. Beinstingel and G. Krump
[Abstract]

Mehrdimensionale Erfahrungen besitzen auch in der Akustik einen signifikanten Wert. Insbesondere dreidimensionale Beschallungssysteme gewinnen in dieser Hinsicht zunehmend an Bedeutung. Im Vordergrund der Untersuchung steht die Beurteilung der Beschallung speziell im tieffrequenten Bereich über konventionelle Lautsprecher im Height- und Top-Layer einer 3D-Beschallungsanlage. Zur Untersuchung der Lokalisation und Hörempfindung des Zuhörers bei Tieftonwiedergabe von oben wurden vier Hörversuche mit geeigneten Darbietungssignalen durchgeführt, bei denen Positionierung, Frequenzbereich, Abstrahlrichtung und Präsenz des Basses variiert und entsprechend beurteilt wurden. Die Ergebnisse der Untersuchung, welche als Grundlage für die notwendige Basswiedergabe bei Beschallung von oben dienen können, werden vorgestellt.

Kruse, Ingo

• Auralisierung des dynamischen Geräuscheintrags elektrischer Antriebe und Fahrwerksaktuatoren
  M. Nichols and I. Kruse
[Abstract]

Bei der Produktentwicklung von Antriebs- und Fahrwerkskomponenten rückt die Frage des Geräuschverhaltens im Zielfahrzeug immer stärker in den Fokus. Idealerweise kann man potentiellen Kunden bereits vor der Applikation in einem Prototypenfahrzeug vorhersagen, wie ein konkretes Produkt im Fahrzeug klingen und bewertet werden würde. Dies lässt sich durch die mathematische Verknüpfung bereits vorhandener Schwingungsmessdaten mit Übertragungsfunktionen des gewünschten Zielfahrzeugs realisieren.

Notwendig ist hierzu eine auf das Produkt abgestimmte experimentelle Transferpfadanalyse am Zielfahrzeug. Die hieraus gewonnenen Übertragungsfunktionen werden mit Schwingungsmessdaten aus einem vorhandenen Technologieträger verrechnet, um so das virtuelle Antriebs- oder Betriebsgeräusch zu synthetisieren. Erste Ergebnisse werden am Beispiel eines radnabengetriebenen Fahrzeugs vorgestellt.

Kübler, Berhard

• Ermittlung und Vergleich der Straßenverkehrslärmspektren – Überprüfung der Korrektursummanden der VDI 2719
  I. Fischer, A. Meier and B. Kübler
[Abstract]

Die VDI 2719 aus dem Jahr 1987 beinhaltet Korrektursummanden (K-Werte) für unterschiedliche Lärmarten, die eine genauere Planung des Schallschutzes ermöglichen sollen. Diese sind abhängig vom Außenlärmspektrum. Bisher unberücksichtigt bleibt das frequenzabhängige Schalldämmspektrum der Fenster. Aufgrund des Alters der VDI und deren Grundlagen ist eine Überarbeitung der Verfahren absehbar. Es besteht Bedarf an einer Untersuchung heutiger Straßenverkehrslärmspektren und deren Auswirkungen auf die Korrektursummanden. Hierzu wurde eine Masterarbeit durchgeführt, in der durch Messung aktuelle Straßenverkehrslärmspektren bestimmt wurden. In Kombination mit den Ergebnissen aus vorhergehenden Arbeiten konnten so die K-Werte der VDI 2719 neu ermittelt werden.

Kühler, Robert

• Elektrische Impedanzspektroskopie als Defektindikator für passive Hydrophone
  A. May, R. Kühler, M. Bellmann, R. Matuschek and M. Blau
[Abstract]

Fundamentstrukturen beim Bau von Offshore-Windparks werden zumeist im Impulsrammverfahren im Meeresboden verankert. Dabei entstehender Unterwasserschall kann potenziell schädigenden Einfluss auf die Meeresfauna besitzen. Aus diesem Grund wird in Deutschland ein Baumonitoring angeordnet, welches kontinuierliche Messungen der Unterwasserschalleinträge bei lärmintensiven Baumaßnahmen vorsieht. Diese Bauüberwachung erfolgt i.d.R. mittels Hydrophonmessungen im Wasser.

Die Hydrophone werden dabei häufig durchgängig mehrere Tage unter Wasser eingesetzt und sind dort verschiedenen mechanischen Belastungen, z.B. Wellen, Strömung sowie beim Ausbringen und Einholen ausgesetzt. Um die korrekte Funktionsfähigkeit der Hydrophone hinsichtlich einer normgerechten Rückführung (Amplitude, Frequenz) sicherzustellen, ist daher eine regelmäßige Überprüfung wichtig.

Zur Funktionalitätsüberprüfung von passiven Hydrophonen ist die Analysemethode der elektrischen Impedanzspektroskopie geeignet. Diese nicht-invasive Methode ermöglicht einen Vergleich zwischen der Impedanz des Testobjekts und der qualitativ idealen Impedanz eines zugehörigen elektroakustischen Ersatzschaltbildes.

Um die Funktionalität von passiven, kapazitiv dominierten Wandlern zu überprüfen, wurde ein Messsystem entwickelt, welches die elektrische Impedanz im Frequenzbereich von 20 Hz bis 250 kHz misst. Hiermit wurden mehrere Hydrophone ohne und mit verschiedenen Defekten in Luft und Wasser vermessen. Aufbauend auf den Messwerten wurde untersucht, welche spektralen Auffälligkeiten in der Impedanz Rückschlüsse auf Wandlerdefekte geben können.

Die Erkenntnisse dieser Studie dienen als Grundlage zur Erstellung eines Systems zur frequenzabhängigen Funktionsprüfung von Hydrophonen.

Kühner, Till

• Zeitliche Veränderungen der durch Windenergieanlagen verursachten Immissionspegel
  T. Kühner
[Abstract]

Die in großen Entfernungen durch Windenergieanlagen (WEA) verursachten Schalldruckpegel sind durch ständige Veränderungen geprägt. Die Schallleistung der WEA hängt direkt mit ihrer elektrischen Leistung zusammen, und diese wiederum mit dem Wind. Entsprechend ist zu erwarten, dass auch die Pegel in großen Abständen von der Stärke des Winds abhängen. Ebenso wenig überrascht, dass Immissionspegel von der Windrichtung abhängen. Kurzzeitig kann oft auch in großen Entfernungen ein rhythmisches An- und Absteigen der Pegel im Takt der Bewegung der Flügel der WEA beobachtet werden, das als ”Wuschen” und ”Stampfen” hörbar ist, und als Amplitudenmodulation bezeichnet wird. Führt man eine zeitliche Mittelung der Pegel so durch, dass die Amplitudenmodulationen nicht mehr sichtbar sind, z.B. mit einer Mittelungszeit von 2 Sekunden, kann man einen zeitabhängigen, aber von Amplitudenmodulationen unabhängigen Pegel beobachten, der auch bei konstanter Windrichtung und Leistung der WEA ständigen Änderungen unterliegt. Gegenstand des Vortrags ist die zeitliche Erhaltung und Veränderung der Immissionspegel bei konstanten Rahmenbedingungen an der WEA.

Kühnicke, Elfgard

• Schallfeldbasierte Ultraschallmessverfahren zur gleichzeitigen Messung von Schallgeschwindigkeiten und Abständen
  M. Wolf and E. Kühnicke
[Abstract]

Klassische Ultraschallmessungen werten lediglich die Laufzeit aus, um entweder auf Materialeigenschaften oder die Geometrie von Proben schließen zu können. In den letzten Jahren gewinnen schallfeldbasierte Messverfahren, die die Welleneigenschaften des Schalls ausnutzen, um zusätzliche Informationen zu erhalten, an Bedeutung. Dieser Beitrag stellt die an der TU Dresden entwickelten Verfahren zur gleichzeitigen Messung von Schallgeschwindigkeit und Abstand in unterschiedlichen Medien vor. Dies umfasst die gleichzeitige Schichtdicken- und Schallgeschwindigkeitsmessung in Festkörpern, die ortsaufgelöste Messung der Schallgeschwindigkeit in streuenden Flüssigkeiten, deren Schallgeschwindigkeit sich kontinuierlich ändert und die ortsaufgelöste Messung der Schallgeschwindigkeitsmessung in Gewebephantomen, in denen im Gegensatz zur Flüssigkeit ruhende Streuer vorliegen. Alle Verfahren nutzen Annular-Arrays, die bei geringer Elementzahl einen in allen Richtungen schmalen Fokus und somit eine hohe örtliche Auflösung besitzen. Außerdem stellt der Beitrag die für die Modellierung der Schallausbreitung entwickelten halbanalytischen Verfahren auf der Basis von Punkt- und Ringquellensynthese vor. Diese sind notwendig, um bei der Messung auftretende Effekte vorauszusagen bzw. zu bestätigen, um Kalibrierkurven und Auswertekriterien zu finden, genutzte Modelle zu verbessern und um die erreichbare Genauigkeit zu verbessern.

• Schallfeldcharakterisierung an neu entwickeltem mehrkanaligem 20 MHz Annular-Array für die Ultraschallmikroskopie
  A. Juhrig, U. Schmidt, M. Wolf and E. Kühnicke
[Abstract]

Die Schallgeschwindigkeiten in Metallen werden von deren elastischen Eigenschaften und der Dichte des Materials bestimmt. Wirken Kräfte auf das Metall, kommt es neben der Formänderung auch zu einer Texturänderung (Änderung der Kristallstruktur). Bisherige Arbeiten untersuchen den Einfluss dieser Texturänderung auf die nichtlineare Schallausbreitung und stellen eine Amplitudenerhöhung der höheren Harmonischen mit zunehmender Dehnung fest.

In diesem Beitrag wird der Einfluss der Texturänderung auf die Longitudinal- und Transversalwellengeschwindigkeit bei linearer Schallausbreitung in Metallen untersucht. Dazu wurden Zugproben aus Stahl und Aluminium hergestellt und es werden sowohl im ungedehnten Zustand, als auch in mehreren Dehnungszuständen die Dicke und Schallgeschwindigkeit der Proben simultan bestimmt. Zur Messung werden die Fokussierungseigenschaften von Ultraschall Annular Arrays ausgenutzt und die Signale so fokussiert, dass die Amplitude des reflektierten Signals maximal wird. Mit den bestimmten Verzögerungszeiten und der Laufzeit zwischen Oberfläche und Rückwand stehen 2 Messgrößen zur Verfügung, um Probendicke und Schallgeschwindigkeit gleichzeitig zu bestimmen und somit sowohl die Formänderung, als auch die Schallgeschwindigkeitsänderung mittels einer Messung zu erfassen.

Kürzinger, Ludwig

• Performance Comparison of Deep Neural Network Quantizers to Continuous ASR Systems
  T. Watzel, L. Li, L. Kürzinger and G. Rigoll
[Abstract]

Deep Neural Networks (DNNs) conditioned on the input data x are modeling the conditioned probability P(s_k|x). Usually, these networks are combined with a Hidden Markov Model (HMM) in a hybrid approach and achieved good performance in several speech recognition tasks over the last years. Similar approaches using a Discrete Hidden Markov Model (DHMM) has been disregarded in recent past. Our approach takes a closer look at a discrete system, more precisely the so-called Neural Network Vector Quantizer (NNVQ). We demonstrate how a simple NNVQ is build up beginning with a shallow architecture. We are adding several layers to increase the modeling capacity of the network. By creating a conditioned probability exploiting the training data, we offer a way to train the NNVQ in a supervised fashion. The proposed method provides a mapping function from the NNVQ output P(m_j|x) which we are generating during training to a conventional DNN output P(s_k| x). Thus, we are able to apply a frame-based Cross Entropy (CE) training. Our experiments show that the NNVQ achieves competitive performance against continuous systems like HMM/Gaussian Mixture Model (GMM) hybrid systems.

Kujawski, Adam

• Estimation of strength and position of individual sound sources with Deep Learning using microphone array data
  A. Kujawski, G. Herold, E. Sarradj and S. Jekosch
[Abstract]

For the localization and characterization of sound sources, the use of microphone arrays has proven itself in various application areas such as acoustic measurement technology. Conventional evaluation methods like beamforming, however, often exhibit a limited spatial resolution of the sources and erroneous source strength reconstruction. In addition, previous developed model-based methods are very complex in terms of the computing power required. At the same time, a large number of research projects in the field of supervised machine learning for image processing have shown that it is possible to recognize various types of objects and its properties on the basis of images. In this contribution it was therefore examined whether the use of Convolutional Neural Networks (CNN) for the identification of point sources using the conventional beamforming map as a visual representation is suitable. Synthetically generated data from single sound sources were used for this purpose. The exact estimation of the sound source properties such as position and strength at high computing efficiency shows the potential as a method for sound source characterization. The talk will be held in german.

• Auswahl geeigneter Mikrofonarrayverfahren mithilfe von Convolutional Neural Networks
  S. Jekosch, A. Kujawski, E. Sarradj and G. Herold
[Abstract]

Die Berechnung von aeroakustischen Quellverteilung mit Hilfe von Mikrofonarrrays ist ein beliebtes Mittel für die Charakterisierung von Schallquellen. Für die Berechnung der Quellverteilungen besteht neben klassischem Beamforming eine große Auswahl an Entfaltungs- und inversen Verfahren, die zum Teil jedoch hohe Rechenleistung benötigen. Da die Verfahren zu Teil stark von einander abweichende Ergebnisse liefern, ist es für praktische Anwendung hilfreich, bei einer Auswertung der Messung eines unbekannten Schallfeldes abschätzen zu können, wie geeignet ein Verfahren aller Voraussicht nach sein wird. Ziel dieses Beitrags ist es, eine Vorhersage über die Tauglichkeit verschiedener Mikrofonarrayverfahren für unbekannte Messdaten zu geben. Dazu wurde ein Convolutional Neural Network mit synthetischen Messdaten trainiert. Die Synthetischen Messdaten stammen aus einer Monte-Carlo-Simulation mit 12600 bekannten Quellanordnungen und den zugehörigen Pegelabweichungen der Quellen für verschiedene Mikrofonarrayverfahren. Die Eingangsdaten für das Netzwerk sind mit schnellem klassischem Beamforming erstellte Quellkarten. Das dazugehörige Target ist das Mikrofonarrayverfahren mit den kleinsten Pegelabweichungen der Quellen. Das trainierte Netzwerk kann danach entscheiden, welches Verfahren für die jeweilige Situation geeignet ist.

Kulla, David

• Air-Coupled Ultrasonic Inspection of Fiber-Reinforced Plates Using an Optical Microphone
  J. Rus, D. Kulla, J.-C. Grager and C. Grosse
[Abstract]

In comparison to conventional ultrasound techniques, air-coupled ultrasound (ACU) offers an advantage in the automatization of the test process. ACU can also be conveniently applied to fragile or corrosive specimens. In ACU testing, the ultrasound (US) power losses due to impedance mismatches from air to the material necessitate a high power US source and a sensitive-enough detector on the receiver side. A novelty in our measurement setup is a laser-based optical microphone manufactured by XARION which we used together with the focusing US transducer manufactured by SONOTEC. Due to its broad frequency spectrum and small aperture, the optical microphone has a great potential for the C-scan inspection of plates. Firstly, we use it to characterize the US field of the US transducer. Secondly, we changed the setup configuration and performed a C-scan of plates (made of CFRP, wood, PMMA) with different defects (delaminations, cracks) in the through-transmission configuration. The results show a comparable sensitivity (signal-to-noise ratio) and a better spatial resolution compared to the ACU techniques which use piezoelectric receivers.

Kuntz, Matthieu

• Aufnahme und Wiedergabe räumlicher Schallszenen: Fehleranalyse und Korrekturansatz
  M. Kuntz and B. Seeber
[Abstract]

Ambisonics erlaubt die weitgehend akkurate Aufnahme und kontrollierte Wiedergabe räumlicher akustischer Szenen. Das Schallfeld wird idealerweise an einem Punkt in Kreisharmonische zerlegt, um die Richtungsinformation zu extrahieren. In dieser Arbeit werden die Fehler bei der Aufnahme und Wiedergabe horizontaler Schallszenen mit Ambisonics untersucht. Die Hauptprobleme werden präsentiert und eine einfache Korrektur der Mikrofonsignale vorgestellt. Dabei werden ein geschlossenes, zylindrisches, 36-kanaliges Mikrofonarray sowie ein 36-kanaliges, laufzeitentzerrtes Lautsprecherarray verwendet. Zum einen entstehen Laufzeitenunterschiede aufgrund der Nicht-Koinzidenz der Mikrofone, die frühe Reflexionen im wiedergegebenen Schallfeld verursachen und zu frequenzabhängigen Phasenverschiebungen führen. Bei einem Mikrofonarray mit 31.5 cm Durchmesser entstehen Laufzeitenunterschiede von bis zu 1.2 ms. Zum anderen beeinflusst der Zylinder das Schallfeld: Hohe Frequenzen werden abgeschattet und die Summierung direkter und umlaufender Wellen bildet Kammfilter. Dadurch wird der Frequenzgang des aufgenommenen Schalldrucks an der Oberfläche des Zylinders richtungsabhängig stark beeinflusst (bis zu -40 dB für hohe Frequenzen). Durch Schätzen der Richtung der Quelle wurde eine richtungsabhängige Gewichtung der Signale berechnet, um den Einfluss der vom Schall abgewandten Mikrofone zu mindern. Mit anschließendem Verzögern der Mikrofonsignale konnte der normalisierte mittlere absolute Fehler im Frequenzgang von 5.6 dB auf 2.6 dB verringert werden. Aktuelle Forschung befasst sich mit der Erweiterung auf Schallszenen mit mehreren Quellen.

Kunz, Frieder

• Tieffrequenter Luftschall des Eisenbahnverkehrs in Wohnhäusern
  N. Petry and F. Kunz
[Abstract]

In diesem Beitrag werden die tieffrequenten Geräusche des Eisenbahnverkehrs für den Nachtzeitraum eingehender behandelt. Diese stellen neben den Erschütterungen eine der Hauptbelastungen der Anwohner dar. Für die Auswertung der tieffrequenten Geräusche wurde die DIN 45680 Entwurf (2013) verwendet. Das Verfahren wurde zusätzlich variiert, um der Charakteristik des Eisenbahnverkehrs gerecht zu werden. In allen 27 untersuchten Häusern wird der nächtliche Anhaltswerte A_O des Beiblatt 1 DIN 45680 Entwurf (2013) überschritten. Weiterhin liegen ca. 90% der Innenräume über nächtlichen Anhaltswert A_H. Die Variation des Verfahrens hat keine Auswirkungen auf die berechneten Überschreitungspegel. Bei der Befragung der Bahnanwohner zeigen die Kennwerte L_pC2% ähnliche Korrelationen mit der subjektiven Belastung wie die ermittelten Kenngröße H.

Kupnik, Mario

• Schwingungsbasierte Nanogeneratoren mit Parallel-Tunnel-Ferroelektreten
  P. Pondrom, X. Zhang, G.M. Sessler, X. Ma and M. Kupnik
[Abstract]

Im vorliegenden Beitrag werden Ferroelektret-Nanogeneratoren (FENG) vorgestellt. FENG lassen sich in die Kategorie der Piezoelektret-Energy-Harvester einordnen. Die in FENG verwendeten Parallel-Tunnel-Ferroelektrete (oder -Piezoelektrete) bestehen aus Sandwichstrukturen aus Fluoropolymerfolien und weisen im Unterschied zu Ferroelektreten aus zellularem Polypropylen einen starken transversalen Piezoeffekt auf. Piezoelektrische Spannungskonstanten g31 im Bereich von 3 Vm/N wurden gemessen, die im Vergleich zu den herkömmlichen piezoelektrischen Materialien PZT oder PVDF sehr hohe Werte darstellen. Die hohe Flexibilität, die geringe Masse und die kleinen Abmessungen von Parallel-Tunnel-Ferroelektreten ermöglichen ihren Einsatz als Nano- und Mikrosensoren oder Nanogeneratoren. Die im vorliegenden Beitrag vorgestellten FENG bestehen jeweils aus einem länglichen Piezoelektretstreifen, der an beiden Enden einer U-förmigen Halterung eingespannt ist und in dessen Mitte eine seismische Masse befestigt ist. Bei einer Beschleunigung von 1 g (g = 9,81 m/s²) und einer seismischen Masse von 0,3 g wird eine Leistung von 108 µW bei einer Resonanzfrequenz von 57 Hz generiert. Wenn man die geringe seismische Masse betrachtet, übertrifft dies deutlich die in der Literatur mit Piezoelektret-Energy-Harvestern zuvor vorgestellten Ergebnisse und ist vergleichbar mit den besten Ergebnissen mit gängigen piezoelektrischen Energy-Harvestern. Die Untersuchung von alternativen Anordnungen lässt eine weitere Verbesserung der generierten Leistung erwarten.

Kurch, Matthias

• Akustik-Herausforderungen und -Lösungen für elektrische Achsen
  M. Kurch, J. Blickensdorff, A. Holz and S. Satzinger
[Abstract]

Die Transformation von Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen zu solchen mit elektrischen Antrieben stellt eine Herausforderung für die Entwickler in der Automobilindustrie dar. Schaeffler adressiert diese Herausforderung mit seiner Strategie ”Mobilität für morgen”. Ein Fokusfeld dieser Strategie behandelt umweltfreundliche Antriebe, wie zum Beispiel elektrische Achsen. Eine Kernaufgabe in deren Produktentwicklungsprozess ist erfahrungsgemäß die Beherrschung der Akustik. Dabei müssen neben den Geräuschen des E-Motors und des Inverters auch die des Getriebes sowie deren subjektive Wahrnehmung fokussiert betrachtet werden. Aufgrund der fehlenden Verdeckung durch die Geräuschkulisse des Verbrennungsmotors können diese Geräusche deutlich in das Zentrum der Wahrnehmung des Anwenders rücken. Für die akustische Optimierung eines Getriebes und das Gesamtsystemverständnis müssen alle beteiligten dynamischen Anregungsmechanismen von E-Maschinen, Zahneingriffen, Überrollfrequenzen und Parameter wie Resonanzen der verbauten Wälzlager und Gehäuse, modale Effekte von Teil- und Gesamtsystem bis hin zu Ankopplungen an die umgebenden Fahrzeugstrukturen betrachtet werden. Die daraus resultierenden Anforderungen können mit zeitgemäßen numerischen und experimentellen Analysemethoden erfüllt werden. Der Vortrag stellt anhand aktueller elektrischer Achsantriebe Lösungsansätze für die obengenannten Herausforderungen dar. Es werden speziell die anwendungsspezifischen Merkmale der E-Achsen-Getriebe betrachtet.

Kvetnaya, Tatiana

• Irrelevant Background Speech Disrupts Serial Short-Term Memory for Verbal but not for Spatial Information: A Pre-Registered Replication Study
  T. Kvetnaya, K. Schopf and F. Wickelmaier
[Abstract]

The irrelevant speech effect (ISE)-the phenomenon that background speech impairs serial recall of visually presented material-has been widely used for examining the structure of short-term memory. Jones, Farrand, Stuart, and Morris (1995) employed the ISE paradigm to challenge modularity as a fundamental principle of working memory. In Experiment 4, they observed an ISE in both verbal and spatial serial memory tasks, thereby demonstrating that changing-state characteristics of the material, rather than its modality of origin, may determine the impairment of memory performance. The present study constitutes a cumulative, pre-registered replication of Experiment 4 with 80 German participants (n = 40 per memory task condition). In line with Jones et al. (1995), a main effect of sound type was observed for the verbal domain, with disruption being more marked for a changing sequence of spoken syllables than for a steady sequence. However, no such cross-modal effect was replicated for the spatial domain. Contrary to the original findings, this resulted in an interaction of sound condition and task type. These results do not support a model of functional equivalence of verbal and spatial information in serial short-term memory.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Lahe, Peyman

• Multimode damping of thin plates by arrays of separately shunted piezoelectric patches
  P. Lahe and I. Basdogan
[Abstract]

Two-dimensional thin plates are widely used in many aerospace, automotive and marine applications. Among many methods for the attenuation of vibration in these mechanical structures, piezoelectric shunt damping is a promising way. It enables a compact vibration damping method without adding significant mass and volumetric occupancy. Although shunt damping have been studied extensively in the literature, most of the studies do not provide a formulation for modeling the piezoelectric patches that partially cover the plate surface and scattered on the host structure. In this study, the Rayleigh-Ritz model is used for solving the modal analysis and obtaining the frequency response functions of the electro-mechanical system. The developed model includes mass and stiffness contribution of the piezo-patches. Different from previous studies, each piezo-patch is separately shunted via an electric circuit rather than arranging all the patches in parallel and then connecting all of them to a single electric circuit. For verification of Rayleigh-Ritz method, finite element simulations are performed in ANSYS and compared with the analytical model results. An optimization study is performed by varying number of the patches to improve the shunt damping performance. It was shown that separately shunted configuration is much more effective compared to the parallel arrangement.

Laila, Tanjina

• A computational approach for characterization of rigid frame porous materials
  T. Laila, F. Saati and S. Marburg
[Abstract]

A number of parameters like flow resistivity, porosity and tortuosity are used to characterize a porous material. In general, such parameters are derived using empirical methods or numerical models, including experimental procedures to some extent. However, conducting these experiments is often expensive and a number of uncertainties lie within. The aim of this paper is to introduce a method to calculate these parameters in a full-scale porous model by using finite element method, considering thermal and viscous losses on a range of 2-D geometries. Starting with a simple rectangular rigid skeleton, the process moves forward with taking more complex pore shapes into account. The results give an insight to the different boundary conditions and their influence on the proposed numerical procedure.

Lajmi, Lilia

• Implementierung und Vergleich zweier Sprachcodierungsstrategien für Cochlea-Implantate
  S.P. Cretti, L. He and L. Lajmi
[Abstract]

Mit Cochlea-Implantaten (CI) kann bei gehörlosen Menschen die Hörfähigkeit wiederhergestellt werden. Dazu werden die Schallwellen in elektrische Impulse gewandelt, welche die Hörnerven stimulieren und so zu einem Höreindruck führen. Für diese Umwandlung sind Sprachcodierungsstrategien notwendig. Diese Algorithmen haben einen wesentlichen Einfluss auf das Hörempfinden eines CI-Trägers und somit auch auf die Sprachverständlichkeit. In dieser Publikation werden zwei Sprachcodierungsstrategien vorgestellt. Die erste Strategie basiert auf dem Continuous Interleaved Sampling (CIS) Verfahren, die zweite nimmt den Psychoacoustic Advanced Combinational Encoder Algorithmus (PACE) als Grundlage. Sowohl CIS als auch PACE wurden in unseren Verfahren um die Technologie der virtuellen Kanäle erweitert. Die Audioqualität und Sprachverständlichkeit bei den hier vorgestellten Algorithmen wurden mittels subjektiven Hörtests an Normalhörenden untersucht. Dazu wurden die elektrischen Impulse mit Hilfe eines Vocoders zu einem Audiosignal synthetisiert. Die subjektiven Hörtests bestätigen die Qualitätsverbesserung durch den Zusatz von virtuellen Kanälen. Für die Schätzung der empfundenen Audioqualität bei CI-Träger ist der aus der Forschung bekannte Vocoder allerdings wenig geeignet. Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird deshalb derzeit an einer neuen Synthese gearbeitet, die eine höhere Korrelation mit dem Hörempfinden von CI-Trägern verspricht.

Lamichhane, Amrit

• Spektrale Prominenz beeinflusst die Ausgeprägtheit psychoakustischer Empfindungsgrößen
  A. Oetjen, A. Lamichhane, M.A. Khan and S. van de Par
[Abstract]

Die wahrgenommene Ausgeprägtheit vieler psychoakustischer Empfindungsgrößen wie z.B. Rauigkeit, Impulshaftigkeit oder Schwankungsstärke hängt neben bestimmten Signalparametern auch vom Schalldruckpegel ab. Dies wurde in bisherigen Studien mit synthetischen Schallen untersucht und es wurden Modellvorstellungen zur Quantifizierung dieser Abhängigkeit entwickelt. Bei realen Geräuschen treten diese psychoakustischen Signalparameter jedoch oft nicht spektral isoliert auf, sondern sind oft in einem bestimmten Frequenzband ausgeprägt. Eine kleine Pegeländerung eines solchen Frequenzbands relativ zum benachbarten Band kann sehr großen Einfluss auf die Ausgeprägtheit einer Empfindungsgröße im Gesamtgeräusch haben. In diesem Fall wird die Ausgeprägtheit der Empfindungsgröße deutlich stärker vom Schalldruckpegel beeinflusst als es die Versuche mit synthetischen Geräuschen nahelegen. In einer Reihe von Hörversuchen wurden beispielsweise Modulationen nur auf ein bestimmtes Frequenzband in einem rosa Rauschen aufgeprägt. In einem nächsten Schritt wurde dann der Pegel des Frequenzbands leicht verändert. Diese Änderung der spektralen Prominenz des modulierten Bereichs bewirkte eine große Änderung der Empfindungsstärke der untersuchten Größen. Dieser Effekt lässt sich in vergleichbarer Form auch bei Fahrzeug- und anderen Umweltgeräuschen beobachten. Verschiedene Ansätze zur Interpretation der Hörversuchsdaten werden gezeigt und diskutiert.

Langer, Patrick

• Einfluss von Vernetzungsparametern auf die Modalanalyse geometrisch unterschiedlich komplexer Strukturen mittels der Finite-Elemente-Methode
  A. Schneider, K.-A.H. Hoppe, P. Langer, C. Guist and S. Marburg
[Abstract]

Diese Arbeit behandelt die Quantifizierung von Diskretisierungsfehlern für einfache und komplexe Komponenten bei der Anwendung der Finite-Elemente-Methode. Ziel ist die Minimierung des Fehlers einer numerischen Modalanalyse relativ zu entsprechenden, hochgenauen experimentellen Ergebnissen. Zunächst werden existierende Vernetzungsstrategien und verbundene Qualitätskriterien betrachtet. Nachfolgend werden an Hand geometrisch einfacher Strukturen die Einflüsse geometrischer Approximationsgüte, verzerrter Elemente und der Netzfeinheit auf die Simulationsergebnisse untersucht. Die Autoren fokussieren sich hierbei auf eine angemessene räumliche Verfeinerung des Netzes, speziell in Bereichen hoher Dehnung. Auf den gewonnen Erkenntnissen baut eine Parameterstudie einer komplexeren Geometrie auf. Um die Ergebnisse der Parameterstudie in Relation zu bekannten Unsicherheiten zu setzen, werden zusätzlich die Parameterunsicherheiten bezüglich der Materialeigenschaften sowie der Geometrie betrachtet. Die Arbeit lässt Diskussionen zu, inwieweit der Fehler durch die Diskretisierung zu industriell relevanten Material- und Geometrieunsicherheiten vernachlässigbar ist.

Langer, Sabine C.

• Ein Multi-Level Verfahren zur Beschleunigung von FEM-Simulationen in der Akustik
  T. Ring and S.C. Langer
[Abstract]

Zur Prognose des akustischen Verhaltens technischer Systeme wird vielfach die Finite-Elemente Methode (FEM) als Lösungsmethode eingesetzt. Die FEM lässt sich dabei sowohl für transiente Probleme im Zeitbereich, als auch unter der Annahme stationären Verhaltens im Frequenzbereich formulieren. In jedem Fall ist es erforderlich die Diskretisierung des Berechnungsgebietes so zu wählen, dass eine ausreichende Anzahl von Elementknoten pro Wellenlänge gewährleistet ist. Diese Diskretisierung wird üblicherweise anhand der höchsten interessierenden Frequenz und der zugehörigen kleinsten Wellenlänge festgelegt. Für Berechnungen im Frequenzbereich ist die so festgelegte Diskretisierung für alle Frequenzstützstellen unterhalb der höchsten Frequenz zu fein, die entstehenden Gleichungssysteme sind größer als erforderlich.

Im Rahmen dieses Beitrages wird ein Verfahren präsentiert, welches neben dem am feinsten diskretisierten Zielmodell zusätzlich vereinfachte Modelle verwendet. Diese vereinfachten Modelle sind nur in Teilen des interessierenden Frequenzbereichs anwendbar, erfordern aber weniger Aufwand zur Lösung. Das Verfahren schätzt den Frequenzgang einer skalaren Zielgröße als Kombination der Lösungen des Zielmodells und der vereinfachten Modelle und ermöglicht so insgesamt die Einsparung von Rechenzeit. Weiterhin wird die Anwendung des Verfahrens auf die Modellierung poroelastischer Materialien vorgestellt. Der Rechenzeitvorteil der vereinfachten Modelle wird dabei durch die Verwendung vereinfachter Materialmodelle erreicht.

• Kombinierte Bewertung von Luft- und Körperschallverhalten von Leichtbau-Karosseriebauweisen
  M. Kollmannthaler, F. Sperber, D. Jansen and S.C. Langer
[Abstract]

Bei der Entwicklung von Premiumsportwagen spielt Leichtbau aufgrund hoher Anforderungen sowohl bezüglich Fahrdynamik als auch Effizienz eine große Rolle. Darüber hinaus müssen insbesondere die Sportlimousinen, wie zum Beispiel der Porsche Panamera, hohen Komfortansprüchen der Kunden gerecht werden. Die Anforderungen an den akustischen Komfort sind oftmals gegenläufig zu den Leichtbaubestrebungen, da masseintensivere Bauweisen tendenziell die akustischen Eigenschaften, wie beispielsweise das Schalldämm-Maß, verbessern. Die unterschiedlichen Entwicklungszeitpunkte von Karosseriebauteilen, Interieurkomponenten und Akustik-Erprobung im Fahrzeugentwicklungsprozess verkomplizieren die Lösung des Zielkonflikts zusätzlich. Zudem wird eine kombinierte Bewertungsmöglichkeit für Leichtbau und Akustik in der frühen Phase des Fahrzeugentwicklungsprozesses gesucht. Mit dem Ziel, das bestgeeignete Material für einen optimalen Kompromiss zwischen Leichtbau und Akustik zu finden, werden konventionelle und neuartige flächige Karosseriewerkstoffe hinsichtlich ihrer Körper- und Luftschalleigenschaften untersucht. Da an den meisten Karosserieflächen eine kombinierte Luft- und Körperschallanregung vorherrscht, werden dieselben plattenförmigen Proben zum einen auf ihre Körperschalleigenschaften und zum anderen in einem Fensterprüfstand auf ihr Schalldämm-Maß untersucht. Die Erkenntnisse über die Materialien und die Bewertungsmöglichkeit werden auf reale flächige Karosseriebauteile, wie beispielsweise ein Gepäckraumbodenblech übertragen. Abschließend wird eine Bewertungssystematik erarbeitet, die eine kombinierte Bewertung von Masse, Kosten, Körper- und Luftschalleigenschaften und damit eine fundierte Material- und Wandstärkenfestlegung in der frühen Phase des erlaubt.

• Betrachtung der Schallleistungsflüsse körperschalltragender Strukturen mit gekoppeltem Fluid
  S. Rothe and S.C. Langer
[Abstract]

Ein wesentlicher Schritt beim Lärmarmen Konstruieren ist die Identifikation geeigneter Bereiche zur Platzierung konstruktiver Maßnahmen, wie beispielsweise Dämpfungsfolie, Sicken oder Punktmassen. Voraussetzung hierfür ist eine aussagekräftige physikalische Größe, auf welcher diese Entscheidung getroffen werden kann. Eine geeignete Möglichkeit ist die Analyse der Schallleistungsflüsse in dem betrachteten System, welche Informationen darüber liefert, über welchen Pfad sich der Schall ausbreitet.

Die für den Körperschallfluss repräsentative Größe ist die Strukturintensität (STI). Die äquivalente Größe im Fluid ist die Schallintensität. Beim Lärmarmen Konstruieren auf Basis der STI wird in der Literatur davon ausgegangen, dass es in Bereichen hoher aktiver Strukturintensität zu einer verstärkten Schallabstrahlung kommt und die Platzierung von Maßnahmen zur Reduktion der abgestrahlten Schallleistung in diesen Bereichen sinnvoll ist. Es stellt sich die Frage, in welchen Grenzen die genannte Hypothese bei Betrachtung des gekoppelten Systems, insbesondere unterhalb der Koinzidenzfrequenz (Ausbildung unterschiedlicher Schallabstrahlungstypen), Bestand hat.

In diesem Beitrag werden die Schallleistungsflüsse einer generischen körperschalltragenden Struktur gekoppelt mit dem Fluid betrachtet werden, um den Anteil und den Übertragungspfad des Körperschalls in das Fluid zu identifizieren. Zum Vergleich werden die Bereiche hoher aktiver Strukturintensität ohne Berücksichtigung des Fluids herangezogen.

• Frequency Limits of Locally Resonant Acoustic Metamaterials
  A. Nojavan and S.C. Langer
[Abstract]

The advent of Acoustic Metamaterials (AMM) has opened great potential in highly effective noise control. Thanks to their engineered microstructure, AMMs can present extraordinary characteristics, which are normally not observed in the nature. In Locally Resonant Acoustic Metamaterials (LRAM), negative values of effective mass density are achieved through local resonances within the material structure. The negative effective mass hinders wave propagation through the LRAM structure, proposing LRAMs as highly effective acoustic insulation. However, this effect is present only at a narrow frequency range, called bandgap. As a result, LRAMs are required to be designed for each specific application. Accordingly, the performance limits of LRAMs should be considered during the design process. In this study, the frequency range for LRAM operation is analyzed analytically and examined numerically, in particular for a memabrane type one.

Langfeldt, Felix

• Einfluss von Nebenwegen auf die Schalldämmung von akustischen Metamaterialien
  F. Langfeldt and W. Gleine
[Abstract]

Mit akustischen Metamaterialien könnten Schallschutzaufgaben insbesondere im tiefen Frequenzbereich deutlich effizienter (weniger zusätzliches Gewicht und/oder erforderlicher Bauraum) umgesetzt werden als es mit konventionellen Maßnahmen möglich ist. Beispielsweise wurde nachgewiesen, dass die Schalldämmung von Doppelwänden erheblich verbessert werden kann, wenn so genannte akustische Membran-Metamaterialien zwischen die beiden Wände integriert werden. In der Praxis nicht zu vermeiden sind bei solchen Aufbauten jedoch Spalte oder Öffnungen (z.B. die Fenster in einer Flugzeugseitenwand) sowie Körperschallbrücken, die als Nebenwege möglicherweise zu einer Reduktion der Effektivität der akustischen Metamaterialien führen können. In bisherigen Untersuchungen von Metamaterialien wurde der Einfluss von Nebenwegen nicht systematisch analysiert. Der vorliegende Beitrag zeigt erste Ergebnisse von Untersuchungen, die die Auswirkungen von Nebenwegen in Flugzeugkabinenseitenwänden mit akustischen Metamaterialien bewerten sollen. Dazu werden experimentell und numerisch ermittelte Schalldämmmaßwerte für ein generisches Wandmodell mit in Glaswolle integrierten akustischen Metamaterialien herangezogen. Der Einfluss verschiedener Öffnungen im Metamaterial sowie punktförmiger Verbindungsstellen wird untersucht und anhand dieser Ergebnisse bewertet.

• Gekoppelter Helmholtz-Resonator mit schwingfähigem mechanischem Resonator
  H. Hoppen, F. Langfeldt, W. Gleine and O. von Estorff
[Abstract]

Resonanzabsorber werden häufig zur tieffrequenten Schallminderung eingesetzt. Unter den akustischen Resonanzabsorbern sind vor allem Helmholtz-Resonatoren weit verbreitet. Da diese Absorber aber nur in einem schmalen Frequenzband um die Resonanzfrequenz herum wirksam sind, ist ihre Anwendbarkeit lediglich auf tonale oder schmalbandige Spektralbereiche beschränkt. In diesem Beitrag wird ein neuartiges Konzept für einen Helmholtz-Resonator mit erhöhter Bandbreite vorgestellt. Dazu wird der Aufbau des klassischen Helmholtz-Resonators so verändert, dass ein zweiter ”Freiheitsgrad” wirksam wird. Auf diese Weise kann das System in einem gewünschten Frequenzbereich auf zwei Resonanzfrequenzen abgestimmt werden, sodass die Schallminderung in einem größeren Frequenzbereich erhöht ist, ohne dass sich die Masse und das Volumen des Resonators ändern. Dargestellt wird ein analytisches Modell zur Berechnung der Resonanzfrequenzen und Schallisolation des gekoppelten Systems aus dem Helmholtzresonator und schwingfähigen mechanischem Resonator. Die analytischen Ergebnisse werden mit numerischen und experimentellen Ergebnissen verglichen.

Langmann, Tom

• Vergleich verschiedener Anregungensarten einer Platte mit einem Laser-Scanning-Vibrometer
  K. Simanowski, T. Langmann, T. Schaffeld and D. Sachau
[Abstract]

Für die experimentelle Untersuchung des Schall- und Schwingungsverhaltens von Strukturen müssen diese angeregt werden. Als Beispiel dient in dieser Arbeit ein Holzgehäuse, das einseitig von einer allseitig eingespannten Aluminiumplatte berandet ist. Diese wird entweder mit einem (1) Schwingerreger, (2) Inertialschwingerreger, (3) automatischen, skalierbaren Modalhammer oder (4) Lautsprecher angeregt. Die Schwingung der Platte wird berührungslos und in einem feinen Messraster mit einem Laser-Scanning-Vibrometer erfasst, ebenso wie bei (1) bis (3) die eingeleitete Kraft. Die Anregung erfolgt stets am gleichen Ort, die Amplituden werden variiert. Zusätzlich wird der Schall in einer Gehäuseecke gemessen. Die Messdaten werden im Zeit- und im Frequenzbereich ausgewertet.

Lechner, Christoph

• Baulärmregulative in Österreich – die Zulässigkeit von baubedingten Schallimmissionen in unterschiedlichen Materien
  C. Lechner and C. Kirisits
[Abstract]

In Österreich ist die Zulässigkeit von Schallimmissionen in der Regel durch unbestimmte Rechtsbegriffe und nicht durch Grenzwertregime geregelt. Dabei normiert der Gesetzgeber üblicherweise, dass unzumutbare Belästigungen und Gesundheitsgefährdungen vermieden werden müssen. Darüber hinaus gibt es zum Teil Verordnungsermächtigungen, womit detaillierte Festlegungen zu diesen grundsätzlichen Vorgaben erlassen werden können. Zwei rezente Verordnungen zeigen wie groß die Spanne der methodischen Zugänge zur Baulärmbegrenzung ist. Es sind dies die Bundesstraßen- Lärmimmissionsschutzverordnung - BstLärmIV (BGBl. II Nr. 215/2014), in der im 3. Abschnitt Regelungen für den baubedingten Schall enthalten sind. Dabei werden Schwellenwerte und Grenzwerte definiert, die Ermittlungsmethoden des baubedingten Schalls festgeschrieben sowie Minderungsmaßnahmen und objektbedingte Maßnahmen geregelt. Die zweite Regelung ist die Tiroler Baulärmverordnung (LGBl.Nr. 135/2016), welche für die Zulässigkeit von Baulärm auf Grenzwerte gänzlich verzichtet. Hier wird die Philosophie verfolgt, dass als Bauland gewidmete Grundstücke unter gewissen Rahmenbedingungen wie werktags unter tags und lärmarmen Baubetrieb unabhängig von den daraus resultierenden Immissionen Vortrag geht auf die Bestimmungen im Überblick ein und zeigt eine vergleichende Analyse der sehr unterschiedlichen Methoden.

Leckschat, Dieter

• Wellenfeldsynthese für den Einsatz in Augmented Acoustic Reality-Umgebungen
  D. Leckschat, C. Epe and K. Fuhrmann
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die Konzeption und eine Implementierung eines Systems für die akustische Wellenfeldsynthese (WFS) vorgestellt. Im Gegensatz zu ”großen” Systemen mit sehr vielen Lautsprecherkanälen wurde hier eine individuelle, auf eine Person zugeschnittene Lösung konstruiert. Es werden dabei kopfbezogene Signale über fokussierte Quellen wiedergegeben. Da sich die Lautsprecheranordnung zum Beispiel seitlich in etwa einem Meter Abstand zum Hörer befindet, bleibt das Sichtfeld frei, so dass sich eine Mixtur aus einer realen akustischen Szene und technisch hinzugefügten akustischen Elementen erreichen lässt.

Lemke, Mathias

• Optimized Sound Field Generation in the Time Domain - Validation for Source Arrays in 2D
  M. Lemke, F. Straube, L. Stein and S. Weinzierl
[Abstract]

Line Source Arrays (LSAs) are used for sound reinforcement aiming at the synthesis of homogeneous sound fields for the whole audio bandwidth. The deployed loudspeaker cabinets are rigged with different tilt angles and/or electronically controlled. The determination of the optimal geometric arrangement and electronic drive is an ill-posed inverse problem. In a preceding contribution, we introduced an adjoint-based approach for sound reinforcement problems in the time domain.

By defining a target sound field within an objective function the method allows the optimization of acoustic sources also considering a base flow or thermal stratification. It is based on the Euler equations and the corresponding adjoint which are solved by means of computational aeroacoustic (CAA) techniques. Both, appropriate driving functions and appropriate positions of the sources for the synthesis of a desired sound field can be determined.

We will present new validation examples with several loudspeakers for a typical straight and a typical circular two-dimensional loudspeaker array setup. It will be shown that pre-specified driving functions - amplitudes and phases - can be regained using the adjoint-based method.

Lenz, Udo

• Körperschall und Erschütterungen bei Straßenbahnen – Anwendung der DIN 45672 und DIN 45673
  U. Lenz
[Abstract]

Mit Straßenbahnen wird schon seit mehr als 100 Jahren Elektromobilität in Städten betrieben. Straßenbahnen sind daher im Hinblick auf Abgase emissionsfrei in der Stadt. Sie erzeugen aber Schall- und Erschütterungsimmissionen, die von Anliegern teils als erheblich belästigend wahrgenommen werden. Mit Anwendung der Normenreihe DIN 45672 und DIN 45673 lassen sich Körperschall- und Erschütterungsimmissionen von Straßenbahnsystemen mindern. Im Vortrag werden diese Normen dargestellt und Ihre Anwendung exemplarisch beschrieben.

Lepage, Marc

• eCall Testing and Certification – Lessons Learned
  U. Müsch, F. Kettler, M. Lepage, A. Sethi and R. Serafimov
[Abstract]

eCall modules are mandatory today and speech communication between driver, respectively passengers in the vehicle involved in the accident and the emergency control center are ex-tremely helpful to judge the severity of a crash. This is considered in the Russian certification process, audio tests according to the GOST 33468 specification cover this and are mandato-ry for vehicle homologation. EU eCall refers to ITU-T P.1140, which highlights other parame-ter compared to the Russian GOST specification. Both specifications are applied in the auto-motive industry today, often simultaneously for the different markets. The contribution dis-cusses typical challenges and experiences gained from numerous audio tunings and homolo-gation tests with almost all kind of vehicle types. Some performance requirements in both specifications are challenging to meet (like double talk capability), as it could be expected. Other test cases lead to unexpected problems in practice. The specific ”Silent call” test from P.1140 requires different noise reduction settings compared to SNR tests in GOST, and can in general be hard to meet with specific, active microphone implementations.

Lerch, Reinhard

• Korrelation von Unterbodenblechschwingungen und Innenraumakustik
  J. Osterziel, A. Businger, M. Fritzsche and R. Lerch
[Abstract]

Durch die stetig steigende Lärmbelästigung, insbesondere durch den signifikanten Einfluss von Verkehrslärm, steigt das Bedürfnis nach akustischer Distanzierung und Separation. Bei Automobilen ist in den letzten Jahren vor allem im oberen Preissegment eine Entwicklung im Klangbild auszumachen. Die bei hohen Fahrgeschwindigkeiten dominierenden Umströmungsgeräusche wurden im hochfrequenten Bereich bereits so weit dezimiert, dass früher übertönte tieffrequente Geräusche primär in den Vordergrund rücken. Eine Ursache hierfür ist die Anregung flächiger Strukturen, wie sie beispielsweise bei Unterbodenblechen auftritt. Um die Gesamtschwingungen trotz lokal eingeschränkter Zugänglichkeit messtechnisch erfassen zu können ohne dabei weder die Strömung noch die Blechschwingung zu beeinflussen, müssen neue Ansätze verfolgt werden. Die bereits etablierte Methodik der Laser-Scanning-Vibrometrie wird im Windkanal S2A in Paris um ein Anwendungsfeld erweitert, da hier erstmals die Bleche eines Fahrzeugunterbodens durch Panzerglasscheiben abgescannt werden. Dieses neue Verfahren wurde mittels Beschleunigungssensoren validiert. Zudem wurden Korrelationen zwischen Blechschwingungen und Innenraumakustik hergestellt und dabei gezielt gewisse Randbedingungen modifiziert, um deren Auswirkungen wahrnehmen und interpretieren zu können. Ergebnisse zeigen, dass in bestimmten Frequenzbereichen Wechselwirkungen und Zusammenhänge zwischen Blechschwingungen und Innenraumakustik zu erkennen sind. Durch den Vergleich von Kohärenzen werden diese genauer erläutert. Darüber hinaus existieren von den Unterbodenblechschwingungen unabhängige Schallentstehungsmechanismen, deren Ursachen durch weitere Messungen ermittelt werden sollen.

Levermann, Dag

• Minderung der akustischen Wirksamkeit von Schalldämpfersystemen durch Körperschallausbreitung
  C. Schulze, P. Lindner, J. Hübelt, M. Ruhnau, J. Troge, T. Georgi and D. Levermann
[Abstract]

Zur Reduzierung des Entwicklungsrisikos bei der Auslegung von Schalldämpfern werden möglichst genaue Auslegungs- und Berechnungswerkzeuge benötigt. Einen wichtigen begrenzenden Faktor stellt hierbei die Übertragung von Körperschall über die Schalldämpferbauteile dar, die bisher ausschließlich durch Sicherheitsbeaufschlagungen berücksichtigt wird. Nun wurde ein neues Berechnungsverfahren geschaffen, das den Körperschalleinfluss auf die Luftschalldämpfung eines Schalldämpfers analytisch beschreiben kann. Dabei kommt ein SEA-Modell (statistische Energieanalyse) zum Einsatz. Die dafür erforderlichen Modellparameter wurden aus den für den Körperschall bedeutsamen Eigenschaften der Schalldämpferbauteile abgeleitet. Im Beitrag werden Ergebnisse zur Validierung der Berechnungsmethodik an Schalldämpfern in Modell- und Originalgröße präsentiert. Insbesondere wird die Gesamtschalldämpfung eines Schiffsschalldämpfers prognostiziert auf Basis der direkt am Motorprüfstand gemessenen Luftschallleistung und Körperschallleistung. Abschließend erfolgt der Vergleich der Durchgangsdämpfung des Schiffsschalldämpfers mit Messergebnissen, die in situ am Abgassystem eines Schiffs ermittelt wurden.

Lewitz, Hanna

• Vergleich verschiedener piezoelektrischer Dünnschichtsensoren für SONAR-Anwendungen
  A. Namenas, H. Lewitz, J. Abshagen, E. Quandt and G. Schmidt
[Abstract]

Im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen dem Lehrstuhl für digitale Signalverarbeitung, dem Lehrstuhl für Anorganische Funktionsmaterialien und in Kooperation mit der Wehrtechnischen Dienststelle 71 der Bundeswehr wurden Wasserschallmessungen von piezoelektrischen Dünnschichtsensoren analysiert. Die verwendeten Sensoren unterschieden sich nach Art der verwendeten piezoelektrischen Materialien (AlN, AlScN und PZT). Die Flächengröße der aktiven Schicht war ebenfalls variabel. Als Referenz wurden Aufnahmen von Hydrophonen TC4050 von Reson verwendet. In einem definierten Messablauf wurden die Dünnschichtsensoren und Referenzhydrophone mit CW- bzw. LFM-Pulsen der Dauer 20 ms bzw. 500 ms im Vorbeifahren aus unterschiedlichen Entfernungen und Einfallswinkeln im Sognefjord, Norwegen, beschallt. Bei den gewonnenen Aufnahmen wurde eine SNR-Schätzung durchgeführt. Durch zusätzliche Abschätzung der interferierenden Signale und der Rauschanteile in nutzsignalfreien Zeitbereichen bei Referenzhydrophonen und Dünnschichtsensoren konnte die Robustheit der Frequenzgangschätzung der Sensoren verbessert werden. SNR-technisch unterlagen alle Dünnschichtsensoren den Referezhydrophonen. Eine gute Performance zeigten die AlN- und die AlScN- Sensoren dennoch. Die PZT-Sensoren wiesen geringstes SNR auf. Die betragsmäßige Frequenzgangschätzung anhand der Aufnahmen von LFM-Pulsen mit zusätzlicher Mittelung über alle Pings ergab für Sensoren gleicher Art ähnliche Verläufe.

Li, Lujun

• Performance Comparison of Deep Neural Network Quantizers to Continuous ASR Systems
  T. Watzel, L. Li, L. Kürzinger and G. Rigoll
[Abstract]

Deep Neural Networks (DNNs) conditioned on the input data x are modeling the conditioned probability P(s_k|x). Usually, these networks are combined with a Hidden Markov Model (HMM) in a hybrid approach and achieved good performance in several speech recognition tasks over the last years. Similar approaches using a Discrete Hidden Markov Model (DHMM) has been disregarded in recent past. Our approach takes a closer look at a discrete system, more precisely the so-called Neural Network Vector Quantizer (NNVQ). We demonstrate how a simple NNVQ is build up beginning with a shallow architecture. We are adding several layers to increase the modeling capacity of the network. By creating a conditioned probability exploiting the training data, we offer a way to train the NNVQ in a supervised fashion. The proposed method provides a mapping function from the NNVQ output P(m_j|x) which we are generating during training to a conventional DNN output P(s_k| x). Thus, we are able to apply a frame-based Cross Entropy (CE) training. Our experiments show that the NNVQ achieves competitive performance against continuous systems like HMM/Gaussian Mixture Model (GMM) hybrid systems.

Li, Song

• The Relative Influence of Reverberation at the Contralateral versus Ipsilateral Ear on Perceived Externalization of a Lateral Sound Source
  S. Li, R. Schlieper, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Reverberation is important to perceived externalization of headphone-reproduced virtual sound sources, especially the early reflection part. The result of a previous experiment demonstrated that the degree of externalization decreased substantially by reducing the amount of reverberation at the contralateral ear. In contrast, the perceived externalization changed slightly by removing the reverberation part in the ipsilateral ear signal. In that study, a one-second-long white noise was used as the stimulus, and the simulated virtual sound source was located at a distance of 1.7 m for an azimuth angle of 45^∘. However, it is still unknown whether or not this effect depends on the type of stimuli and sound-source distances, and how this effect changes as a source moves from lateral to frontal incidence angles. For these purposes, non-individual binaural room impulse responses (BRIRs) were measured for different azimuth angles and distances in a listening room. The amount of reverberation was reduced in BRIRs of either the contralateral or the ipsilateral ear. Such modified BRIRs were convolved with different stimuli, and subjects rated the degree of externalization of the binaurally rendered signals presented over headphones. The results are discussed in the present study.

Liberson, Lev

• Modellierung der Akustik von Axialventilatoren unter gestörter Zuströmung
  P. Dietrich, A. Lucius, M. Schneider, L. Liberson, N. Reiche and R. Ewert
[Abstract]

Das Geräusch von in Geräten eingebauten Ventilatoren unterscheidet sich meist deutlich von Messungen auf dem Prüfstand. Ein Grund hierfür können saugseitige Bauteile, die die Zuströmsituation zum Ventilator beeinflussen, darstellen. Insbesondere bei Axialventilatoren, die hinter Wärmetauschern betrieben werden, ist dieses Verhalten zu beobachten. Zur Beurteilung des Geräuschs und der Analyse von akustischen Quellmechanismen bei Ventilatoren unter gestörter Zuströmung gewinnen, neben experimentellen Untersuchungen, numerische Verfahren zunehmend an Bedeutung. Notwendig für die korrekte Vorhersage der Akustik ist die genaue Beschreibung der, im Vergleich zum Prüfstand, geänderten Grundströmung als auch der entstehenden Turbulenz. Für vergleichsweise einfache Zuströmstörungen, wie einem Turbulenzgitter oder einem saugseitigen Kasten, zeigen skalenauflösende CAA-Simulationen sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen. Häufig werden Axialventilatoren in verschiedenen Anwendungen hinter Wärmetauschern betrieben. Durch die sehr kleinen Strukturen ist die notwendige skalenauflösende Simulation der dort vorherrschenden Strömung aktuell nicht wirtschaftlich realisierbar. In Kooperation mit dem DLR Braunschweig wurde eine Vorgehensweise zur Modellierung von Zuströmturbulenz in skalenauflösenden Simulationen entwickelt und getestet. Diese Methode ermöglicht die numerische Betrachtung der Akustik von Axialventilatoren hinter Wärmetauschern im wirtschaftlich vertretbaren Rahmen.

• CAA Simulation des Breitbandgeräusches von Axialventilatoren mit variierten Kopfspalthöhen
  L. Liberson, M. Lummer, M. Mößner, R. Ewert and J. Delfs
[Abstract]

Bei der Entwicklung moderner Ventilatoren spielen günstige akustische Eigenschaften eine wichtige Rolle. Maßnahmen zur Minderung der Schallgenerierung sollen daher bereits in der Designphase berücksichtigt werden können. Neben Prototypenfertigung und experimenteller Messmethoden bietet die numerische Simulation des strömungsinduzierten Schalls eine attraktive Alternative. An einem Axialventilator verursacht der ”Kopfspalt” zwischen Schaufel und Mantelring eine markante Schallquelle, deren Ausprägung stark von den lokalen Strömungsbedingungen abhängt. Diese wiederum ergeben sich aus der Geometrie der Spaltregion. Eine zeitnahe Vorhersage der Einflüsse von Geometrievariationen auf die Schallentstehung und Abstrahlung erfordert eine effiziente Simulationsmethode, welche sowohl die akustischen Schallquellen, wie auch die Schallausbreitung durch stark inhomogene Strömungsfelder abbilden kann. Eine solche Methode bietet der gekoppelte Einsatz des am DLR entwickelten CAA-Löser DISCO++ mit dem stochastischen Quellgenerator Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM). Dabei werden die akustischen Störungsgleichungen (APE) auf einem unstrukturierten Tetraedergitter mittels der Discontinuous Galerkin Methode gelöst. Die Quellrekonstruktion erfolgt auf einem kartesischen Hilfsgitter, wobei instationäre Schallquellen auf Basis einer vorhergehenden, stationären Strömungssimulation bereitgestellt werden. Zur Validierung der Vorhersagegüte des Verfahrens wird ein, zu diesem Zweck an der Universität Siegen entwickelter Testfall, simuliert. Dabei handelt es sich um einen fünfblättrigen Axialventilator im Einbauzustand bei zwei unterschiedlichen Kopfspaltweiten. Die Simulationserbnisse werden experimentellen Ergebnissen gegenübergestellt.

Liebl, Andreas

• Auswirkungen von Active-Noise-Cancelling Kopfhörern auf kognitive Leistungsfähigkeit und Mitarbeiterzufriedenheit im Bürokontext
  B. Müller and A. Liebl
[Abstract]

Eine hohe Sprachverständlichkeit führt in offenen Büroumgebungen zu Problemen, da sie sich durch den Irrelevant Sound Effekt negativ auf die kognitive Leistungsfähigkeit auswirkt. Raumakustische Maßnahmen allein können unter Beibehaltung einer offenen Bürostruktur zu keinen ausreichenden Verbesserungen führen. In einer Probandenstudie mit einer Arbeitsgedächtnisaufgabe (Serial-Recall) wurde untersucht, ob sich Active-Noise-Cancelling (ANC)-Kopfhörer positiv auf die kognitive Leistungsfähigkeit und das subjektive Empfinden bei einer Großraumbüro-Geräuschkulisse auswirken. Es konnte dabei kein signifikanter Unterschied bezüglich der kognitiven Leistungsfähigkeit zwischen den Bedingungen mit aus- und eingeschalteten ANC bei aufgesetzten Kopfhörern sowie ohne Kopfhörer festgestellt werden. Allerdings hatte das ANC einen Einfluss auf das subjektive Empfinden. Die Hintergrundgeräusche wurden mit ANC beispielsweise als signifikant weniger lästig, die Konzentrationsfähigkeit als signifikant höher und der Abstand zur Störquelle als signifikant größer wahrgenommen als ohne ANC.

Liebl, Theresa

• Sprachqualität von Fernseh-Ton
  T. Liebl and S. Goossens
[Abstract]

Zur Messung und Beurteilung von Sprachqualität existieren zahlreiche Methoden und Modelle. Der Anwendungsbereich Fernsehen stellt dabei eine besondere Herausforderung dar und ist mit den meisten existierenden Methoden nicht klar beurteilbar. Sowohl objektive als auch subjektive Verfahren zur Beurteilung der Sprachqualität von Fernseh-Inhalten sind oft nur eingeschränkt aussagekräftig. Eine Ursache dafür ist, dass die Wahrnehmung von Sprache im TV von vielen Faktoren beeinflusst wird. So kann schon die von der Regie gewünschte Art des Sprechens sehr vielfältig sein. Auch die Wahl des Drehortes, sowie die Ton-Aufnahme an sich können die erreichbare Sprachqualität beschränken. In der darauffolgenden Bearbeitung spielen die Mischungsverhältnisse zwischen Sprache und Musik bzw. Atmo eine wesentliche Rolle. Am Ende nehmen noch die oftmals nicht idealen Wiedergabebedingungen beim Zuschauer Einfluss auf die Qualität. Dabei spielt die Kombination aus Wiedergabegerät, Raumakustik und Hörvermögen des Zuschauers eine entscheidende Rolle. Auch die Wiedergabelautstärke des TV-Signals beeinflusst wesentlich die Wahrnehmung. Neben der Schwierigkeit diese komplexe Kette sinnvoll zu beurteilen, spielt auch die richtige Fragestellung eine wichtige Rolle. Eine an sich verständliche Mischung kann dennoch qualitativ unzureichend sein, wenn die benötigte Höranstrengung zu groß ist. Der Beitrag soll einen Überblick über mögliche Problemfelder und bereits gewonnene Erkenntnisse bei der Beurteilung der Sprachqualität von TV-Inhalten geben.

Liebler, Marko

• Messtechnische Charakterisierung hochintensiver fokussierter Luftultraschallfelder
  M. Liebler, C. Kling, A. Gerlach and C. Koch
[Abstract]

Hochintensive fokussierte Luftultraschallfelder werden heute beispielsweise zur Erzeugung eines haptischen Feedbacks bei einer Gesteninteraktion oder zur Generierung räumlich lokaler Audioquellen eingesetzt, wobei nichtlineare Schallausbreitungseffekte genutzt werden. Solche Schallfelder stellen besondere Herausforderungen an eine messtechnische Charakterisierung. Die hohen Schalldrücke erfordern einen großen Pegeldynamikbereich und die durch nichtlineare Effekte erzeugten Harmonischen eine hohe Bandbreite der Messkette. Weiterhin treten durch die kleinen Wellenlängen und die Fokussierung räumlich stark variierende Schallfelder auf. Im vorliegenden Fall wurde ein 40kHz Trägersignal mit Hilfe eines Ultraschall-Arrays auf einen Fokuspunkt gebündelt. Es wurden unterschiedliche Mikrofontypen auf ihre Eignung zur Vermessung solcher Schallfelder hin untersucht und Einflussgrößen auf das Messergebnis ermittelt. Am Portalscanner der PTB erfolgte eine räumliche Charakterisierung des Ultraschallfeldes. Die Ergebnisse für unterschiedliche Mikrofone und Messaufbauten wurden miteinander verglichen und werden im Vortrag diskutiert. Auf Grund der nichtlinearen Ausbreitung der Schallwelle konnten im Fokusbereich Spitzenschalldruckpegel von über 160dB gemessen werden. Die Ermittlung der Schallfeldparameter solcher Schallfelder ist erforderlich, um bei praktischen Anwendungen die Exposition von Nutzern abschätzen zu können.

Liedtke, Louis

• Einfluss der Position und Stimmhaftigkeit von verdeckten Paketverlusten auf die Sprachqualität
  G. Mittag, L. Liedtke, N. Iskender, B. Naderi, T. Hübschen, G. Schmidt and S. Möller
[Abstract]

Durch die Einführung von Paketvermittlung in Sprachkommunikationsnetzwerken hat sich die wahrgenommene Sprachqualität dieser Netzwerke in den letzten Jahren erheblich verbessert. Aufgrund einer durchgängigen Übertragung vom Sender bis zum Empfänger kommt es innerhalb des Übertragungskanals selbst kaum zu Beeinträchtigungen des Audiosignals. Wenn jedoch Übertragungsfehler oder Verzögerungen im Kanal auftreten, können Pakete verloren gehen. Moderne Codecs benutzen komplexe Paketverlust-Verdeckungsalgorithmen, die versuchen fehlende Sprachpakete zu ersetzen. Dabei synthetisieren sie ein neues Sprachsignal, basierend auf Informationen vorangegangener Sprachpakete. In dieser Arbeit untersuchen wir, wie sich diese Verdeckungsalgorithmen, in Abhängigkeit der Position des verlorenen Sprachpakets innerhalb eines Satzes, auf die wahrgenommene Sprachqualität auswirken. Hierfür wird zwischen Paketverlusten am Anfang, in der Mitte, oder am Ende eines Lautes unterschieden. Neben der Position, in Relation zum betroffenen Laut, spielt auch die Stimmhaftigkeit des Lautes eine Rolle darin, wie sehr die wahrgenommene Qualität beeinträchtigt wird. Anhand des Verdeckungsalgorithmus des EVS Codecs konnte gezeigt werden, dass hier besonders Paketverluste, die am Anfang stimmloser Segmente und am Ende stimmhafter Segmente auftreten ins Gewicht fallen.

Liepert, Manfred

• Subjektive Bewertungen von Zugvorbeifahrten nach geräuschoptimiertem Schienenschleifen
  G. Eberlei, C. Huth, M. Liepert, T. Kempinger and B. Asmussen
[Abstract]

Im Rahmen des Projekts ”Geräuschoptimiertes Schienenschleifen” der DB Netz AG wird anhand von subjektiven Kriterien der Vorgang des instandhaltenden Schienenschleifens optimiert, um die nach dem Schleifvorgang üblicherweise vorhandenen Pfeifgeräusche bei Zugvorbeifahrten möglichst zu reduzieren. Hierzu wurden auf der DAGA 2018 bereits erste Ergebnisse der im Ausgangszustand durchgeführten Hörversuche präsentiert. Inzwischen wurde auf Basis der subjektiven Ergebnisse der Schleifvorgang angepasst und die modifizierten Verfahren in neuen Schleif- bzw. Messkampagnen dokumentiert. Die nun nach dem optimierten Schleifvorgang auftretenden Geräusche bei Zugvorbeifahrten werden wie im Ausgangshörversuch subjektiv beurteilt. Die Ergebnisse der Ausgangs- und Endbeurteilung werden im vorliegenden Beitrag dargestellt und erläutert.

Linder, Peter

• Einsatz von FPGA und SoC Technologien für Akustisch Instrumentierte Eissonden
  D. Eliseev, D. Heinen, P. Linder, L.S. Weinstock, S. Wickmann and S. Zierke
[Abstract]

In dem Vortrag wird die Verwendung von FPGA und SoC Technologien für die Realisierung von Datensystemen akustisch instrumentierter Eissonden betrachtet. Die im Vortrag diskutierten Datensystemen verwenden die Xilinx-Spartan-6 FPGAs sowie Xilinx-Zynq SoCs. Die Verwendung der FPGA- und SoC Technologien ermöglicht bei einem kompakten Aufbau parallele Datenerfassung von mehreren akustischen Sensorkanälen sowie das Synchronisationsverfahren und den Umgang mit weiterer Sondensensorik. Im Vortrag werden die folgenden Themen diskutiert: Architektur der Datensystemen, Verteilung der Aufgaben zwischen Processorkernen und programmierbarer Logik, Einsatz von Embedded Linux und Entwicklung der dafür benötigten Linux-Kernel Module. Die betrachteten Schmelzsonden werden im Rahmen des vom BMWi geförderten EnEx Initiative des DLR Raumfahrtmanagements entwickelt. Die entwickelten Navigationstechnologien werden für eine zukünftige Raumfahrtmission zum Saturn Mond ”Enceladus” verwendet.

Lindner, Paul

• Minderung der akustischen Wirksamkeit von Schalldämpfersystemen durch Körperschallausbreitung
  C. Schulze, P. Lindner, J. Hübelt, M. Ruhnau, J. Troge, T. Georgi and D. Levermann
[Abstract]

Zur Reduzierung des Entwicklungsrisikos bei der Auslegung von Schalldämpfern werden möglichst genaue Auslegungs- und Berechnungswerkzeuge benötigt. Einen wichtigen begrenzenden Faktor stellt hierbei die Übertragung von Körperschall über die Schalldämpferbauteile dar, die bisher ausschließlich durch Sicherheitsbeaufschlagungen berücksichtigt wird. Nun wurde ein neues Berechnungsverfahren geschaffen, das den Körperschalleinfluss auf die Luftschalldämpfung eines Schalldämpfers analytisch beschreiben kann. Dabei kommt ein SEA-Modell (statistische Energieanalyse) zum Einsatz. Die dafür erforderlichen Modellparameter wurden aus den für den Körperschall bedeutsamen Eigenschaften der Schalldämpferbauteile abgeleitet. Im Beitrag werden Ergebnisse zur Validierung der Berechnungsmethodik an Schalldämpfern in Modell- und Originalgröße präsentiert. Insbesondere wird die Gesamtschalldämpfung eines Schiffsschalldämpfers prognostiziert auf Basis der direkt am Motorprüfstand gemessenen Luftschallleistung und Körperschallleistung. Abschließend erfolgt der Vergleich der Durchgangsdämpfung des Schiffsschalldämpfers mit Messergebnissen, die in situ am Abgassystem eines Schiffs ermittelt wurden.

Lingenau, Andreas

• Laboruntersuchungen zur Entwicklung prognostischer Geräuschemissionsansätze an einer hybriden Freileitung
  S. Möllenbeck, B. Schröder, J. Wulff, S. Steevens, P. Sames and A. Lingenau
[Abstract]

Im Zuge der Energiewende muss das bestehende Höchstspannungs-Übertragungsnetz neue Aufgaben übernehmen. Dazu gehört auch der Energietransport über lange Distanzen. Dabei bietet die Übertragung mit Gleichstrom Vorteile. Um Neu- oder Umbaumaßnahmen so effizient wie möglich zu gestalten, kann ein Gleichstromkreis parallel zur bestehenden Drehstromübertragung auf einem Mast geführt werden. Bei solchen hybriden Anordnungen gibt es elektrische Kopplungseffekte zwischen den Systemen. Diese können sich über die elektrische Randfeldstärke an den Leiterseilen auf die Entwicklung von Koronaentladungen auswirken und damit die Geräuschemissionen beeinflussen. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von akustischen Untersuchungen in Laborversuchen zu hybriden Anordnungen dargestellt. Dabei wird sowohl die Beaufschlagung eines Wechselspannungssystems mit einer Gleichspannung (”DC-Offset”) als auch die eines Gleichspannungssystems mit einer Wechselspannung (”AC-Ripple”) betrachtet. Die Stärke dieser Einkopplungen wird aus Berechnungen zu einer geplanten hybriden Freileitung hergeleitet. Sich hieraus ergebende Modifikationen der Geräuschemissionen im Vergleich zur reinen Gleich- bzw. Wechselspannungsbeanspruchung werden dargestellt. Auf Basis der Erkenntnisse werden Empfehlungen für ein entsprechendes Berechnungsmodell für die Bestimmung der längenbezogenen Schallleistungen und Beurteilungspegel nach TA Lärm abgegeben.

• Laboruntersuchungen zur Bewertung der Geräuschminderung durch verschiedene Leiterseiltechnologien für Höchstspannungsfreileitungen
  B. Schröder, S. Möllenbeck, A. Gravelmann, S. Steevens, P. Sames, A. Lingenau, O. Pischler and U. Schichler
[Abstract]

In diesem Beitrag werden verschiedene Möglichkeiten dargestellt, um die Schallemissionen durch Koronageräusche an Leiterseilen von Höchstspannungsfreileitungen zu mindern.

Wahrnehmbare Geräusche an Freileitungen können in seltenen Fällen bei entsprechenden Witterungsbedingungen durch sogenannte Koronaentladungen auftreten. Grund hierfür sind die an Höchstspannungsfreileitungen vorhandenen elektrischen Felder. Während die elektrische Feldstärke am Boden einige Kilovolt pro Meter beträgt, nimmt sie in Richtung der Leiterseile bis auf einige Kilovolt pro Zentimeter an deren Oberfläche zu. Bestehen nun zusätzlich Unebenheiten an der Oberfläche der Leiter (Wassertropfen, Beschädigungen, Schmutzteilchen etc.), so können diese in deren Nähe das elektrische Feld zusätzlich erhöhen. Erreicht die Feldstärke einen bestimmten Schwellenwert, kommt es in bis zu einigen cm Entfernung zur Leiterseiloberfläche zu Entladungen, die sich durch ein Knistern und bedingt durch Ionenbewegungen gelegentlich auch als Brummen bemerkbar machen.

Im Laborversuch werden verschiedene technische Lösungen zur Minderung der Geräuschentwicklung mit Hilfe akustischer Messungen bewertet. Hierbei werden insbesondere verschiedene Oberflächenbehandlungen zur Veränderung des Benetzungsverhaltens, eine Vergrößerung des Leiterseildurchmessers zur Verringerung der elektrischen Randfeldstärke und der Einsatz eines verkleinerten Bündeldurchmessers betrachtet.

Lippert, Stephan

• Untersuchung zur Approximation der Bathymetrie bei der Berechnung der Rammschallausbreitung in 3D
  J. Von Pein, E. Klages, S. Lippert and O. von Estorff
[Abstract]

Die Errichtung von Offshore-Infrastruktur, insbesondere der Ausbau der Offshore-Windenergie, führt in der Regel zum Eintrag von Rammschall in das Wasser, da die meisten Strukturen auf Pfahlgründungen basieren. Die resultierenden potentiell sehr hohen Schalldrücke können für marine Säugetiere schädlich sein.

Zur Vorhersage der Schallpegel sowie zur Abschätzung der Notwendigkeit von Schallschutzsystemen sind numerische Berechnungsmethoden notwendig. Da bei starken Änderungen der Bathymetrie die bei den gängigen Modellen angenommene Rotationssymmetrie nicht mehr gegeben ist, wird ein 3D-Modell entwickelt. Dieses basiert auf einem Parabolic Equations (PE) Ansatz mit einer split-step Padé Approximation in Azimut- und Tiefenrichtung. Als Startwerte für das PE-Modell werden die Ergebnisse eines detaillierten Finite-Elemente-Modells genutzt. Hierdurch ist auch die Berücksichtigung von Schallschutzmaßnahmen möglich. An realen Beispielen, die verallgemeinert als Canyon und als schiefe Ebene betrachtet werden können, wird gezeigt, inwieweit die Approximation der Bathymetrie Auswirkungen auf die berechneten Schallpegel hat. Dabei werden unterschiedliche Approximationen der realen Bathymetrie vorgenommen und die Schallpegel berechnet. Für eine bessere Einschätzung der 3D-Effekte geschieht dies mit Nx2D und 3D-Simulation. Da der Einfluss des Bodens bei der Nutzung von Schallschutzsystemen zunimmt, werden die Szenarien abschließend nochmals mit einem Schallschutzsystem berechnet und der Einfluss der Approximation der Bathymetrie auf die Schallpegel betrachtet.

• Primäre Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen durch Veränderung des Rammimpulses
  E. Klages, J. Von Pein, S. Lippert and O. von Estorff
[Abstract]

Zur Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen werden oftmals große Monopfähle in den Boden gerammt. Die Rammungen führen zu sehr hohen Schalldrücken im Wasser, durch die Meeressäuger und Fische gefährdet werden können. Die größer werdenden Abmessungen der in der Entwicklung befindlichen Offshore-Windturbinen verstärken dabei die Notwendigkeit von wirksamen Schallminderungsmaßnahmen. Neben den bereits vorhandenen, meist sekundären Schallminderungssystemen geraten immer mehr auch primäre Maßnahmen in den Fokus.

Ein Ansatz ist es hierbei, die Schallabstrahlung bei gleichbleibendem Energieeintrag durch gezielte geometrische und materielle Veränderung des Hammers zu verringern. Dafür ist es zunächst von Interesse, den Zusammenhang zwischen Impuls und Schallabstrahlung zu untersuchen. Anschließend kann der Hammer dann, im Hinblick auf die akustischen Eigenschaften und im Rahmen des technisch Möglichen, verbessert und angepasst werden.

In diesem Beitrag wird die Schallabstrahlung eines gerammten Pfahls untersucht. Darauf aufbauend werden Möglichkeiten zur Verringerung des Schalleintrages durch die Veränderung des Rammimpulses vorgestellt und diskutiert.

• Sensitivitäten in der Vibroakustik gerippter Strukturen infolge Unschärfe aufgesetzter Feder-Dämpfer-Massen
  J. Seidel, S. Lippert and O. von Estorff
[Abstract]

Bereits geringe Fertigungstoleranzen sowie Varianzen in Materialparametern können in der Akustik vibrierender Systeme signifikante Auswirkungen auf Moden und deren Intensität haben. So kann es unbeabsichtigt zur Verschiebung von Eigenmoden in Richtung dominanter Erregerfrequenzen kommen, was in der Fahrzeugakustik - hier im Speziellen im Flugzeuginnenraum - infolge zunehmender Schwingungsamplituden unmittelbar zur Beeinträchtigung des Komforts führt.

Der Fokus des gegenwärtigen Beitrags liegt auf nicht-strukturellen Massen im Flugzeugbau, den sogenannten Sekundärmassen, die über Feder-Dämpfer-Systeme an der Primärstruktur befestigt sind und einen nicht zu vernachlässigenden Anteil an der Gesamtmasse eines Flugzeugrumpfs ausmachen. Am Beispiel des vereinfachten Modells eines Seitenwandpaneels wird der Einfluss ebendieser Sekundärmassen auf das vibroakustische Verhalten des Gesamtsystems unter Berücksichtigung von Parameterunsicherheiten in den Verbindungselementen untersucht.

Die Fuzzy Arithmetik bietet hier ein geeignetes Framework zur Beschreibung von Unschärfe in den Parametern, der strukturierten Erzeugung von Kombinationsmatrizen und einer abschließenden Auswertung der Ergebnisse hinsichtlich des Einflusses jedes Parameters auf die untersuchte Zielgröße und der dazugehörigen Sensitivitäten. Zur Beurteilung der Schwingungen des Paneels infolge von Unschärfe in den Verbindungselementen werden Frequenzantwortanalysen im Frequenzbereich der zu erwartenden Anregung durch Triebwerkslärm durchgeführt.

Litovsky, Ruth Y

• Comparisons of Pitch-Matching Methods to Predict Interaural Mismatch in Cochlear-Implant Users
  S.R. Anderson, T. Thakkar, A. Kan and R.Y. Litovsky
[Abstract]

Bilateral cochlear implant (CI) users often experience interaural mismatch in place-of-stimulation which can limit sensitivity to spatial cues. There is no efficient way of estimating the degree of interaural mismatch. Changes in place-of-stimulation are associated with change in pitch for CI users. Therefore, our laboratory uses two pitch-matching methods to estimate interaural mismatch: pitch magnitude estimation (PME) and direct pitch comparison (DPC). PME involves rating pitch from 1 (lowest) to 100 (highest) for even numbered electrodes in each ear. DPC involves comparing the pitch of one electrode against six electrodes in the opposite ear. DPC is thought to provide more accurate predictions of matched place-of-stimulation electrodes, but is relatively slow because interaural pairs are chosen one at a time. PME is a much faster, global estimate of the relative difference of interaural electrodes, but it is uncertain whether PME can predict the same interaural pairs as DPC. Here, we predict DPC estimates from PME results using regression techniques. Results suggest PME may be an efficient tool for creating clinical maps for matched place-of-stimulation across the ears, potentially increasing sensitivity to spatial cues.

Work supported by NIH-NIDCD R01-DC003083 to RYL, NIH-NIDCD R03-DC015321 to AK, and NIH-NICHD U54HD090256 to the Waisman Center.

Littmann, Walter

• Modellbasierte und experimentelle Charakterisierung von intensiven Ultraschall-Stehwellenfeldern für die Zerstäubung hochviskoser Flüssigkeiten
  P. Dunst, T. Hemsel, P. Bornmann, W. Littmann and W. Sextro
[Abstract]

Bisher ist die Zerstäubung von Flüssigkeiten mittels Ultraschall auf niederviskose Fluide begrenzt, da Systeme für hochviskose Flüssigkeiten aufgrund ihres geringen Durchsatzes oder den hohen Kosten nicht marktfähig sind. Bei der Herstellung von feinen Polymerpulvern oder der Zerstäubung von hochviskosen Klebstoffen werden hohe Schalldrücke benötigt, die nur in gut abgestimmten Stehwellenfeldern erreicht werden. Aktuelle Forschungen konzentrieren sich daher auf die Entwicklung von Systemen, die in einem großen Arbeitsraum bei hoher Effizienz und niedrigen Kosten maximale Schalldrücke erzeugen. Als Alternative zu leistungsstärkeren Ultraschallwandlern kann die Optimierung der Randbedingungen des akustischen Stehwellenfeldes ebenfalls zu höheren Schalldrücken führen. Eine Optimierung von Reflektor- und Sonotrodengeometrie stellt sicher, dass einerseits weniger Schallwellen aus dem Prozessraum entweichen und andererseits keine Auslöschungen durch Interferenz auftreten. Dieser Beitrag zeigt zunächst die modellbasierte Optimierung eines Ultraschall-Stehwellensystems mithilfe eines linearen Modells. Zur Validierung der Modellergebnisse werden Schallfelder mithilfe des Prinzips der Refraktovibrometrie sowie mit Mikrofonen vermessen. Die in intensiven Schallfeldern auftretenden Nichtlinearitäten werden untersucht und die Abweichungen zur Modellvorhersage diskutiert. Durch Zerstäubungsversuche mit repräsentativen Testfluiden werden abschließend die Auswirkungen der Schallfeldoptimierung auf resultierende Tröpfchengrößen und damit das Potential des modellbasierten Systementwurfs gezeigt.

Liu, Jian

• Uncertainty quantification analysis for torsional vibration of crankshaft based on generalized polynomial chaos expansion
  X. Sun, K. Sepahvand, J. Liu and S. Marburg
[Abstract]

Torsional vibration is the main vibration form of crankshaft in power machine, which directly affects the operational reliability of power machine, especially for the case when some parameters are undetermined. In order to calculate the risk and improve the operational reliability efficiently, some of uncertainties have to be taking in account for a reliable analysis. In this research, a non-sampling probabilistic method based on generalized polynomial chaos (gPC) expansion is employed to torsional vibration analysis of crankshaft with uncertain geometrical and material parameters. At first, a probabilistic model of uncertainties is constructed using gPC to describe random parameters and to predict variabilities in torsional vibration response. The gPC expansion possessing random orthogonal basis is served as uncertain dynamic responses, while the calculation of the polynomial coefficients for uncertain parameters by using various procedures, e.g. Galerkin projection, collocation method, and moment method is presented. Then a comprehensive error and accuracy analysis of the method is discussed for various random variables and random processes compared with the exact solution or/and Monte Carlo simulations. In addition, the impact of parameter uncertainties on the torsional vibration of crankshaft is also investigated.

Liu, Yuanyuan

• Numerical Analysis on Transportation Characteristics of a Self-running Sliding Stage Based on Near-field Acoustic Levitation
  Y. Liu, K. Sepahvand, K. Feng and S. Marburg
[Abstract]

Owing to its distinct non-contact and oil-free characteristics, a self-running sliding stage based on near-field acoustic levitation can be used in an environment, which demands clean rooms and zero noise. This paper presents a numerical analysis on the lifting and transportation capacity of a non- contact transportation system. Two simplified structure models, namely, free vibration and force vibration models, are proposed for the study of the displacement amplitude distribution. After obtaining the displacement amplitude distribution, the Reynolds equation is solved by finite difference method to obtain the lifting and thrusting forces. Analysis on the stage was acquired the levitation distance versus the amplitude and the relationship between the thrust force and the phase difference, the provided result show good agree with the published experimental results. The former result shows that the levitation distance increasing with the amplitude increasing and they are not linear relationship, and the later result shows positive thrust has been produced when the phase difference was in the range 0∼180 degree and negative thrust has been produced when the phase difference was in the range 180∼360 degree. The simulated data suggest the thrust force increase with the standing wave ratio decrease or the amplitude increase.

Liu, Zhe

• Three-dimensional stochastic free vibration of the tire using generalized polynomial chaos expansion method
  Z. Liu, K. Sepahvand, Y. Wei and S. Marburg
[Abstract]

In this paper, an analysis model of the three-dimensional stochastic free vibration of the tire using the generalized polynomial chaos (gPC) expansion method is given, and the model was applied to the stochastic vibration analysis of a radial tire. Considering the displacement model of the in-plane and out-of-plane bend and the out-of-plane torsion, the three-dimensional rings on elastic foundation (REF) model and the dynamic equations are given. Based on the REF tire model, the stochastic analysis under the uncertainties in geometrical parameters elasticity moduli and internal pressure is investigated. The uncertain geometrical and structural parameters of the tire are approximated by the truncated gPC expansions. The constructed gPC expansions for the uncertain parameters are used as inputs to a deterministic tire model to analyze the random natural frequencies of the tire. The probability density function (PDF) of the random natural frequencies derived from the PC expansion has reasonable accuracy in respect to the MC simulation.

Llorca, Josep

• Generation of Architectural Designs Using Soundscapes: an Educational Case Study
  J. Llorca, M.S. Engel, M. Kohnen, J. Fels and M. Vorländer
[Abstract]

Architectural design process contains a crucial stage called ”insight”, in which the vital creative phase of the design process begins. Additionally, ”design fixation”, or simply designing from external stimuli, has been one of the most common methods to approach this phase. Sound as external stimuli for designing, has been used in many historical cases. However, it has never been considered as a design engine for inhabited interior environments. For this reason, some experiments were taken designing from a soundscape. This paper will present an educational experience at Faculty of Architecture in RWTH Aachen University. The main features -such as active learning process, project-based workshop or decodification of spatial perception- will be highlighted.

Lochmann, Matthias

• Gesundheitswirkungen von Lärm am Beispiel von Straßenlärm in Hessen
  M. Lochmann
[Abstract]

Die Ziele der Umgebungslärmrichtline sind lt. Artikel 1 unter anderem die Ermittlung von Lärmkarten nach gemeinsamen Methoden und die Information der Öffentlichkeit über die Auswirkungen von Umgebungslärm. In Deutschland wurden die Lärmkarten bislang vor allem nach den Anforderunge der 34. BImSchV erstellt. Die Ermittlung der Auswirkungen ist noch nicht festgelegt und wird deshalb in der Regel nicht vorgenommen. Ziel des HLNUG ist es, eine quantitative Abschätzung von Gesundheitswirkungen auf Grundlage der erweiterten Straßenlärmkartierung (PLUS-Kartierung) in Hessen vorzunehmen. Die PLUS-Kartierung erfolgte in Anlehnung an die 34. BImSchV, allerdings unter Verwendung aller im verwendeten Verkehrsmodell vorhandenen Straßenbelegungen ohne Kartierungsschwelle und Pegel bis LDEN>40 dB(A). Die Gesundheitswirkungen sollen durch die Krankheitslast (Burden of Disease) mit der Einheit DALY ermittelt werden. Dies ist ein globaler Ansatz, die durch Abweichung von Gesundheit erzeugtes Leid zu quantifizieren. Epidemiologische Studien können bei geeigneter Berücksichtigung von Confoundern - bezogen auf ein Populationsmittel - zumindest starke Hinweise auf kausale Zusammenhänge mit Risikofaktoren herstellen. Das HLNUG hat eine Studie zur Quantifizierung der Gesundheitswirkungen von Straßenlärm in Hessen beauftragt. Dabei wird besonderer Wert auf die Abschätzung der Unsicherheiten gelegt.

Lodermeyer, Alexander

• Akustische Charakterisierung eines gemittelten Vokaltraktmodells basierend auf den MRT-Daten professioneller Tenöre
  J. Probst, A. Lodermeyer, M. Echternach, S. Kniesburges and S. Becker
[Abstract]

Für die Formung von Stimme ist der menschliche Vokaltrakt verantwortlich. Durch seine Resonatoreigenschaften filtert er das von der Stimmlippenschwingung induzierte Rohsignal und erzeugt so, je seiner nach Form, die unterschiedlichen Laute der menschlichen Stimme. Um den Einfluss des Vokaltrakts auf die Stimmgebung zu untersuchen, werden seine akustischen Eigenschaften charakterisiert. Basierend auf den Daten bildgebender Verfahren konnten so bereits unterschiedliche Laute in numerischen und experimentellen Modellen nachgebildet werden. Bedingt durch die Geometriegewinnung mittels bildgebender Verfahren liegen jedoch nur individuelle Datensätze und somit auch Modelle individueller Vokaltrakte vor. Um den Einfluss des Vokaltrakts auf die Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion der Phonation zu untersuchen, ist jedoch ein Modell nötig, das keine starken individuellen Einflüsse aufweist. Dies wird durch eine Mittelung über sechs vereinfachte individuelle Vokaltraktgeometrien basierend auf den MRT-Aufnahmen professioneller Tenöre realisiert. Die akustischen Eigenschaften des erzeugten Modells werden dann in einem experimentellen Aufbau mit künstlichen Stimmlippen untersucht. Die Validierung des Modells anhand von Gesangsaufnahmen der Tenöre zeigt, dass die akustischen Eigenschaften und der vorgegebene Vokalklang reproduziert werden. Der vorgestellte gemittelte Vokaltrakt ist also dazu geeignet, in zukünftigen, detaillierteren Untersuchungen den Einfluss des Vokaltrakts auf die Phonation zu ergründen.

Löcherer, Niklas

• Modeling Loudness Perception in Electrical Hearing with a Phenomenological Auditory Nerve Model
  N. Löcherer and B. Seeber
[Abstract]

The development of new coding strategies for electrical stimulation in cochlear implants (CI) motivates the demand for models of stimulated auditory nerve fibers (ANF), which can be fitted to individual subjects. With the intention of predicting patients’ loudness percepts for biphasic pulse trains, a phenomenological ANF model based on a stochastic leaky integrator approach (Takanen and Seeber, 2017), which takes into account a variety of temporal (refractoriness, rate adaptation, accommodation, facilitation) and spatial (spread of excitation) response properties of the neurons, was combined with a widely accepted loudness model for electrical stimulation (McKay et. al., 2001). The latter considers both temporal and spatial loudness summation effects and takes the neuronal response spread over the whole cochlea as input. It was adapted to incorporate the stochastically fluctuating output of the leaky integration and includes a definition of loudness threshold and maximum comfortable level (MCL) based on the firing probability width along the electrode array. In past work at AIP the ANF model was fitted to individual patients using measurements of the electrically evoked compound action potential (ECAP). The present work extends the approach to reproduce psychophysical loudness data, individual loudness growth and effects on loudness of stimulation rate and phase duration.

Lohmann, Henning

• Validierung der Simulation von Fahrzeug-Lautsprecher-Systemen im hohen Frequenzbereich
  S. Keuchel, H. Lohmann, M. Ram, O. Zaleski and O. von Estorff
[Abstract]

Die Analyse und Simulation von Lautsprecher-Systemen in Fahrzeugen ist eine komplexe Problemstellung. Um eine Aussage über die Klangeigenschaften in einem frühen Entwicklungsstadium tätigen zu können, müssen verschiedene physikalische Disziplinen miteinander gekoppelt werden. Die Simulation beginnt beim Elektromagnetismus und wird von der mechanischen Abbildung gefolgt, die wiederum über die Membrangeschwindigkeit mit dem akustischen Modell in Verbindung steht. Hierbei können mitunter über 20 Lautsprecher gleichzeitig zum Einsatz kommen, die für die jeweils unterschiedlichen Frequenzbereiche ausgelegt werden. Eine grobe Einteilung erfolgt hierbei in den Tiefton-, Mittelton- und Hochtonbereich, wobei jeder der Bereiche unterschiedliche Schwierigkeiten für die Simulation aufweist. Der Fokus des vorgestellten Beitrags liegt auf dem hohen Frequenzbereich, der insbesondere durch die kurzen Wellenlängen große Anforderungen an die Akustiksimulation mit klassischen Diskretisierungsverfahren, wie zum Beispiel der Finite-Elemente-Methode oder der Boundary-Elemente-Methode, stellt. Um die Vorhersage im gesamten Frequenzbereich bis 20.000Hz zu erhalten, müssen entweder beschleunigte Verfahren, wie z.B. die Fast-Multipole-Methode, oder energetische Verfahren, wie die Energie BEM/FEM, eingesetzt werden. Ihre Gültigkeit soll anhand eines generischen PKW-Messaufbaus validiert werden. Neben der numerischen Herausforderung gibt es in diesem Bereich auch besondere Ansprüche an den Messaufbau, da nur kleine Änderungen in der Mikrofonposition durch die kurzen Wellenlängen zu erheblichen Unterschieden führen können.

• Anwendung der energiebasierten Finite-Elemente-Methode in der Fahrzeugakustik
  H. Lohmann, O. Zaleski and O. von Estorff
[Abstract]

Energiebasierte Methoden ermöglichen es, akustische Vorgänge im hochfrequenten Bereich simulativ abzubilden. Dabei werden die Schwingungen von Strukturen und Fluiden auf die physikalische Größe der Energiedichte reduziert. Für Grundelemente wie Platten, Balken und akustische Kavitäten wird die Grundgleichung, welche die Energieausbreitung für diese Fälle beschreibt, gelöst. An Stoßstellen werden Koppelelemente eingefügt um die Transmission der Schwingungsenergie zu beschreiben. Für hohe Frequenzen ist es derzeit mit der klassischen Finite-Elemente-Methode nicht möglich, Berechnungen durchzuführen, daher wird an dieser Stelle häufig auf die Statistische Energie Analyse (SEA) zurückgegriffen. Bei dieser erhält man für ein Strukturelement, zum Beispiel für eine Platte, einen einzelnen Wert für die Energiedichte. Bei der EFEM wird ein Strukturelement weiter diskretisiert, so dass eine Verteilung der Energiedichte innerhalb des Elements berücksichtigt werden kann. Damit lassen sich die Ergebnisse genauer darstellen. In diesem Beitrag werden Anwendungsmöglichkeiten der energiebasierten Finite-Elemente-Methode (EFEM) im Automobilbereich vorgestellt.

Lopes, Bernardo

• Subjective and Objective Sound Quality Predictive Models for the Assessment of a Propeller Aircraft Interior Noise
  C. Colangeli, B. Lopes, A. Mroz, K. Janssens and H. Van Der Auweraer
[Abstract]

The interior sound of an aircraft is generally not optimized for passenger acoustic comfort because its assessment often occurs in the late stages of the development cycle. To improve these aspects, the design philosophy should shift to a human-centered paradigm and the study of the sound quality aspects front-loaded. In this paper we discuss a data-driven method for the evaluation of a propeller aircraft interior noise on the basis of objective and subjective psychoacoustic attributes. Such approach, combined with virtual prototyping and sound synthesis tools, paves the way for the inclusion of the human perception in the aircraft design optimization process. The developed instrument grounds on a modular approach capable of classifying in terms of objective sound quality attributes and of subjective passenger annoyance the inputted propeller aircraft in-cabin sound samples, obtained through experimental recordings or through sound synthesis of numerically simulated data. The objective sound quality features are estimated through a set of Convolutional Neural Network models trained on time domain labeled data, while the subjective annoyance is predicted through a feature-based Artificial Neural Network, trained on the basis of a jury test campaign. The paper discusses the accuracy of the method and reports on experimental and numerical applications.

Lorenz-Kierakiewitz, Klaus-Hendrik

• Flatterechos und wo sie zu finden sind
  K.-H. Lorenz-Kierakiewitz
[Abstract]

Der Terminus ”Flatterecho” bezeichnet periodische Rückwürfe bzw. Rückwurffolgen, welche die Hörsamkeit von Schallereignissen negativ beeinträchtigen können. Die Problematik von Flatterechos und ihrer die Hörsamkeit beeinträchtigenden Wirkung hat sich aufgrund der im 20 Jh. vorherrschenden Baustile durch die zum Einsatz kommenden Geometrien und Materialien und den immer einfacher verfügbaren exakten Messmethoden im Baugewerbe (Lasertechnik) gegenüber Bauten aus früheren Epochen drastisch verschärft: beispielsweise sind parallele Flächen mittlerweile exakt parallel baubar - und werden auch exakt parallel gebaut. Diese Tendenz wird weiter verschärft durch eine zunehmende Ökonomisierung des Bauens in jüngster Zeit.

Aufbauend auf einer Typisierung der möglichen Erscheinungsformen des Phänomens ”Flatterecho” - zeitlich periodisch wiederholte Mehrfachwahrnehmbarkeit von Schallereignissen, messbare Verlängerung der Nachhallzeit und Klangfarbenmodifikation - soll in diesem Beitrag anhand von prägnanten Beispielen aus der Praxis gezeigt werden, welche Geometrietypen und Konfigurationen von Raumbegrenzungsflächen besonders anfällig bezüglich einer Ausbildung von Flatterechos sind. Darüber hinaus soll die Wirkung verschiedener Typen und Stärken von Flatterechos auf die Verständlichkeit von Sprache und Hörsamkeit mit Hilfe von Auralisationen in Hörbeispielen demonstriert werden. Diese phänomenologische Darstellung soll dazu dienen, Verständnis des und Sensibilität bezüglich des Phänomens Flatterecho zu schärfen und anhand der dahinterliegenden Prinzipien Wege in der beraterischen Praxis aufzuzeigen, um solche unerwünschten raumakustischen Artefakte zu vermeiden.

Luberadzka, Joanna

• Combining glimpsed auditory features and machine learning for modeling attentive voice tracking
  J. Luberadzka, H. Kayser and V. Hohmann
[Abstract]

Computational models are a way of approaching research questions related to auditory perception. One relevant question is how are we able to follow and understand speech in complex acoustic scenes. Previous studies suggest that to follow a speaker in such conditions, humans use (i) sparse, speaker-related bits of robust information - ’auditory glimpses’ and (ii) a mechanism of predictive coding with a movable locus of attention. This study presents a computational framework simulating the attentive tracking of voices, which takes these aspects into account. In particular, we model auditory glimpses using Glimpsed Periodicity Features, and predictive coding using Particle Filters. Particle Filters sequentially estimate the high-level parameters(state) of voices, e. g. pitch, formants, and location, from observations containing Glimpsed Periodicity Features. First results show the potential of this method to track two competing voices. The remaining challenge lies in modeling the mapping from observation to state space, required for the tracking. This is non-trivial because it requires linking the ’glimpsed’ observation with a continuous, multidimensional state space. We propose using a Mixture Density Network this mapping. Finally, we report a novel way of combining Glimpsed Periodicity Features, Particle Filtering and Mixture Density Networks for modeling attentive speaker tracking.

Lucchi, Michele

• Evaluating out-of-head localization of a dry source from the front reproduced with cue-preserving headphones
  H. Pomberger, A. Sontacchi, M. Frank, R. Höldrich, T. Gmeiner and M. Lucchi
[Abstract]

Sources from the frontal direction are still particularly challenging in binaural reproduction, as there are virtually no interaural time- and level differences. The perceived image of a binaural reproduction typically suffers from a vertical mislocalization and in-head localization. In the literature, different reasons for this problem can be found: the lack of individual spectral pinna-cues as well as missing room information. Even for a frontal position, a real sound source in an anechoic environment is typically localized clearly outside of the head. However, without any room information there are virtually no distance cues and the distance is not adequately perceived. Room information significantly supports distance perception and consequently externalization, however, it cannot provoke out-of-head localization by itself. Within this work, we investigate dry reproduction of frontal sources by a new headphone system. This new headphone contains additional tiny loudspeakers, which create similar individual spectral pinna-cues as a source from the frontal position. This is supported by dummy head measurements. A listening experiment is conducted in which the new headphone system is compared to existing approaches in terms of out-of-head localization, vertical localization and coloration. A loudspeaker in an anechoic room acts as reference stimulus.

Lucius, Andreas

• Modellierung der Akustik von Axialventilatoren unter gestörter Zuströmung
  P. Dietrich, A. Lucius, M. Schneider, L. Liberson, N. Reiche and R. Ewert
[Abstract]

Das Geräusch von in Geräten eingebauten Ventilatoren unterscheidet sich meist deutlich von Messungen auf dem Prüfstand. Ein Grund hierfür können saugseitige Bauteile, die die Zuströmsituation zum Ventilator beeinflussen, darstellen. Insbesondere bei Axialventilatoren, die hinter Wärmetauschern betrieben werden, ist dieses Verhalten zu beobachten. Zur Beurteilung des Geräuschs und der Analyse von akustischen Quellmechanismen bei Ventilatoren unter gestörter Zuströmung gewinnen, neben experimentellen Untersuchungen, numerische Verfahren zunehmend an Bedeutung. Notwendig für die korrekte Vorhersage der Akustik ist die genaue Beschreibung der, im Vergleich zum Prüfstand, geänderten Grundströmung als auch der entstehenden Turbulenz. Für vergleichsweise einfache Zuströmstörungen, wie einem Turbulenzgitter oder einem saugseitigen Kasten, zeigen skalenauflösende CAA-Simulationen sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen. Häufig werden Axialventilatoren in verschiedenen Anwendungen hinter Wärmetauschern betrieben. Durch die sehr kleinen Strukturen ist die notwendige skalenauflösende Simulation der dort vorherrschenden Strömung aktuell nicht wirtschaftlich realisierbar. In Kooperation mit dem DLR Braunschweig wurde eine Vorgehensweise zur Modellierung von Zuströmturbulenz in skalenauflösenden Simulationen entwickelt und getestet. Diese Methode ermöglicht die numerische Betrachtung der Akustik von Axialventilatoren hinter Wärmetauschern im wirtschaftlich vertretbaren Rahmen.

Luckinger, Gustav

• In situ – Qualitätskontrolle einer Lärmschutzwand unter Verwendung einer Schallintensitätssonde
  G. Luckinger and B. Buchegger
[Abstract]

Die akustischen Eigenschaften von Lärmschutzwänden werden vorwiegend durch die Absorption und die Schalldämmung beschrieben. Diese Eigenschaften können beispielsweise durch messtechnische Untersuchungen im Labor bestimmt werden. In der Praxis gilt es dann, die akustische Wirksamkeit der baulichen Ausführung und der verwendeten Materialien sicherzustellen. Aktuelle Messverfahren zur Überprüfung der Eigenschaften von Lärmschutzwänden im Feld erfordern teils jedoch einen hohen Messaufwand, beispielsweise aufgrund der zu verwendenden hohe Kanalanzahl und der hierzu notwendigen Verkabelung.

In diesem Beitrag wird die Verwendung einer Schallintensitätssonde als Messmittel aufgezeigt, mit der sich nicht nur die Schallintensität, sondern auf Grund der hohen Phasengenauigkeit die Absorption und die Schalldämmung einer Lärmschutzwand bestimmen lässt.

Lübeck, Tim

• Development of a 7th Order Spherical Microphone Array for Spatial Audio Recording
  D.T. Dziwis, T. Lübeck, J.M. Arend and C. Pörschmann
[Abstract]

The increased research in spatial audio processing and technical achievements in mixed reality systems created a demand for appropriate microphone arrays to record and reproduce immersive spatial audio. Current findings in research show that high order spherical microphone arrays can be a good choice for an adequate reproduction, but unfortunately, they are barely available. Our own investigations on sound field decomposition for binaural rendering revealed that a 7th order rigid-sphere microphone array with the size of an average human head and 86 microphones arranged according to a Lebev grid provides good perceptual results. As there is simply no real-time microphone array matching these specific requirements, we developed one within the scope of a current research project. This work describes the development of such a microphone array as an open-source hardware project using components that are easy to access and produce in order to increase the availability of spherical microphone arrays for research and media production. The array is composed of Sennheiser KE14 electret condenser microphones, 3D printable body components, and standard peripheral audio devices. Subsequently, we present a first technical evaluation concerning functionality and applicability for sound field decomposition.

• HMD-based Virtual Environments for Localization Experiments
  T. Lübeck, J.M. Arend and C. Pörschmann
[Abstract]

Research on virtual acoustic environments (VAEs) has gained more and more interest in the last decades. In this context, VAEs have become an accepted research tool for performing psychoacoustic experiments. However, such experiments were often carried out under varying conditions. There were differences in the VAE systems, in the method of reporting the participant’s judgments, or in the statistical measures. This work presents an approach for performing listening experiments in head-mounted display (HMD)-based virtual reality (VR) systems. The experiment was developed in Unity 3D and is therefore easy to implement with standard VR hardware in any laboratory. This allows reproducibility and transparency of future investigations. To conduct sound localization studies using the VR system, we implemented a new pointing method for localization and distance estimation experiments. In an HMD-based virtual environment, the participants have to move a pointer to the perceived position of the auditory event using a VR controller. This enables judgments in any direction and distance. To evaluate our new method, we compared it with the established finger- and head-pointing methods in a first VR listening experiment. In addition to the localization performance, we also examined effects like the comfort for the participants or the speed of judgment.

Luft, Tommy

• Entwicklung einer empirischen Formel zur Bewertung der Tickergeräuschanteile von Motorgeräuschen
  S. Schneider, J. Hots, T. Luft, H. Rottengruber, J. Verhey and H.-P. Rabl
[Abstract]

Der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs wird beim Kauf eines Pkw stetig relevanter. Dabei nimmt die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates eine Schlüsselrolle ein. Durch das Auftreten einzelner Störgeräusche, bzw. deren Ausprägung, wird jene Geräuschqualität negativ beeinflusst. Diese Störgeräusche gilt es im Rahmen der Fahrzeugentwicklung weiter zu optimieren, wobei die Identifikation und Bewertung störender Geräuschanteile am Motorgesamtgeräusch (bspw. Injektoren und Hochdruckpumpe) Voraussetzungen für eine effektive Akustikoptimierung sind. Ferner können diese Geräuschphänomene anschließend den zu verursachenden Bauteilen zugeordnet werden. Vor allem die impulshaltigen Geräuschkomponenten, speziell das ”Tickern”, werden als besonders lästig eingestuft, weswegen dieser Beitrag darauf abzielt, die tickernden Geräuschanteile aus dem Gesamtgeräusch zu analysieren und zu bewerten. Dazu werden vorab am Beispiel eines Diesel- sowie Ottomotors jene psychoakustischen Größen im Rahmen einer Signalanalyse, bspw. Kurzzeit-FFT, untersucht, welche das Tickergeräusch in ihrer Gesamtheit am ehesten beschreiben können. Es stellte sich heraus, dass die Impulshaltigkeit, die Lautheit sowie die Schärfe den subjektiven Eindruck am besten wiedergeben können. Mithilfe dieser drei Größen ist es möglich eine empirische Formel zu entwickeln, welche die tickernden Geräuschanteile in ihrer Intensität in Grenzen einstufen kann. Wie auch bei anderen psychoakustischen Bewertungsskalen wird die Benotung von 1 (sehr tickernd) bis 10 (nicht tickernd) vorgenommen.

Lukashevich, Hanna

• Technical Requirements for a Personalized Auditory Reality
  K. Brandenburg, E. Cano, F. Klein, T. Köllmer, H. Lukashevich, A. Neidhardt, J. Nowak, U. Sloma and S. Werner
[Abstract]

At DAGA 2018, we introduced the concept of a Personalized Auditory Reality (PARty), a new research field that investigates methods for manipulation of acoustic surroundings. Within such an auditory reality, users would be able to freely move around, modify their acoustic scene by enhancing relevant sounds, suppressing irrelevant ones, or adding new ones. The perceived acoustic environment will follow the paradigm of augmented and mixed realities where sounds from actual surroundings are edited and combined with added sound sources. In order to accomplish the main tasks of PARty via a wearable device, a number of requirements need to be met. This contribution outlines necessary characteristics of both hardware and software components. We see, among others, the following questions: Which existing components and systems can be used? How do we measure the quality of prototypes? What computing power is available? A closer look is taken for some of the key components of a PARty system: Decomposing a real-world acoustic scene with the help of a small microphone array, real-time object classification and integration of virtual sound sources in the actual environment.

Lummer, Markus

• CAA Simulation des Breitbandgeräusches von Axialventilatoren mit variierten Kopfspalthöhen
  L. Liberson, M. Lummer, M. Mößner, R. Ewert and J. Delfs
[Abstract]

Bei der Entwicklung moderner Ventilatoren spielen günstige akustische Eigenschaften eine wichtige Rolle. Maßnahmen zur Minderung der Schallgenerierung sollen daher bereits in der Designphase berücksichtigt werden können. Neben Prototypenfertigung und experimenteller Messmethoden bietet die numerische Simulation des strömungsinduzierten Schalls eine attraktive Alternative. An einem Axialventilator verursacht der ”Kopfspalt” zwischen Schaufel und Mantelring eine markante Schallquelle, deren Ausprägung stark von den lokalen Strömungsbedingungen abhängt. Diese wiederum ergeben sich aus der Geometrie der Spaltregion. Eine zeitnahe Vorhersage der Einflüsse von Geometrievariationen auf die Schallentstehung und Abstrahlung erfordert eine effiziente Simulationsmethode, welche sowohl die akustischen Schallquellen, wie auch die Schallausbreitung durch stark inhomogene Strömungsfelder abbilden kann. Eine solche Methode bietet der gekoppelte Einsatz des am DLR entwickelten CAA-Löser DISCO++ mit dem stochastischen Quellgenerator Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM). Dabei werden die akustischen Störungsgleichungen (APE) auf einem unstrukturierten Tetraedergitter mittels der Discontinuous Galerkin Methode gelöst. Die Quellrekonstruktion erfolgt auf einem kartesischen Hilfsgitter, wobei instationäre Schallquellen auf Basis einer vorhergehenden, stationären Strömungssimulation bereitgestellt werden. Zur Validierung der Vorhersagegüte des Verfahrens wird ein, zu diesem Zweck an der Universität Siegen entwickelter Testfall, simuliert. Dabei handelt es sich um einen fünfblättrigen Axialventilator im Einbauzustand bei zwei unterschiedlichen Kopfspaltweiten. Die Simulationserbnisse werden experimentellen Ergebnissen gegenübergestellt.

Lutz, Markus

• Akustische Eigenschaften einer geometrisch unvollständig ähnlichen Getriebebaureihe
  C. Adams, J. Bös, K. Völker, M. Lutz and T. Melz
[Abstract]

Modellgesetze können in der Maschinenakustik eingesetzt werden, um das akustische Verhalten von Maschinenbaureihen zu analysieren. Dabei geht es weniger um eine exakte Vorhersage des akustischen Verhaltens als vielmehr um eine schnelle und zuverlässige Abschätzung. In diesem Beitrag werden die akustischen Eigenschaften einer Getriebebaureihe analysiert und die Modellgesetze der Getriebebaureihe hergeleitet. Die Getriebebaureihe ist geometrisch unvollständig ähnlich, d. h. die geometrischen Abmessungen werden mit unterschiedlichen Faktoren skaliert. Dadurch lässt sich das akustische Verhalten der Getriebebaureihe nur näherungsweise mit den Modellgesetzen abschätzen. Zunächst werden experimentelle Modalanalysen an drei Getriebegehäusen aus einer Getriebebaureihe durchgeführt und die Reihenfolge der Eigenschwingformen analysiert. Anschließend werden Finite-Elemente (FE)-Modelle der Getriebegehäuse aufgebaut und verifiziert, so dass die Reihenfolge der Eigenschwingformen mit der aus der experimentellen Modalanalyse übereinstimmt. Mit Hilfe der FE-Modelle wird das akustische Verhalten der Getriebebaureihe untersucht, wobei sowohl das Eigenverhalten als auch das Betriebsverhalten bei einer vorgegebenen dynamischen Anregungskraft betrachtet werden. Das Betriebsverhalten wird experimentell validiert, indem die Betriebsschwingformen eines Getriebegehäuses exemplarisch mit 3D-Laservibrometrie untersucht werden. Die Betriebsschwingform des gesamten Getriebegehäuses wird dabei aus drei separaten Einzelmessungen zusammengefügt. Im letzten Schritt werden Modellgesetze angewendet, um das akustische Verhalten eines Getriebegehäuses auf die beiden anderen Getriebegehäuse zu übertragen.

Lutz, Thorsten

• Inflow Noise: Prediction and analysis of the relevance for a multi-megawatt turbine
  C. Hornung, C. Scheit, N. Noffke, A. Altmikus, T. Lutz and E. Krämer
[Abstract]

In October 2018, the WHO published new noise guidelines for Europe. They specify a threshold for wind turbine noise which is considered harmless to health. With 45 dB LDEN, the A-weighted mean over 24 hours with penalties for evening and night, it is even below the threshold for road or rail traffic noise. This illustrates once again the relevance of reliable noise prediction in the design process of new wind turbines. Within the audible range, two main sources contribute to their emitted spectrum. Depending on observer position and flow situation, either the turbulent trailing edge noise or the noise from interaction with turbulent structures in the wind (Inflow Noise) determines the overall level. At the Institute for Aerodynamics and Gas Dynamics (University of Stuttgart) the code IAGNoise+ was developed, making it possible to predict both noise sources at rotors. In this research, the predicted inflow noise of a turbine is first compared with field measurements conducted by Enercon. The turbulence intensity of the inflow is obtained from data of a wind met-mast. Subsequently, IAGNoise+ is used to compare the contributions of inflow and trailing edge noise at different observer positions in order to assess the relevance of the noise types.

Lux, Christian

• Bauakustische Optimierung von Deckenaufbauten in Holzmassivbauweise für den Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 200 Hz
  C. Lux and B. Nusser
[Abstract]

Zum Wohlfühlen in der eigenen Wohnung bzw. im eigenen Haus wird es immer wichtiger störende Einflüsse der Umgebung zu verringern. Einer dieser Einflüsse ist beispielsweise die tieffrequente Schallbelastung, welche bei Geschossdecken in Holzbauweise gehäuft zu Beanstandungen führt. Entsprechend den bauakustischen Bewertungsverfahren nach EN ISO 717-1/2 wird nur der Frequenzbereich von 100 Hz bis 3150 Hz betrachtet. Dies reicht im Allgemeinen aber nicht aus, um die bauakustische Tauglichkeit einer Decke zu bewerten, da die Störungen hauptsächlich im Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 200 Hz auftreten. In dieser Untersuchung werden die bauakustischen Einflüsse der Schüttung und des Estrichs auf einer Brettsperrholzdecke verdeutlicht. Hierfür wurden verschiede Messmethoden (EN ISO 10140-3, EN ISO 10140-4 Anhang A und Diagonalmessung) verwendet. Zusätzlich wurde für die Anregung des Trittschalls ein modifiziertes Normhammerwerk nach DIN EN ISO 10140-5, Anh. F.1 verwendet. Ziel war es, eine bessere Anpassung des Anregespektrums an jenes eines realen Gehers zu erhalten. Des Weiteren wird gezeigt, wie die Abhängungen der Unterdecke auszulegen sind, um auch im tiefen Frequenzbereich, d. h. zwischen 50 Hz und 200 Hz, eine Verbesserung der Schalldämmung zu erreichen.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Ma, Ximing

• Schwingungsbasierte Nanogeneratoren mit Parallel-Tunnel-Ferroelektreten
  P. Pondrom, X. Zhang, G.M. Sessler, X. Ma and M. Kupnik
[Abstract]

Im vorliegenden Beitrag werden Ferroelektret-Nanogeneratoren (FENG) vorgestellt. FENG lassen sich in die Kategorie der Piezoelektret-Energy-Harvester einordnen. Die in FENG verwendeten Parallel-Tunnel-Ferroelektrete (oder -Piezoelektrete) bestehen aus Sandwichstrukturen aus Fluoropolymerfolien und weisen im Unterschied zu Ferroelektreten aus zellularem Polypropylen einen starken transversalen Piezoeffekt auf. Piezoelektrische Spannungskonstanten g31 im Bereich von 3 Vm/N wurden gemessen, die im Vergleich zu den herkömmlichen piezoelektrischen Materialien PZT oder PVDF sehr hohe Werte darstellen. Die hohe Flexibilität, die geringe Masse und die kleinen Abmessungen von Parallel-Tunnel-Ferroelektreten ermöglichen ihren Einsatz als Nano- und Mikrosensoren oder Nanogeneratoren. Die im vorliegenden Beitrag vorgestellten FENG bestehen jeweils aus einem länglichen Piezoelektretstreifen, der an beiden Enden einer U-förmigen Halterung eingespannt ist und in dessen Mitte eine seismische Masse befestigt ist. Bei einer Beschleunigung von 1 g (g = 9,81 m/s²) und einer seismischen Masse von 0,3 g wird eine Leistung von 108 µW bei einer Resonanzfrequenz von 57 Hz generiert. Wenn man die geringe seismische Masse betrachtet, übertrifft dies deutlich die in der Literatur mit Piezoelektret-Energy-Harvestern zuvor vorgestellten Ergebnisse und ist vergleichbar mit den besten Ergebnissen mit gängigen piezoelektrischen Energy-Harvestern. Die Untersuchung von alternativen Anordnungen lässt eine weitere Verbesserung der generierten Leistung erwarten.

Maeder, Marcus

• Numerische und experimentelle Evaluierung eines Arbeitsumfeldes auf Basis einer Sprachverständlichkeitskartierung
  M. Maeder, M. Gatt, M. Scholz and S. Marburg
[Abstract]

Im Bereich der Arbeitsplatzkonzipierung sind sowohl die technischen Anforderungen an den Arbeitsplatz als auch die sozialen Belange der Mitarbeiter von entscheidender Bedeutung, um die Basis für ein funktionierendes Arbeitsumfeld zu etablieren. Häufig entstehen durch den Antagonismus zwischen störendem Lärm und gewünschter Sprachverständlichkeit Interessenskonflikte. Ein Mitarbeiter, der sich an seinem Arbeitsplatz stark konzentrieren muss, kann sowohl von störenden Hintergrundgeräuschen (Klimaanlagen, Lüfter, Aggregate usw.) bedingt durch eine zu hohe Nachhallzeit im Innenraum, als auch durch das Mithören themenfremder Gespräche in einem überdurchschnittlich trockenen Raum abgelenkt werden. Bei der Einschätzung derartiger Situationen ist der Sprach- Verständlichkeits-Index (englisch Speech Transmission Index, kurz STI) eine wichtige Größe. Beeinflusst durch die Nachhallzeit und den Signal-Rausch-Abstand, dient der STI als potentes Werkzeug bei der Beurteilung von anspruchsvollen Arbeitsumfeldern. Die vorliegende Arbeit behandelt die Ermittlung einer STI- Kartierung auf Basis von numerischen Simulationen unter Zuhilfenahme von Ray-Tracing-Methoden und Berechnungen der Schallenergiedichteverteilung in der Raumakustik. Die experimentell validierten Modelle können zur Optimierung der Arbeitsplatzkonfiguration verwendet werden, um anforderungsgerechte Arbeitsumfelder zu schaffen und gleichzeitig soziale Belange der Mitarbeiter zu adressieren.

• Die innere Stimme und der Lärm
  M. Gatt, M. Maeder and S. Marburg
[Abstract]

Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test.

Männel, Manuel

• Untersuchungen zu Windbällen
  L. Heidemann and M. Männel
[Abstract]

Bei Außenmessungen von Geräuschen werden häufig Windbälle verwendet, um unerwünschte Störgeräusche durch Wind sowie eine Verschmutzung des Mikrofons zu verhindern. Es wird meist davon ausgegangen, dass der Windball keinen Einfluss auf das Messergebnis hat. Im Zuge der Entwicklung eines Haltesystems für Windbälle wurde der Einfluss der Komponenten auf das Messergebnis untersucht. Dazu wurden in einem reflexionsarmen Halbraum Messungen zur Richtcharakteristik eines Mikrofons ohne Windball, mit Windball, mit Haltesystem sowie mit Haltesystem und Windball durchgeführt. Während der Einfluss des Haltesystems auf das Messergebnis im Rahmen der Messunsicherheit war, wurde im Bereich von 2 kHz bis 4 kHz richtungsunabhängig eine Erhöhung des gemessenen Schalldruckpegels bei Verwendung eines Windballs festgestellt. Die Abschirmwirkung des Windballs gegen Wind wurde ebenfalls untersucht und eine gute Abschirmung abhängig vom Frequenzbereich festgestellt. Oberhalb von 50 Hz konnte bei weißem Rauschen mit einem A- bewerteten Schalldrucksummenpegel von 95 dB(A) und einer Windgeschwindigkeit von 3 m/s kein Einfluss des Windes bei der Verwendung des Windballs mehr festgestellt werden.

Maier, Andreas

• Impact of Pathologies on Automatic Age Estimation
  L. Schwinn, T. Haderlein, E. Nöth and A. Maier
[Abstract]

In this paper, we present interrelations between the age estimation of patients with and without speech and voice disorders. 2672 speakers, of whom 909 suffer from speech or voice disorders, read the German version of ”The North Wind and the Sun”. The relation between the automatically calculated word accuracy of the speakers and the performance of the age estimation system is evaluated, in addition to the impact of pathologies on the age estimation system. The features used for the age estimation are i- vectors generated from Mel frequency cepstral coefficients. The actual age estimation is done using support vector regression. The mean absolute error between computed and chronological age was best for only healthy patients with a high word accuracy of over 70. The worst results were achieved, with only pathological patients without considering their word accuracy. It’s 4.1 years and 5.8 years respectively, which is 68% and 80% of the mean absolute error of an optimistic trivial estimator.

Mair, Georg

• Eigenspannungsmessung an Composite-Druckbehältern: Bewertung experimenteller Methoden
  S. John, D. Kadoke, D. Munzke and G. Mair
[Abstract]

In der Energie- und Automobilbranche stellt die Erarbeitung neuer Ansätze zur Energiespeicherung den Druckbehälterbau vor neue Herausforderungen. Bei der Entwicklung mobiler Lösungen spielt dabei die spezifische Energiedichte des Speichers eine entscheidende Rolle. Entsprechende Konstruktionen müssen den Anforderungen eines möglichst geringen Gewichts bei gleichzeitig immer höheren Betriebsdrücken gerecht werden. Genannte Anforderungen bedient der Einsatz moderner Hybridspeicher, bestehend aus konventionellen Metall- und modernen Faserverbundwerkstoffen. Im Gegensatz zur rein monolithischen Metallstruktur ist das Schadens- und Degradationsverhalten von Hybridstrukturen bisweilen nicht ausreichend genau erforscht. Als zuständige Behörde für die öffentlich technische Sicherheit ist die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) gefordert, genannte Problemstellungen zu untersuchen, um künftig präzisere Aussagen zur Abschätzung der Lebensdauer geben zu können. Gegenstand der Untersuchungen bilden Typ III-Druckbehälter, bestehend aus einem Aluminium-Liner und einer kohlefaserverstärkten Armierung. Als lebensdauerbestimmender Parameter wurde der Eigenspannungszustand fokussiert, welcher mit der Lastwechselfestigkeit des Aluminium-Liners als lebensdauerbegrenzende Komponente korreliert. Die zerstörungsfreie Eigenspannungserfassung erfolgt mittels einer experimentellen Modalanalyse, wobei im Rahmen eines künstlichen Alterungsprogramms ein versuchsbegleitendes Monitoring Aussagen über den Degradationsprozess liefern soll. Ergänzend erfolgt eine Analyse des Dehnungsverhaltens, u.a. mittels optischer Messverfahren wie dem Streifenprojektionsverfahren. Durch den Vergleich verschiedener Verfahren sollen Rückschlüsse auf das Alterungsverhalten gezogen und die Ergebnisse der experimentellen Modalanalyse verifiziert werden können.

Marburg, Steffen

• Numerische und experimentelle Evaluierung eines Arbeitsumfeldes auf Basis einer Sprachverständlichkeitskartierung
  M. Maeder, M. Gatt, M. Scholz and S. Marburg
[Abstract]

Im Bereich der Arbeitsplatzkonzipierung sind sowohl die technischen Anforderungen an den Arbeitsplatz als auch die sozialen Belange der Mitarbeiter von entscheidender Bedeutung, um die Basis für ein funktionierendes Arbeitsumfeld zu etablieren. Häufig entstehen durch den Antagonismus zwischen störendem Lärm und gewünschter Sprachverständlichkeit Interessenskonflikte. Ein Mitarbeiter, der sich an seinem Arbeitsplatz stark konzentrieren muss, kann sowohl von störenden Hintergrundgeräuschen (Klimaanlagen, Lüfter, Aggregate usw.) bedingt durch eine zu hohe Nachhallzeit im Innenraum, als auch durch das Mithören themenfremder Gespräche in einem überdurchschnittlich trockenen Raum abgelenkt werden. Bei der Einschätzung derartiger Situationen ist der Sprach- Verständlichkeits-Index (englisch Speech Transmission Index, kurz STI) eine wichtige Größe. Beeinflusst durch die Nachhallzeit und den Signal-Rausch-Abstand, dient der STI als potentes Werkzeug bei der Beurteilung von anspruchsvollen Arbeitsumfeldern. Die vorliegende Arbeit behandelt die Ermittlung einer STI- Kartierung auf Basis von numerischen Simulationen unter Zuhilfenahme von Ray-Tracing-Methoden und Berechnungen der Schallenergiedichteverteilung in der Raumakustik. Die experimentell validierten Modelle können zur Optimierung der Arbeitsplatzkonfiguration verwendet werden, um anforderungsgerechte Arbeitsumfelder zu schaffen und gleichzeitig soziale Belange der Mitarbeiter zu adressieren.

• Stochastic vibro-acoustic analysis in the uncertain thermal environment
  S. Chandra, K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

There is an increasing interest among the engineers and scientists of using the composite material in aerospace, automobile, military application due to their high strength-to-weight ratio, excellent fatigue resistance, thermal stability and many other superior properties. The application of the flexible composite structure to manufacture the cabin like structure of the aircraft and car modify the characteristics of the sound responses inside the cavity. The vibro-acoustic response inside the cavity is mostly influenced by the interaction between enclosing fluid and vibrating composite structure. Moreover, during service life, these structures are subjected to the thermal environment which is very uncertain in nature. The elastic properties of the composite structures are also varied with the increment of the temperature. Therefore, the variation of the temperature influences the vibro-acoustic response of the enclosed structure. The aim of this work is to present a stochastic interior vibro-acoustic analysis of a partially flexible enclosed cabin structure due to random thermal parameters. A coupled FE -BE analysis is proposed for interior coupled structural analysis of the partially flexible enclosed cabin. The uncertainty of the temperature is modeled using non-sampling based polynomial chaos (PC) expansion to represent the stochastic frequency dependent response inside the cavity.

• Three-dimensional stochastic free vibration of the tire using generalized polynomial chaos expansion method
  Z. Liu, K. Sepahvand, Y. Wei and S. Marburg
[Abstract]

In this paper, an analysis model of the three-dimensional stochastic free vibration of the tire using the generalized polynomial chaos (gPC) expansion method is given, and the model was applied to the stochastic vibration analysis of a radial tire. Considering the displacement model of the in-plane and out-of-plane bend and the out-of-plane torsion, the three-dimensional rings on elastic foundation (REF) model and the dynamic equations are given. Based on the REF tire model, the stochastic analysis under the uncertainties in geometrical parameters elasticity moduli and internal pressure is investigated. The uncertain geometrical and structural parameters of the tire are approximated by the truncated gPC expansions. The constructed gPC expansions for the uncertain parameters are used as inputs to a deterministic tire model to analyze the random natural frequencies of the tire. The probability density function (PDF) of the random natural frequencies derived from the PC expansion has reasonable accuracy in respect to the MC simulation.

• Uncertainty quantification analysis for torsional vibration of crankshaft based on generalized polynomial chaos expansion
  X. Sun, K. Sepahvand, J. Liu and S. Marburg
[Abstract]

Torsional vibration is the main vibration form of crankshaft in power machine, which directly affects the operational reliability of power machine, especially for the case when some parameters are undetermined. In order to calculate the risk and improve the operational reliability efficiently, some of uncertainties have to be taking in account for a reliable analysis. In this research, a non-sampling probabilistic method based on generalized polynomial chaos (gPC) expansion is employed to torsional vibration analysis of crankshaft with uncertain geometrical and material parameters. At first, a probabilistic model of uncertainties is constructed using gPC to describe random parameters and to predict variabilities in torsional vibration response. The gPC expansion possessing random orthogonal basis is served as uncertain dynamic responses, while the calculation of the polynomial coefficients for uncertain parameters by using various procedures, e.g. Galerkin projection, collocation method, and moment method is presented. Then a comprehensive error and accuracy analysis of the method is discussed for various random variables and random processes compared with the exact solution or/and Monte Carlo simulations. In addition, the impact of parameter uncertainties on the torsional vibration of crankshaft is also investigated.

• Ermittlung äquivalenter Betriebskräfte an einem Lenkgetriebe mittels Komponentenbasierter Transferpfadanalyse in-situ
  C. Grünert, D.E. Tsokaktsidis, S. Marburg and J. Hübelt
[Abstract]

Scope of this thesis is the application of the component based transfer path analysis (TPA) on a vehicle steering gear system to derive equivalent forces for the purpose of source characterization. To avoid the efforts of disassembling the source structure from the receiver, which come along in the classical TPA approach, the component based TPA can be measured in-situ on the complete vehicle. Benefit of the applied method is the determination of independent forces. Thus the result is free of any feedback of the surrounding receiver structure and can be, on the one hand, obtained from any installation and, on the other hand, used for virtual acoustic prototyping. In the first step the main contribution paths are identified by a classical TPA approach. The second part of this work splits into a principal test to validate the described method, and tests on a vehicle as well as on a testbed to derive independent operational forces from the steering gear under load.

• Interaktive Akustik-App zur Visualisierung akustischer und strukturdynamischer Effekte an Musikinstrumenten
  J. Schmid, J. Schmid, L. Moheit and S. Marburg
[Abstract]

Mithilfe interaktiver Akustik-Apps können zahlreiche Phänomene der Akustik und Strukturdynamik einfach und ohne zeitaufwändige Versuchsaufbauten visualisiert und verdeutlicht werden. Dafür bietet der Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme der TU München eine Reihe von frei zugänglichen Simulations-Apps an, die unkompliziert über einen Webbrowser aufrufbar sind. Unter diesen Apps befindet sich auch eine Musikinstrumente-App, mit der sowohl die akustischen als auch die strukturdynamischen Effekte verschiedener Musikinstrumente zuerst berechnet und im Anschluss visualisiert werden können. Die Ergebnisse werden im Hintergrund mittels COMSOL Multiphysics® über die Finite Elemente Methode (FEM) auf einem Server berechnet und anschließend im Webbrowser dargestellt. Hier hat der Nutzer die Möglichkeit, zahlreiche Einstellungen wie beispielsweise die Geometrie oder andere Berechnungsparameter interaktiv zu verändern. Die Ergebnisse können dann direkt ausgewertet und über verschiedene Darstellungsmöglichkeiten veranschaulicht werden. Dies bietet dem Nutzer eine sehr gute Möglichkeit, sich die beim Spielen eines Musikinstruments ablaufenden physikalischen Effekte zu verdeutlichen. In diesem Beitrag wird zuerst kurz das Konzept des App-Servers vorgestellt und anschließend die Funktionen und Möglichkeiten der Musikinstrumente-App genauer demonstriert und erläutert.

• Jazz-Glocke: Sound Design, Strukturoptimierung und Guss
  M. Scholz, F. Thomann, L. Moheit, T. Greß, W. Volk and S. Marburg
[Abstract]

Sound Design wird mit der Entwicklung neuartiger Produkte und Technologien ohne gesellschaftlich gefestigten und akzeptierten Klangcharakter zunehmend wichtiger. Als Beispiel dafür wird häufig die Umstellung von Verbrennungs- auf Elektromotoren, die damit einhergehende Gestaltungsfreiheit und die wiederum einschränkende Nutzergewohnheit besprochen. Sound Design kann in Zukunft noch verstärkt dazu beitragen, Produkte hinsichtlich der Erwartungshaltung der Kunden zu optimieren oder innovative Sounds zu kreieren, die mit Gewohnheiten brechen. Unzulässige Modellannahmen und Abweichungen zwischen dem Modell und dem fertigen Produkt etwa durch Fertigungsungenauigkeiten führen zur Veränderung des gestalteten Klangs.

Der Prozess von Sound Design über die Erstellung eines Modells, dessen entsprechenden Auslegung, bis hin zur Produktion und Evaluation des fertigen Produkts wird am Beispiel einer Glocke komplett durchlaufen. Als Ziel-Design wird ein Klang mit Jazz-typischen Eigenschaften ausgewählt, der mit der Erwartungshaltung an den Klang einer Glocke brechen soll. Das Modell der Glocke wird auf den Zielklang hin optimiert und hinsichtlich des Gusses simulativ ausgelegt. In additiv gefertigten Sandformen werden vier Glocken, zwei im steigenden und zwei im fallenden Schwerkraftgießverfahren, gegossen. Diese werden akustisch und geometrisch vermessen und sowohl miteinander, als auch mit dem Modell verglichen. Bei allen vier Glocken werden starke Abweichungen festgestellt, was unterstreicht, wie sensitiv die Akustik auf Modell- und Fertigungsungenauigkeiten reagiert.

• Vergleich von iterativen Inversionscharakterisierungsmethoden und direkten Methoden für starre poröse Materialien
  F. Saati, K.-A.H. Hoppe and S. Marburg
[Abstract]

Theoretische und empirische Modelle für die akustischen Eigenschaften granularer Medien ermöglichen es, nichtakustische Eigenschaften wie Durchlässigkeit, Tortuosität und Porengröße invers zu ermitteln. Granulare Materialien werden typischerweise unter Verwendung akustischer Modelle charakterisiert. Die Genauigkeit der Vorhersage hängt jedoch stark von den Eingabeparametern und der gewählten Methode ab. Um makroskopisch granulare Medien mit Hilfe von Impedanzrohrmessungen zu charakterisieren, sind unter der Annahme von Homogenität sowie starrem Rahmen akustische Inversionsmodelle verfügbar. Diese Modelle sagen das Verhalten der Materialien effizient voraus und werden häufig verwendet, um die intrinsischen Eigenschaften der Medien abzuleiten. Oft ist aber unklar, wie solche Modelle die einzelnen Materialeigenschaften darstellen. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Vorhersage von Schlüsselporencharakteristika granularer Medien mittels akustischer Charakterisierungsmethoden vergleichbar zur Vorhersage mit bisherigen Methoden ist.

• Akustische Gütemaße in Innenräumen: Schallintensität und Schallenergien
  C. Gürbüz and S. Marburg
[Abstract]

Die Analyse der Schallabstrahlung von schwingenden Strukturen ist von grundlegender Bedeutung, um geräuscharme Strukturen zu entwickeln. Dabei wird häufig die abgestrahlte Schallleistung basierend auf der Schallintensität als akustisches Gütemaß herangezogen. Die Schallintensität und damit die Beiträge der Oberflächen zur abgestrahlten Schallleistung können jedoch sowohl positiv als auch negativ sein. Demnach kann es hier zum akustischen Kurzschluss kommen. Unter einem akustischen Kurzschluss versteht man dabei das Auslöschen von Intensitätsanteilen im Nahfeld mit unterschiedlichem Vorzeichen. Somit wird eine hohe Aktivität der Oberfläche im Nahfeld sichtbar, obwohl im niederfrequenten Bereich nur ein Teil davon zur Fernfeldabstrahlung beiträgt. Aus diesem Grund wird die nicht-negative Intensität (NNI) definiert. Die nicht-negativen Intensitäten sind reell, wodurch sie eine Alternative zur Schallintensität für die Visualisierung der Flächenbeiträge an der Fernfeldabstrahlung bilden. Für Innenraumprobleme eignet sich die Schallenergie als Bewertungsgröße. Als globale Größe ist sie unabhängig von der Position des Empfängers. In diesem Beitrag werden zunächst anhand einfacher Beispiele die Schallintensität und die nicht-negativen Intensitäten im Außenraum betrachtet. Für Innenraumprobleme werden dann Schallenergien bestimmt und mit dem Schalldruck im Innenraum verglichen. Ausgehend von einer harmonischen Zeitabhängigkeit für Schalldruck und Schallschnelle wird das akustische Innenraumproblem mit der Randelementmethode (BEM) gelöst.

• Äquivalente Kräfte und deren numerische Verwendung im Gesamtfahrzeugkontext
  D.E. Tsokaktsidis, C. Grünert and S. Marburg
[Abstract]

Der Produktentstehungsprozess von Fahrzeugkomponenten enthält einen beachtlichen Anteil an experimentellen Untersuchungen. Vor dem Hintergrund der Kosten- und Zeitersparnis wird dieser reduziert. Abhängig von dem zu betrachtenden Frequenzbereich, der Komplexität und den Systemgrenzen werden verschiedene numerische Bewertungsmethoden eingesetzt. Zur Systemmodellierung haben sich in der Automobilindustrie die Mehrkörpersimulation, die Methode der finiten Elemente, die Randelementmethode und die Statistische Energieanalyse etabliert. Beim Übergang vom Realsystem auf das Modell werden Annahmen getroffen. Diese führen zu einer notwendigen, versuchsseitigen Modellvalidierung sowie zu Abweichungen zwischen Simulationsergebnissen und Realität. Hinzu kommt die oft schwierige Interpretation der Berechnungsergebnisse. Betrachtet man die Vielschichtigkeit der NVH-Vorausberechnung (Noise, Vibration, Harshness) ist eine frequenzunabhängige Prognosemöglichkeit wünschenswert. Um Eingangsgrößen für die Simulation zu schaffen, wurde eine komponentenbasierte Transferpfadanalyse am Gesamtfahrzeug durchgeführt. Zur Validierung dient ein Hardware-in-the-Loop-Ansatz. Es wird diskutiert, wie sich die in-situ ermittelten, äquivalenten Kräfte im industriellen Umfeld verwenden lassen.

• Interaktive Akustik-Apps zur Veranschaulichung akustischer Phänomene in der Lehre
  J. Schmid, J. Schmid, L. Moheit and S. Marburg
[Abstract]

In der Vorlesung oder im Schulunterricht können physikalische Effekte und die dahinterstehende Theorie anschaulich anhand von Experimenten verdeutlicht werden. Der Aufbau von Versuchen ist jedoch oft sehr zeitaufwendig und mit der Anschaffung von teuren Messgeräten verbunden. Zusätzlich können spezielle Laborbedingungen für das Gelingen eines Experiments notwendig sein. Der Einsatz von Simulations-Apps hingegen umgeht diese Probleme und ermöglicht es, Effekte der Akustik und Strukturdynamik ohne großen Aufwand in einem ”virtuellen Experiment” zu demonstrieren. Dazu bietet der Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme der TU München zahlreiche Simulations-Apps an, die frei zugänglich und einfach über den Webbrowser aufrufbar sind. Die physikalischen Problemstellungen werden dabei im Hintergrund auf Basis der Finite Elemente Methode (FEM) mithilfe von COMSOL Multiphysics ® berechnet und die Ergebnisse werden dann online im Webbrowser dargestellt. Der Nutzer hat dabei die Möglichkeit, die Geometrie und die zugrunde liegenden Berechnungsparameter interaktiv zu verändern und die Ergebnisse in verschiedenen Darstellungsformen zu visualisieren. Dadurch werden die akustischen Phänomene sichtbar und erlebbar gemacht und das interaktive Konzept trägt zu einem besseren Verständnis und zu einer lebhaften Lernumgebung bei. In diesem Beitrag wird zunächst das Konzept des App-Servers erklärt und anschließend anhand konkreter Beispiele die Einsatzmöglichkeiten der Apps in der Lehre der Akustik aufgezeigt.

• Numerische Analyse der Schallabstrahlung eines Ultraschallwandlers für die Auswahl geeigneter Schwingungsmoden in einem Optimierungsprozess
  S. Preuss, J. Henneberg, A. Gerlach and S. Marburg
[Abstract]

Schallwandler mit resonantem Betriebspunkt im Ultraschallbereich werden heutzutage in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. Neben der Medizin- und Automatisierungstechnik finden Ultraschallsensoren auch Anwendung bei Fahrerassistenzsystemen. Derartige Sensoren werden durch ihre Arbeitsfrequenz und die zugehörige Betriebsschwingungsform charakterisiert. Bei Betrieb des Sensors wird die gewünschte Betriebsschwingungsform angeregt und so das an den Anwendungsfall angepasste Schallfeld erzeugt. Bei der Sensorentwicklung ist demzufolge ein sorgfältiger Entwurf der strukturdynamischen Eigenschaften und die nachfolgende Beurteilung der zugeordneten Schallabstrahlung erforderlich.

Dieses Poster präsentiert ein numerisches Verfahren zur Untersuchung und gezielten Auswahl der Betriebsmoden. Im Rahmen einer Parameterstudie werden hierbei verschiedene Betriebsschwingungsformen eines vereinfachten Systemmodells hinsichtlich ihrer Abstrahlcharakteristik untersucht. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Ausbildung von Einbrüchen oder Nebenkeulen als bedeutende Störfaktoren bei der Schallabstrahlung. Für die Berechnung der Schallabstrahlung im Ultraschallbereich wird das Rayleigh-Integral verwendet. Dieses Berechnungsmodell bietet neben einer deutlichen Rechenzeiteinsparung gegenüber der klassischen Luftschall-Körperschall-Simulation den Vorteil, durch Variation der Bezugsgeometrie genannte Störeinflüsse näher untersuchen zu können. Weiterführend wird zur Identifikation der gewünschten Mode das Modal-Assurance-Criterion hinzugezogen. Hierbei wird die dominante Mode für den Betriebsfall mit einer Soll-Eigenschwingungsform verglichen. Abschließend werden die Vorteile der Rayleigh-Berechnung und MAC-Wert-Analyse hinsichtlich einer Automatisierung der numerischen Sensorentwicklung herausgearbeitet. Es wird beispielhaft ein Workflow für die automatisierte strukturdynamische und akustische Auslegung eines Ultraschallsensors präsentiert.

• Performante Simulation der Schallabstrahlung von Elektromotoren mittels Modellordnungsreduktion
  M. Eser, L. Moheit, M. Moosrainer and S. Marburg
[Abstract]

Der Betrieb von Elektromotoren kann unter bestimmten Betriebsbedingungen zu einer hohen Geräuschabstrahlung führen, wenn die internen elektromagnetischen Kräfte eine Eigenschwingung des Statorpakets anregen. Diese kritischen Betriebspunkte können mit Hilfe eines Campbell-Diagramms identifiziert werden. Die Erzeugung eines solchen Diagramms auf Basis numerischer Analysen ist rechenintensiv, insbesondere wenn der Motor über den Bereich tiefer Frequenzen hinaus analysiert wird. Modellordnungsreduktionsverfahren werden an dieser Stelle eingesetzt, um den Rechenaufwand zu reduzieren. Die Analyse des betrachteten Elektromotors ist in drei schwach gekoppelte Finite Elemente Simulationen aufgeteilt: Eine elektromagnetische, eine strukturdynamische und eine abschließende akustische Analyse, wobei sich diese Arbeit auf die Reduktion der Luftschallsimulation konzentriert. Auf Basis der Moment-matching-methode mit Krylov-Unterräumen wird ein neues Reduktionsverfahren entwickelt, welches mehrere Eingangs- und mehrere Ausgangsgrößen berücksichtigt. Die Oberflächengeschwindigkeitsmoden des Motorgehäuses werden hierbei als separate Eingangslastmuster für das Reduktionsverfahren verwendet. Für die Berechnung der Krylov-Unterräume wird ein strukturerhaltender Arnoldi-Algorithmus zweiter Ordnung verwendet. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die direkte Berechnung der abgestrahlten Schallleistung für alle Frequenzpunkte innerhalb eines betrachteten Frequenzbandes und ermöglicht eine zeiteffiziente Bewertung der abgestrahlten Schallleistung des Elektromotors.

• Anwendung des Greedy-Verfahrens zur Lösung der akustischen Helmholtzgleichung in einem breiten Frequenzbereich
  C. Jelich, S.K. Baydoun and S. Marburg
[Abstract]

In ingenieurtechnischen Anwendungen ist oftmals das akustische Verhalten von Strukturen über einen breiten Frequenzbereich von Interesse. Im linearen Fall muss hierfür die Helmholtzgleichung in vordefinierten Frequenzabständen gelöst werden. Unter Verwendung der Randelementmethode zur räumlichen Diskretisierung führt dies zu einer Sequenz von linearen Gleichungssystemen. Diese zu Lösen impliziert einen relativ hohen Rechenaufwand, so dass in den letzten Jahren viele Bemühungen hin zu einfacheren Berechnungsverfahren angestrengt wurden.

In dieser Arbeit wird ein Ansatz vorgestellt, bei dem die Lösung in einem bestimmten Frequenzbereich als Linearkombination von einigen wenigen Lösungen an diskreten Frequenzen approximiert wird. Diese Lösungen an den einzelnen Stützstellen bilden die sogenannte reduzierte Basis, welche iterativ erweitert wird. In jedem Schritt des Verfahrens wird das frequenzabhängige lineare Gleichungssystem für die Frequenz gelöst, für die die derzeitige Approximation den größten Fehler aufweist. Hierbei wird ein Least Squares Löser zur Approximation zwischen den Stützstellen sowie zur Bestimmung des a posteriori Fehlers verwendet. Zugleich findet für die Berechnung der Lösungen an den einzelnen Stützstellen ein iteratives Verfahren Anwendung. Durch die Darstellung der Systemmatrizen als H2-Matrizen wird der Speicherbedarf und die Komplexität der Matrix-Vektor Produkte reduziert. Die Effizienz des vorgestellten Verfahrens wird anhand von akustischen Innen- und Außenraumproblemen demonstriert.

• Spektral-stochastische Infinite-Elemente-Methode in der Vibroakustik
  F. Kronowetter, L. Moheit, K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Im ingenieurtechnischen Bereich der Akustik benötigen numerische Untersuchungen von Außenraumproblemen eine spezielle Behandlung der Randbedingungen des zugrunde liegenden Randwertproblems. Grundlegend hat sich in den letzten Jahrzehnten die Methode der finiten Elemente (FEM) als ein für die Industrie taugliches Verfahren etabliert. Neben absorbierenden Rändern und sogenannten perfekt absorbierende Schichten (PML) stellt die Methode der infiniten Elemente (IFEM) ein Verfahren zur Verfügung, um den Effekt der Schallabstrahlung ins Unendliche, d. h. ins Fernfeld, auf den Rand des zu begrenzenden Berechnungsgebietes zu applizieren. Ein weiterer, über die letzten Jahre immer bedeutend werdender Aspekt besteht darin, Unsicherheiten in der Simulationstechnik zu betrachten. In der vorliegenden Arbeit wird ein neu implementierter Code basierend auf der Finite- und Infinite-Elemente-Methode vorgestellt und die Genauigkeit in Bezug auf die analytische Lösung einer abstrahlenden Monopolquelle in Voll- und Halbraum validiert. Durch die Erweiterung der Methode hinsichtlich zufällig verteilter, spektral zerlegter Eingangsvariablen entsteht die sogenannte spektralstochastische Infinite-Elemente-Methode. Ein Cabriolet mit einem geöffneten Dach dient als anschauliches Beispiel, wobei die Vibration der Frontscheibe und die Admittanz der Sitzpolster als unsicher betrachtet werden. Die Übertragungsfunktion zwischen Frontscheibe und Fahrerohr steht hier im Mittelpunkt der Untersuchungen. Den Abschluss bildet der Vergleich der vorgestellten Methode mit der Monte Carlo Methode.

• Die innere Stimme und der Lärm
  M. Gatt, M. Maeder and S. Marburg
[Abstract]

Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test. Das ist nur ein Test.

• Strukturintensität bei Schalen-Volumen-Modellen mit skalierten Schichtdicken
  M. Klärner, S. Marburg and L. Kroll
[Abstract]

Für die Strukturintensität existieren Formulierungen zur Berechnung sowohl für Schalenmodelle aus den Elementschnittkräften und Knotengeschwindigkeiten als auch für Volumenmodelle aus den Elementspannungen und Knotengeschwindigkeiten. Die verschiedenen Ansätze werden demnach auch in unterschiedlichen Einheiten ausgewertet. Sowohl der Vergleich von Modellen unterschiedlicher Elementformulierungen als auch die gleichzeitige Anwendung von Schalen- und Volumenmodellen erfordern vergleichbare Berechnungsansätze. Daher wurden die Ansätze für Schalenmodelle um die Berücksichtigung der Dicke erweitert und mit den Volumenmodellen verifiziert. Weitere Untersuchungen erfolgten mit kombinierten Schalen-Volumen-Modellen von Kernverbunden, bei denen die schubweichen Kerne zur Verbesserung der Elementqualität in ihrer Dicke skaliert und die mechanischen Eigenschaften ähnlichkeitsbasiert angepasst wurden. Die Ähnlichkeitsbetrachtungen werden auch für die Strukturintensität vorgestellt.

• Numerical Analysis on Transportation Characteristics of a Self-running Sliding Stage Based on Near-field Acoustic Levitation
  Y. Liu, K. Sepahvand, K. Feng and S. Marburg
[Abstract]

Owing to its distinct non-contact and oil-free characteristics, a self-running sliding stage based on near-field acoustic levitation can be used in an environment, which demands clean rooms and zero noise. This paper presents a numerical analysis on the lifting and transportation capacity of a non- contact transportation system. Two simplified structure models, namely, free vibration and force vibration models, are proposed for the study of the displacement amplitude distribution. After obtaining the displacement amplitude distribution, the Reynolds equation is solved by finite difference method to obtain the lifting and thrusting forces. Analysis on the stage was acquired the levitation distance versus the amplitude and the relationship between the thrust force and the phase difference, the provided result show good agree with the published experimental results. The former result shows that the levitation distance increasing with the amplitude increasing and they are not linear relationship, and the later result shows positive thrust has been produced when the phase difference was in the range 0∼180 degree and negative thrust has been produced when the phase difference was in the range 180∼360 degree. The simulated data suggest the thrust force increase with the standing wave ratio decrease or the amplitude increase.

• Einfluss von Vernetzungsparametern auf die Modalanalyse geometrisch unterschiedlich komplexer Strukturen mittels der Finite-Elemente-Methode
  A. Schneider, K.-A.H. Hoppe, P. Langer, C. Guist and S. Marburg
[Abstract]

Diese Arbeit behandelt die Quantifizierung von Diskretisierungsfehlern für einfache und komplexe Komponenten bei der Anwendung der Finite-Elemente-Methode. Ziel ist die Minimierung des Fehlers einer numerischen Modalanalyse relativ zu entsprechenden, hochgenauen experimentellen Ergebnissen. Zunächst werden existierende Vernetzungsstrategien und verbundene Qualitätskriterien betrachtet. Nachfolgend werden an Hand geometrisch einfacher Strukturen die Einflüsse geometrischer Approximationsgüte, verzerrter Elemente und der Netzfeinheit auf die Simulationsergebnisse untersucht. Die Autoren fokussieren sich hierbei auf eine angemessene räumliche Verfeinerung des Netzes, speziell in Bereichen hoher Dehnung. Auf den gewonnen Erkenntnissen baut eine Parameterstudie einer komplexeren Geometrie auf. Um die Ergebnisse der Parameterstudie in Relation zu bekannten Unsicherheiten zu setzen, werden zusätzlich die Parameterunsicherheiten bezüglich der Materialeigenschaften sowie der Geometrie betrachtet. Die Arbeit lässt Diskussionen zu, inwieweit der Fehler durch die Diskretisierung zu industriell relevanten Material- und Geometrieunsicherheiten vernachlässigbar ist.

• Identifikation von Dämpfung durch Schallabstrahlung durch numerische Modalanalyse des gekoppelten Struktur-Akustik Systems
  S.K. Baydoun and S. Marburg
[Abstract]

Dämpfung durch Schallabstrahlung bezeichnet die Energiedissipation vibrierender Strukturen durch Schallabstrahlung ins akustische Fernfeld. Während die Dämpfung durch Schallabstrahlung oftmals vernachlässigbar ist, leistet sie bei Leichtbaustrukturen mit großen abstrahlenden Oberflächenflächen einen wesentlichen Beitrag zur gesamten Strukturdämpfung. Gezielte Maßnahmen zur Erhöhung der mechanischen Dämpfung sind nur dann zielführend, wenn die mechanische Dämpfung größer als, oder zumindest die gleiche Größenordnung aufweist wie die Dämpfung durch Schallabstrahlung. Daher existiert Bedarf an effizienten und flexiblen Methoden zur Quantifizierung der Dämpfung durch Schallabstrahlung in frühen Phasen des Designprozesses. In diesem Beitrag werden die modalen Werte der Dämpfung durch Schallabstrahlung durch eine Eigenwertanalyse des gekoppelten Struktur-Akustik-Systems bestimmt. Die Gleichungen der linearen, zeitharmonischen Akustik und Elastodynamik mittels der Randelementemethode und der Finite Elemente Methode diskretisiert. Durch Bildung des Schurkomplements wird das entkoppelte, reine Strukturmodell unter akustischer Last erhalten. Das nichtlineare Eigenwertproblem wird mittels polynomialer Approximation der akustischen Impedanzmatrix gelöst. Die auf diese Weise ermittelten Eigenvektoren entsprechen den Moden der Struktur unter Fluidlast. Aus den komplexen Eigenwerten lässt sich auf die modale Dämpfung aufgrund der Schallabstrahlung schließen. Der vorgestellte Ansatz wird am Beispiel einer Sandwichstruktur mit Honigwabenkern in Luft erprobt und die Ergebnisse werden mit anderen numerischen Ergebnissen sowie experimentellen Ergebnissen aus der Literatur vergleichen.

• A computational approach for characterization of rigid frame porous materials
  T. Laila, F. Saati and S. Marburg
[Abstract]

A number of parameters like flow resistivity, porosity and tortuosity are used to characterize a porous material. In general, such parameters are derived using empirical methods or numerical models, including experimental procedures to some extent. However, conducting these experiments is often expensive and a number of uncertainties lie within. The aim of this paper is to introduce a method to calculate these parameters in a full-scale porous model by using finite element method, considering thermal and viscous losses on a range of 2-D geometries. Starting with a simple rectangular rigid skeleton, the process moves forward with taking more complex pore shapes into account. The results give an insight to the different boundary conditions and their influence on the proposed numerical procedure.

• Topological design of fluid-structure interaction system using the mixed finite element formulation and boundary element method
  W. Zhao, H. Chen and S. Marburg
[Abstract]

This paper deals with the topological design of fluid-structure interaction systems. In the fluid-structure interaction analysis, the infinite fluid domain is truncated, and the boundary element method (BEM) is utilized to model the non-reflecting boundary conditions on the truncated surface. The bounded domain is modeled by the mixed finite element method (FEM). The mixed FEM could simulate the fluid and solid simultaneously. By combining the mixed FEM and BEM, the feedback coupling between fluid and structure is established. This coupling offers several benefits to the optimization. Firstly, the mixed FEM does not require the explicit representation of fluid-structure interface. Secondly, it allows to use density-based approaches. Thirdly, the discontinuous variations of fluid-solid interface are transformed into the continuous variations in element assigned design variables. This improves the convergence of optimization process. Finally, the change of FEM-BEM interface could be avoided since we can choose a suitable truncated surface. Based on the coupled formulations, the optimization model for fluid-structure interaction problems is well set up. By numerical studies, we demonstrate that the coupled approach with mixed formulation could deal with all possible designs which may arise in optimization process. Furthermore, the proposed optimization method is verified by several optimization results.

• Methoden zur Steifigkeitsmodellierung von Evolventenverzahnungen
  A. Beinstingel, M. Heider, B. Pinnekamp and S. Marburg
[Abstract]

Das Schwingungs- und Geräuschverhalten von Zahnradgetrieben ist ein wesentliches Qualitätsmerkmal. Dabei stellt der Zahneingriff eine signifikante Anregungsquelle dar. Die Weiterleitung in Form von Körperschall bis zur Gehäuseoberfläche bedingt letztendlich die maßgebliche Luftschallemission. Eine systematische Optimierung des Geräuschverhaltens erfolgt vorzugsweise im frühen Entwicklungsstadium. Aus diesem Grund ist es wichtig, einen virtuellen Prototyp zu besitzen, der in der Lage ist die komplexen Wechselwirkungen im Transferpfad abzubilden. Das ermöglicht eine realistische Bewertung und zielführende Verbesserung des akustischen Verhaltens. Der Steifigkeitsmodellierung des Zahnkontaktes kommt hierbei besondere Bedeutung zu. Diverse Modellierungstechniken sind Gegenstand dieses Vortrags.

• Einfluss verschiedener Lagerung bei der experimentellen Bestimmung von Dämpfungswerten
  C.A. Geweth, S. Boche, K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Die Ursachenidentifikation bei eventuell vorhanden Abweichungen zwischen einem numerischen Modell und experimentellen gewonnen Daten kann sich nicht nur als zeitintensives, sondern auch als kostspieliges Unterfangen erweisen. Dabei lassen sich einzelne Eingangsparameter eines numerischen Modells nur über experimentelle Untersuchungen bestimmen. Von diesen für computergestützten strukturdynamischen Modell üblicherweise benötigten Eingangsparameter gehört die Dämpfung zu denen, welche sich nur mit einem vergleichsweise großen Aufwand bestimmen lassen. Ursächlich hierfür ist unter anderem das Problem, dass eine ideal frei-freie oder ideal feste Lagerung, anders als bei der numerischen Modellierung, in einem Experiment nicht realisierbar ist. Dies hat zur Folge, dass eine Beeinflussung der zu messenden Struktur durch die verwendete Lagerung nicht ausgeschlossen werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss verschiedener Möglichkeiten zur Lagerung von Proben auf die gemessen Dämpfungswerte untersucht. Dafür wurden verschiedene Strukturen unter unterschiedlichen Randbedingungen untersucht. Durch die mehrfache Wiederholung der einzelnen Messungen, erlauben es dabei Rückschlüsse auf dies Wiederholbarkeit der einzelnen Messungen zu ziehen. Aus den im Rahmen dieser Untersuchungen gewonnen Erkenntnisse werden Vorschläge zu der Reduzierung des Messaufwandes bei Dämpfungsmessungen abgeleitet.

Marckmann, Hannes

• Simulation von Aerogelen als Isolationsmaterial in der Flugzeugkabinenwand
  C. Gillner, H. Marckmann, O. Zaleski and O. von Estorff
[Abstract]

Aerogele sind hoch poröse Festkörper, die in einem Sol-Gel Prozess mit anschließender superkritischer Trocknung hergestellt werden. Es entstehen Materialien mit einer Porosität von bis zu 95 Prozent, die durch den hohen Luftanteil eine sehr geringe Dichte aufweisen. Weiterhin weisen sie gute Eigenschaften in der Schallabsorption und eine geringe thermische Leitfähigkeit auf. Damit bilden sie eine gute Grundlage für Isolationsmaterialien. Aufgrund neuer Turbinensysteme in Flugzeugen, die besonders im tiefen Frequenzbereich lauter sind als aktuelle Turbinen, ist ein neues System für die Schalldämmung in Kabinenwandelementen gewünscht.

Der Schwerpunkt dieses Beitrages liegt auf der Simulation akustischer Eigenschaften von Aerogelen. Durch die neue Anwendung und die verschiedenen Herstellungsvarianten sind die zu verwendenden Modellierungsansätze in der Akustik noch nicht vollständig geklärt. Als Ausgangspunkt dient das Biot-Modell für poröse Medien. Da das reine Aerogel spröde ist, werden verschiedene Verstärkungen (z.B. Kurzfasern oder Vliese) in das Material eingebracht. Hierdurch können unterschiedliche mechanische Modellierungen notwendig werden. Es werden verschiedene Testkonfigurationen betrachtet, wobei mit der Validierung des Modells durch Messungen mit einem Impedanzrohr begonnen wird.

Marshall, Marton

• How binaural room impulse responses influence the externalization of speech
  F. Wendt, R. Höldrich and M. Marshall
[Abstract]

Listeners perceive the sounds of the real world to be externalized. For sound sources in closed environments this is largely due to interaural cues provided by the reverberation of the room described by the room impulse response (RIRs) and the filtering by head, torso, and pinna expressed as head-related impulse responses (HRIRs). The latter vary with listeners and it is known that individual HRIRs improve the externalization. To provide more insights into the relative contribution of RIRs and HRIRs on the externalization we performed a listening experiment. Listeners were asked to rate the externalization of speech convolved with different RIRs with individual and generic HRIRs. The results of the experiment suggest that the importance of individual HRIR diminishes with increasing reverberation time.

Martens, Susanne

• Analyzing the Sound Propagation of Wind Turbines Based on Measured Acoustical and Meteorological Parameters
  S. Martens, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

Due to the current discussions regarding wind turbine noise, the sound propagation of wind turbines is an ongoing research topic. To fully understand the complex physical phenomena affecting sound propagation, measurements under real field conditions are necessary. Hence, an experimental campaign was carried out in 2017, lasting seven weeks as part of the research project ”WEA-Akzeptanz”.

In the campaign, three sound level meters were placed at various distances to a wind turbine to measure directivity and horizontal sound propagation characteristics. Sound pressure levels, 1/3-octave bands and audio were recorded at each measurement point. A standard 90 mm windscreen as well as a 220 mm secondary windscreen were used to reduce the wind-induced noise during measurements. Extensive meteorological measurements were conducted simultaneously monitoring the meteorological parameters during the campaign. Several devices including i.e. 3D sonic anemometers were installed on a 10m-meteorological mast. Moreover, a sodar was used to measure the vertical wind-profile up to 180 m at specific days. In this contribution, the setup of the measurement campaign will be shown in detail. Additionally, the first results regarding the dependence of acoustical, meteorological and wind turbine parameters will be discussed.

Martin, Melina

• Schallschutz von Flachdächern in Holzbauweise – Luft- und Trittschalldämmung von Flachdächern und Dachterrassen
  C. Châteauvieux-Hellwig, A. Rabold, S. Bacher, M. Martin and M. Rudolf
[Abstract]

Bei der Planung von modernen Büro- und Wohngebäuden ist vor allem im Bereich der mehrgeschossigen Bauweise i.d.R. ein Flachdach oder ein flachgeneigtes Dach mit ausgebautem Dachgeschoß vorgesehen. Um den Ansprüchen aus Wärmeschutz, Statik, Brandschutz und Schallschutz gerecht zu werden, müssen diese Dachkonstruktionen einer ganzen Reihe von Kriterien entsprechen. Auch im Bereich des Schallschutzes variieren die Ansprüche je nach Ausführung und Nutzung des Dachelementes als reines Dachelement oder als begehbare Dachterrasse. Planungsdaten, insbesondere für Konstruktionen in Holzbauweise, die den bauakustischen Ansprüchen entsprechen, sind nur sehr bedingt verfügbar. Es wurden deshalb in einem aktuellen Forschungsprojekt Planungsunterlagen für die verschiedenen Konstruktionsvarianten von Flachdächern und leicht geneigten Dächern erarbeitet, die insbesondere den Anforderungen an den Schallschutz genügen. Zusätzlich wurden Regengeräusche bei natürlichem Regen an einem Prüfaufbau im Außenbereich untersucht und mit theoretischen Prognosemodellen verglichen. Der Beitrag zeigt Planungsdaten für unterschiedliche Dachausführungen und geht auf erste Ergebnisse der Regengeräuschmessung und -prognose ein.

Martinez, Sergio C.

• Amplitudenmodulation (AM) bei Windenergieanlagen: Ausblick auf tieffrequente Geräuschanteile
  S.C. Martinez, F. Fennel and K. Pies
[Abstract]

Die Amplitudenmodulation (AM) der Geräusche von Windenergieanlagen ist international Gegenstand von schalltechnischen Untersuchungen. Eine Beurteilung im Bereich von tiefen Frequenzen steht jedoch noch aus. Dies ist spätestens dann der Fall, wenn Innenpegel direkt oder indirekt zur Beurteilung gehören. Einige Verfahren zur Ermittlung der AM von WEA gehen methodisch von Kurzzeitmessungen von z.B. 10 Sekunden Dauer aus. Es ist einleuchtend, dass es mit Hilfe von kurzen Messzeiten schwer möglich ist bei tiefen Frequenzen, bereits unter 100 - 125 Hz, die AM-Breite ausreichend genau zu bestimmen. Mit dem AM-Verfahren, dass bereits bei der DAGA 2017 (Kiel) und der DAGA 2018 (München) vorgestellt wurde, lässt sich statistisch bei tiefen Frequenzen die AM-Schwankungsbreite gut bestimmen, da die Mittelungszeiten relativ groß sind. Im Prinzip lässt sich das o.a. Auswerteverfahren, wenn erforderlich, auch für Schallpegelmessungen im Inneren von Gebäuden anwenden. In diesem Beitrag wird die Auswertung von AM aus vorliegenden Messdaten von einer einzelnen WEA und von Windparks im Freien vorgestellt, wobei Terzbandspektren von 10 Hz bis 2 kHz analysiert werden - also nicht nur die Gesamtpegel. Die unterschiedlichen Strukturen der AM im Bereich über und unter 200 Hz werden diskutiert. Auf die Ursachen der Unterschiede seitens der Geräuschemission wird eingegangen.

• Wirkung der WEA-Geräusche auf den Menschen
  K. Pies, S.C. Martinez and D. Pies
[Abstract]

Windenergieanlagen tragen maßgeblich zur Umsetzung der Energiewende bei. Die durch diese Anlagen verursachten Geräusche führen nicht selten zu Beschwerden von Anwohnern, die sich belästigt fühlen. Neben der Höhe des Mittelungspegels und der spektralen Geräuschcharakteristik ist die Amplitudenmodulation (AM) eine wesentliche Größe zur Beschreibung der empfundenen Wirkung der Geräusche. Aktuelle Untersuchungen legen nahe, dass diese Wirkung der Geräuschimmissionen von WEA mittels logistischer Funktionen beschrieben werden kann. Im Rahmen des vorliegenden Beitrages wird aufbauend auf dieser Idee eine entsprechende Funktion hergeleitet und vorgestellt. Eingangsgrößen sind der Mittelungspegel sowie der messtechnisch erfasste und ausgewertete Parameter ”pAM5”, dessen Bestimmung und Berechnung in vorangegangenen Veröffentlichungen (DAGA 2018) beschrieben wurde. Die empirisch ermittelte Wirkungsfunktion wird anschließend mit einer Vielzahl von Hörbeispielen abgeglichen.

Maslak, Aleksandra

• Zur Relevanz Viskoelastischer Eigenschaften in der Vibro-Akustischen Anwendung von Elastomeren
  J. Meier, A. Maslak, L. Diekmeyer and T. Alshuth
[Abstract]

Die mechanischen und somit auch akustischen Eigenschaften von Elastomeren sind prinzipiell stark von den Parametern Temperatur, Frequenz und Druck, aber auch von der mechanischen Belastungsgeschichte abhängig. Da dieses Eigenschaftsbild bereits durch Nuancen in der Mischungsrezeptur signifikant beeinflusst werden kann, ist die Datenbank-Suche nach zuverlässigen Materialparametern für die Simulation oft nicht zielführend. Aufgrund der hieraus folgenden Notwendigkeit, anwendungsspezifische Materialcharakterisierungen vorzunehmen, ist es hilfreich zunächst das Parameterfenster zu definieren um den erforderlichen Prüfbedarf einzugrenzen. Hier werden die oben genannten Effekte, insbesondere die nicht-linearen Anteile, in ihrem physikalischen Zusammenhang dargestellt. Als Charakterisierungsmethoden zur Materialcharakterisierung werden Dynamisch-Mechanische Untersuchung, Relaxationsversuch, Ultraschall-Transmission sowie Dielektrische Analyse vorgestellt und die resultierenden Materialdaten in ihrer Relevanz für die akustische Simulation diskutiert.

Masovic, Drasko

• Sound Waves as Perturbations of Acoustic Spacetime
  D. Masovic and E. Sarradj
[Abstract]

The model of acoustic spacetime presents an analogy with relativistic spacetime in which speed of sound is the reference speed of propagating waves. So far, it has been established and used for acoustic problems mainly for studying sound propagation in uniform (flat) and non-uniform (curved acoustic spacetime) subsonic flows. In this work, we inspect the hypothesis that sound waves are, analogously to gravitational waves, small perturbations of acoustic spacetime and consider the mechanism of their generation in fluids. In particular, acoustic perturbations are caused by the second-order Lighthill tensor, which acts as a quadrupole source similarly as the spatial (stress) part of the stress-energy tensor in linearized theory of gravitation. However, in contrast to gravitational waves, sound waves are assumed to represent the longitudinal component within Lorenz class of gauges, which is suppressed from the transverse-traceless gauge commonly used for studying plane gravitational waves.

Matuschek, Rainer

• Elektrische Impedanzspektroskopie als Defektindikator für passive Hydrophone
  A. May, R. Kühler, M. Bellmann, R. Matuschek and M. Blau
[Abstract]

Fundamentstrukturen beim Bau von Offshore-Windparks werden zumeist im Impulsrammverfahren im Meeresboden verankert. Dabei entstehender Unterwasserschall kann potenziell schädigenden Einfluss auf die Meeresfauna besitzen. Aus diesem Grund wird in Deutschland ein Baumonitoring angeordnet, welches kontinuierliche Messungen der Unterwasserschalleinträge bei lärmintensiven Baumaßnahmen vorsieht. Diese Bauüberwachung erfolgt i.d.R. mittels Hydrophonmessungen im Wasser.

Die Hydrophone werden dabei häufig durchgängig mehrere Tage unter Wasser eingesetzt und sind dort verschiedenen mechanischen Belastungen, z.B. Wellen, Strömung sowie beim Ausbringen und Einholen ausgesetzt. Um die korrekte Funktionsfähigkeit der Hydrophone hinsichtlich einer normgerechten Rückführung (Amplitude, Frequenz) sicherzustellen, ist daher eine regelmäßige Überprüfung wichtig.

Zur Funktionalitätsüberprüfung von passiven Hydrophonen ist die Analysemethode der elektrischen Impedanzspektroskopie geeignet. Diese nicht-invasive Methode ermöglicht einen Vergleich zwischen der Impedanz des Testobjekts und der qualitativ idealen Impedanz eines zugehörigen elektroakustischen Ersatzschaltbildes.

Um die Funktionalität von passiven, kapazitiv dominierten Wandlern zu überprüfen, wurde ein Messsystem entwickelt, welches die elektrische Impedanz im Frequenzbereich von 20 Hz bis 250 kHz misst. Hiermit wurden mehrere Hydrophone ohne und mit verschiedenen Defekten in Luft und Wasser vermessen. Aufbauend auf den Messwerten wurde untersucht, welche spektralen Auffälligkeiten in der Impedanz Rückschlüsse auf Wandlerdefekte geben können.

Die Erkenntnisse dieser Studie dienen als Grundlage zur Erstellung eines Systems zur frequenzabhängigen Funktionsprüfung von Hydrophonen.

May, Adrian

• Elektrische Impedanzspektroskopie als Defektindikator für passive Hydrophone
  A. May, R. Kühler, M. Bellmann, R. Matuschek and M. Blau
[Abstract]

Fundamentstrukturen beim Bau von Offshore-Windparks werden zumeist im Impulsrammverfahren im Meeresboden verankert. Dabei entstehender Unterwasserschall kann potenziell schädigenden Einfluss auf die Meeresfauna besitzen. Aus diesem Grund wird in Deutschland ein Baumonitoring angeordnet, welches kontinuierliche Messungen der Unterwasserschalleinträge bei lärmintensiven Baumaßnahmen vorsieht. Diese Bauüberwachung erfolgt i.d.R. mittels Hydrophonmessungen im Wasser.

Die Hydrophone werden dabei häufig durchgängig mehrere Tage unter Wasser eingesetzt und sind dort verschiedenen mechanischen Belastungen, z.B. Wellen, Strömung sowie beim Ausbringen und Einholen ausgesetzt. Um die korrekte Funktionsfähigkeit der Hydrophone hinsichtlich einer normgerechten Rückführung (Amplitude, Frequenz) sicherzustellen, ist daher eine regelmäßige Überprüfung wichtig.

Zur Funktionalitätsüberprüfung von passiven Hydrophonen ist die Analysemethode der elektrischen Impedanzspektroskopie geeignet. Diese nicht-invasive Methode ermöglicht einen Vergleich zwischen der Impedanz des Testobjekts und der qualitativ idealen Impedanz eines zugehörigen elektroakustischen Ersatzschaltbildes.

Um die Funktionalität von passiven, kapazitiv dominierten Wandlern zu überprüfen, wurde ein Messsystem entwickelt, welches die elektrische Impedanz im Frequenzbereich von 20 Hz bis 250 kHz misst. Hiermit wurden mehrere Hydrophone ohne und mit verschiedenen Defekten in Luft und Wasser vermessen. Aufbauend auf den Messwerten wurde untersucht, welche spektralen Auffälligkeiten in der Impedanz Rückschlüsse auf Wandlerdefekte geben können.

Die Erkenntnisse dieser Studie dienen als Grundlage zur Erstellung eines Systems zur frequenzabhängigen Funktionsprüfung von Hydrophonen.

Mayr, Andreas R.

• Prognose von Installationsgeräuschen im Holzbau
  F. Schöpfer, A.R. Mayr and U. Schanda
[Abstract]

Für den gesetzlich geforderten Schallschutznachweis ist eine Prognose der Schallemissionen von Installationsgeräuschen und gebäudetechnischen Anlagen sowie der Köperschallübertragung im Gebäude erforderlich. Für den Massivbau steht hierfür mit der DIN EN 12354-5:2009-10 ein validiertes Berechnungsverfahren zur Verfügung. Für den Holzbau, der in den vergangenen Jahren auch im mehrgeschossigen Wohnungsbau zunehmende Bedeutung gewinnt, ist dies bislang nicht der Fall. Somit kann der Nachweis des geforderten Schallschutzes im Holzbau formal nur durch bauakustische Messungen im ausgeführten Gebäude erbracht werden. Die schalltechnische Beratung beruht hier aktuell fast ausschließlich auf vorhandener Projekterfahrung der Fachplaner. Dies hat häufig Überdimensionierungen der Baukonstruktionen und doppelte Sicherheiten bei der Auswahl und Montage der Anlagen zur Folge. Ein möglicher Prognoseansatz für den Holzbau, basierend auf gemessenen Übertragungsfunktionen, wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts in den vergangenen beiden Jahren an der Technischen Hochschule Rosenheim untersucht. Der Schwerpunkt des Vorhabens lag in der messtechnischen Erfassung von möglichen Übertragungsfunktionen in Holzhäusern. In diesem Beitrag werden die gesammelten Messdaten zusammengefasst und das vorgeschlagene Prognoseverfahren aufgezeigt.

• Untersuchungen zur Ausweitung des Verfahrens zur Ermittlung der charakteristischen Körperschallleistung haustechnischer Anlagen mittels Empfangsplatten gemäß DIN EN 15657:2017-10 auf Anregungen in Plattenebene
  M. Hoßfeld, F. Schöpfer, A.R. Mayr and U. Schanda
[Abstract]

In der DIN EN 15657:2017-10 werden Messverfahren zur Ermittlung der charakteristischen Körperschallleistung von haustechnischen Anlagen beschrieben. Das sogenannte indirekte Verfahren beruht auf der Verwendung von Empfangsplatten. Das Verfahren ist aus messtechnischer Sicht vergleichsweise robust für den Fall, dass die Admittanz der Quelle (haustechnische Anlage) deutlich höher als die Admittanz der Empfangsplatte ist. Dies wurde in früheren Untersuchungen gezeigt; dabei waren die haustechnischen Anlagen direkt auf der Empfangsplatte montiert. Es gibt jedoch Befestigungssituationen in der Baupraxis, bei der die Montage der haustechnischen Anlage in einer Aussparung der Wand erfolgt, wie zum Beispiel bei Rollladenkästen in Fensteröffnungen. Die Anregung des Baukörpers erfolgt damit stirnseitig, also in Plattenebene. Somit ist zu erwarten, dass in der Empfangsplatte primär nicht Biegewellen, sondern Longitudinalwellen angeregt werden. Diese Befestigungssituation wurde an einer Empfangsplatte im Rosenheimer Technologiezentrum Energie & Gebäude (roteg) nachgestellt. Der Beitrag zeigt Messergebnisse als Grundlage zur Beurteilung, ob das Verfahren gemäß der DIN EN 15657:2017-10 auch in diesem Fall anwendbar ist, insbesondere wie die Bestimmung der Körperschallleistung bei stirnseitiger Anregung in der Platte zu erfolgen hat.

Mazur, Radoslaw

• Parameter Estimation for the NPRQ-Measure with Sub-Sample Precision
  R. Mazur, F. Katzberg and A. Mertins
[Abstract]

Sounds played in closed rooms often suffer from added reverberation. For reducing these effects, the methods of room impulse response equalization may be employed. In order to render the echos inaudible at a given position, a prefilter is used to modify the played signal. This prefilter is designed according to the properties of the human auditory system, such as temporal masking. Typically, the average temporal masking curve is used to describe the audible reverberation in terms of the NPRQ-Measure and to derive the cost function for the filter design. In this work, we propose to estimate the parameters of this curve with sub-sample precision in order to achieve a better estimation of the perceived reverberation. This higher precision is necessary for comparing the results in case of spatial mismatch.

Mecking, Simon

• Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen in der Bauteilprognose
  S. Mecking, A. Rabold and A. Huber
[Abstract]

Um die Anwendungsmöglichkeiten im Bauwesen für Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen zu fördern, wurde von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. ein Projekt initiiert, das für diese Dämmstoffe die unterschiedlichen Anforderungen aufzeigt und Planungs- und Nachweismöglichkeiten zur Verfügung stellt. Im Bereich des Schallschutzes werden hierzu Bauteilkataloge für diese Dämmstoffe erweitert, Prüfverfahren für die Materialeigenschaften der Dämmstoffe festgelegt und Berechnungsmodelle weiterentwickelt. Die Prognose der Luft- und Trittschallübertragungen der Bauteile erfolgt, um den Einfluss der unterschiedlichen Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen im Vergleich zu konventionellen Dämmstoffen zu untersuchen. Begleitende Bauteilmessungen weisen darauf hin, dass eine Charakterisierung der Hohlraumdämmung allein durch den Strömungswiderstand unzureichend ist. Durch einen semi-analytischen Berechnungsansatz mit einem äquivalenten Fluid können weitere Dämmstoffeigenschaften bei der Prognose von zweischaligen Bauteilkonstruktionen berücksichtigt werden. Die Eingangsdaten für die Prognoserechnung werden durch Messungen der Übertragungseigenschaften der Dämmstoffe an der PTB Braunschweig ermittelt und mit Ergebnissen anderer semi-empirischen Berechnungsmodelle auf Basis des Strömungswiderstandes verglichen. Anhand der Validierung der Prognoseergebnisse gegenüber Bauteilmessungen kann überprüft werden, inwiefern die konventionellen Messgrößen (Strömungswiderstand, dynamische Steifigkeit und Rohdichte) für die Materialbeschreibung ausreichend sind. Im Vortrag wird der bauakustische Schwerpunkt des Projektes sowie erste Ergebnisse der Prognoseberechnungen vorgestellt.

Meier Zu Ummeln, Robert

• Eine Methode zur schnellen Fanlärmberechnung basierend auf einem aerodynamischen Mehrschnittverfahren
  R. Meier Zu Ummeln and A. Moreau
[Abstract]

Um in der Vorauslegung eines Flugzeugtriebwerks die Akustik berücksichtigen zu können, ist es aufgrund der kurzen Entwicklungszyklen notwendig, schnelle Lärmvorhersagen machen zu können. Hierzu bietet sich beispielsweise eine analytische Berechnung der Schallquellen im Frequenzbereich an. Die Grundlage dafür bildet die Strömungsberechnung am Fan. In dem Fanakustik-Vorhersage-Tool PropNoise ist es unter anderem möglich, diese Berechnungen über einen einfachen Mittelschnittansatz durchzuführen. Dieser Ansatz unterliegt naturgemäß gewissen Einschränkungen, ist aber in der Lage, gute qualitative Abschätzungen für das Strömungsfeld zu liefern. Alternativ existiert die Möglichkeit, das Strömungsfeld aus einer 3D-RANS Berechnung zu extrahieren, was die Genauigkeit der Ergebnisse verbessert, aber auch die Laufzeit erhöht. Eine weitere schnelle und hinreichend präzise Methode bietet die Berechnung des Strömungsfelds mithilfe eines Mehrschnittansatzes (sogenannte Throughflow-Solver), die insbesondere in der Vorauslegung weit verbreitet ist. Die radiale Verteilung der Strömungsgrößen wird über eine radiale Kraft- und Impuls-Gleichgewichts-Beziehung bestimmt. Durch die Erweiterung mit weiteren Modellen können unter anderem Kanalwandeffekte, wie Wandgrenzschichten und Blattspitzenwirbel, berücksichtigt werden. In diesem Paper wird eine erste Anwendung des neuen Ansatzes gezeigt, wobei die neue Methode dazu genutzt wird, die Lärmemission eines modernen Fans mit hohem Nebenstromverhältnis abzuschätzen und die Ergebnisse mit den anderen beiden Methoden zur Bestimmung des Strömungsfelds gegenüberzustellen und auszuwerten.

Meier, Andreas

• Kennzeichnende Größe für gebäudetechnische Anlagen im Hochbau
  A. Meier
[Abstract]

Aufgrund von Handlungsempfehlungen einschlägiger Kreise sind messtechnisch ermittelte Schalldruckpegel LAF,max von gebäudetechnischen Anlagen in Gebäuden einheitlich auf eine Referenzabsorptionsfläche zu beziehen. Das Verfahren zur Ermittlung von LAF,max,n ist seit 2016 auch in die DIN 4109 aufgenommen worden. Was für häufig anzutreffende Wohnräume mit Grundflächen von 8 - 15 m² noch einigermaßen geeignet ist, scheint in größeren Wohnräumen z.B. im hochpreisigen Segment zum Nachteil sowohl von Planern als auch Herstellern von gebäudetechnischen Anlagen zu führen. Der Beitrag erörtert die Hintergründe, Ursachen und erläutert, für welche gebäudetechnischen Anlagen die eingeführte Kennzeichnung problematisch ist. Basierend hierauf wird ein Vorschlag für eine zukünftig verbesserte schalltechnische Kennzeichnung erörtert.

• Ermittlung und Vergleich der Straßenverkehrslärmspektren – Überprüfung der Korrektursummanden der VDI 2719
  I. Fischer, A. Meier and B. Kübler
[Abstract]

Die VDI 2719 aus dem Jahr 1987 beinhaltet Korrektursummanden (K-Werte) für unterschiedliche Lärmarten, die eine genauere Planung des Schallschutzes ermöglichen sollen. Diese sind abhängig vom Außenlärmspektrum. Bisher unberücksichtigt bleibt das frequenzabhängige Schalldämmspektrum der Fenster. Aufgrund des Alters der VDI und deren Grundlagen ist eine Überarbeitung der Verfahren absehbar. Es besteht Bedarf an einer Untersuchung heutiger Straßenverkehrslärmspektren und deren Auswirkungen auf die Korrektursummanden. Hierzu wurde eine Masterarbeit durchgeführt, in der durch Messung aktuelle Straßenverkehrslärmspektren bestimmt wurden. In Kombination mit den Ergebnissen aus vorhergehenden Arbeiten konnten so die K-Werte der VDI 2719 neu ermittelt werden.

Meier, Jens

• Zur Relevanz Viskoelastischer Eigenschaften in der Vibro-Akustischen Anwendung von Elastomeren
  J. Meier, A. Maslak, L. Diekmeyer and T. Alshuth
[Abstract]

Die mechanischen und somit auch akustischen Eigenschaften von Elastomeren sind prinzipiell stark von den Parametern Temperatur, Frequenz und Druck, aber auch von der mechanischen Belastungsgeschichte abhängig. Da dieses Eigenschaftsbild bereits durch Nuancen in der Mischungsrezeptur signifikant beeinflusst werden kann, ist die Datenbank-Suche nach zuverlässigen Materialparametern für die Simulation oft nicht zielführend. Aufgrund der hieraus folgenden Notwendigkeit, anwendungsspezifische Materialcharakterisierungen vorzunehmen, ist es hilfreich zunächst das Parameterfenster zu definieren um den erforderlichen Prüfbedarf einzugrenzen. Hier werden die oben genannten Effekte, insbesondere die nicht-linearen Anteile, in ihrem physikalischen Zusammenhang dargestellt. Als Charakterisierungsmethoden zur Materialcharakterisierung werden Dynamisch-Mechanische Untersuchung, Relaxationsversuch, Ultraschall-Transmission sowie Dielektrische Analyse vorgestellt und die resultierenden Materialdaten in ihrer Relevanz für die akustische Simulation diskutiert.

Meis, Markus

• Hearing support to reduce listening effort at work: an EEG study
  A. Winneke, M. Meis, I. Wolf, J. Rennies-Hochmuth and S. Goetze
[Abstract]

A prolonged exposition to an acoustically challenging environment can cause cognitive fatigue. Call-Centers are examples of work environments where this is particularly relevant. In several guidelines (EVDI 2569:2016-02, ASR A3.7 and 3382-3), the focus is to avoid deleterious aftereffects of irrelevant speech by means of room acoustical interventions, such as shieldings and zonings. In call-centers however it is furthermore important to ensure good speech quality of the client to reduce listening effort. Technical assistance systems can improve speech intelligibility and alleviate listening effort. Hearing support tailored to the individual’s hearing ability and listening preference, built into the telephone, is an example of such an assistance system. In the current study the effect of an individualized hearing support technology on listening effort was evaluated by means of recording an electroencephalogram (EEG). Via a simulated telephone connection participants listened to sentences in noise and answered questions regarding the content. In trials with hearing support, activity in the EEG-alpha frequency band (9-10 Hz) was reduced significantly, indicating a decrease in listening effort. The results suggest that an individualized hearing support offers a possibility to ease acoustically induced mental load and is an additional tool to improve the working conditions in call-centers.

Mejdi, Abderrazak

• Full frequency simulation of performance of audible pedestrian safety warning system
  A. Caillet, M. Calloni, O. Fatmi and A. Mejdi
[Abstract]

With the advent of electric vehicles, the usual audible sources from internal combustion engine has been removed, affecting pedestrian safety. New audible signals to inform them of the approach, presence, direction and/or departure of electric and hybrid road vehicles are required to alert the pedestrians.The use of the alert sound is required by several regulations all around the world normally at speeds below 30 km/h.To design properly the audible pedestrian warning systems and make sure they conform to regulations, measurements can be done. However, it needs a lot of manpower and hardware. BEM simulations are capable to predict accurately the transfer function between the source and the microphones used for the certification of the vehicle and evaluate the performances of the pedestrian safety device. The BEM model provides the flexibility to investigate design changes in terms of position of the loud speaker, type and variations in the sound package. Therefore, ray tracing technique can be used as an alternative for mid and high frequency analysis and can be used for faster prediction (from hours to minutes) and to reach higher frequency range. This paper aims to present a test case and comparison of the BEM and Ray Tracing predictions.

Mellert, Sebastian

• Schallimmissionsmessungen an Windenergieanlagen mit einer akustischen Kamera zum Aufbau einer Geräuschdatenbank
  S. Mellert, D. Rokita and F. Ueberle
[Abstract]

Auf der Suche nach bestimmten Geräuschen bieten unterschiedliche Geräuschdatenbanken Abhilfe. Vor allem alltägliche Geräusche und Situationen lassen sich in solchen Datenbanken wiederfinden. Andere Geräusche wie z.B. aus dem Bereich der Windenergie sind jedoch kaum vorhanden. Deshalb werden Geräusche von Windenergieanlagen (WEA) in der Praxis meistens künstlich erzeugt. Dahinter stehen komplexe Modelle, die die Realität zwar sehr gut nachahmen, aber nicht vollständig wiederspiegeln. Um diese Lücke an realen Aufnahmen von WEA zu schließen, werden im Forschungsprojekt X-Eptance Impulse unter anderem Schallimmissionsmessungen mit einer akustischen Kamera in unterschiedlichen Windparks durchgeführt. Aus den gewonnenen Rohdaten können neben den eigentlichen Geräuschen der WEA auch für die jeweiligen Anlagentypen spezifische Signaturen ermittelt werden. Bisher wurde eine erste Messkampagne für einen Anlagentyp in zwei Windparks durchgeführt. Die Analyse dieser Messungen haben zu ersten visuellen Indikatoren geführt, die in Anlehnung an den MPEG-7 Standard in eine Geräuschsignatur umgewandelt werden sollen. Dabei sind in die Gestaltung der Signatur auch Umgebungsbedingungen eingeflossen, die das Geräusch einer WEA mit beeinflussen. Die aktuell noch manuell durchgeführte Analyse der Daten soll zu einem späteren Zeitpunkt automatisch in einem Hadoop-Cluster vorgenommen werden. Dieser Cluster übernimmt dabei auch die Funktion der Datenbank.

• Soundwalk in der Lehre - Vom Messen zum bewussten Wahrnehmen von Geräuschen
  D. Rokita, F. Ueberle and S. Mellert
[Abstract]

In der Lehre der Akustik stehen klassischerweise physikalische Zusammenhänge und objektive Messmethoden im Fokus. An der HAW Hamburg wird seit dem Sommersemester 2018 das Curriculum zusätzlich durch einen Soundwalk ergänzt. Dabei werden von den Studierenden auf einer Strecke, die ihnen vom täglichen Weg zum Campus bekannt ist, 14 Stationen angesteuert. An jeder dieser Stationen ordnen die Studierenden ihre Höreindrücke verschiedenen Adjektiven zu. Zusätzlich werden die dominanten Geräuschquellen in absteigender Reihenfolge, sowie Gedanken und Assoziationen zur aktuellen Station notiert. Ein Mitglied der Gruppe trägt ein Messgerät zur Aufzeichnung des Schalldruckpegels. Im Anschluss an den Soundwalk findet ein Gespräch statt, in dem die individuellen Höreindrücke ausgetauscht werden. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Studierenden durch den Soundwalk am eigenen Leib die Diskrepanz zwischen objektiven physikalischen Messwerten und ihrer subjektiven Wahrnehmung erleben. Viele Studierende waren überrascht welche Vielfalt an Geräuschen sie auf dem vertrauten Weg wahrgenommen haben. Außerdem werden Ergebnisse eines Soundwalks an einer kasachischen Hochschule vorgestellt. Hier ist besonders die unterschiedliche Bewertung durch einheimische Studierende und deutsche Gastdozenten interessant.

Melz, Tobias

• Evidenzbasierte Modellierung von Schwingungssystemen
  C. Adams, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

Bei der evidenzbasierten Modellierung werden virtuelle Modelle, beispielsweise Differenzialgleichungen, unmittelbar aus Messdaten abgeleitet. Dabei kommen datenbasierte Algorithmen und maschinelles Lernen zum Einsatz. Für die evidenzbasierte Modellierung von Schwingungssystemen bieten sich vor allem symbolische Regression und spärliche lineare Regression an. Die evidenzbasierte Modellierung stellt eine völlig neue Art der Modellierung in den Ingenieurwissenschaften dar. Einerseits bieten die zuvor genannten Methoden großes Potenzial, um auch komplexe Schwingungsphänomene, wie beispielsweise Nichtlinearitäten, abzubilden. Andererseits kann dieses Potenzial in der Praxis nur ausgeschöpft werden, wenn die Methoden robust einsetzbar sind. Ziel dieses Beitrags ist es, das Potenzial evidenzbasierter Modellierung für die Analyse von Schwingungssystemen aufzuzeigen. Dazu wird beispielhaft die Schwingungsdifferentialgleichung (SDGL) eines diskreten Schwingungssystems mit spärlicher linearer Regression aus dem Zeitverlauf der freien Schwingungen rekonstruiert. Dabei werden verschiedene Funktionen wie beispielsweise Polynome und trigonometrische Funktionen für die spärliche lineare Regression verwendet und die rekonstruierte SDGL wird mit der tatsächlichen SDGL verglichen. Darüber hinaus werden auch die Einflüsse von künstlichem Messrauschen diskutiert. Es zeigt sich, dass evidenzbasierte Modellierung ein hohes Potenzial für die Analyse von Schwingungssystemen aufweist. Zukünftig muss jedoch die Unsicherheit evidenzbasierter Modelle analysiert und beherrscht werden, damit evidenzbasierte Modellierung auch in der Praxis Anwendung finden kann.

• Optimized acoustic design of inequidistant gearings
  P. Neubauer, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

In state-of-the-art gearings the teeth of a gearwheel are of exactly the same size and are positioned exactly with the same pitch. This leads to a periodic excitation of vibrations during the meshing process and, therefore, to tonal noise. Tonal noise is considered to be more annoying and more prominent than broadband noise. The research group SAM at TU Darmstadt developed an inequidistant gearing aiming at minimizing the overall sound pressure level, the tonality, and the annoyance of gear noise. This new kind of gearing is characterized by irregular tooth widths and irregular tooth pitches, leading to an irregular mesh and, therefore, to a less tonal noise. However, the potential to render every tooth of a gearwheel individually in its thickness and its pitch leads to a challenge in finding the optimal acoustic design. In this work, a method is presented to evaluate the noise of inequidistant gears using the results of a psychoacoustic listening test performed in previous works (DAGA 2018). This evaluation is used to perform an optimization process that comprises a combination of Monte Carlo and neighborhood search algorithms. The optimization method is applied to an exemplary automotive electric drive train.

• Entwicklung eines Messverfahrens zur Bestimmung der Strukturintensität von dünnwandigen und gekrümmten Strukturen
  N. Kleinfeller, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

Im Rahmen eines DFG-Forschungsvorhabens wird ein neues Messverfahren entwickelt, um die Strukturintensität (STI) an beliebig gekrümmten und dünnwandigen Strukturen mit Hilfe der 3D-Scanning-Laservibrometrie messtechnisch erfassen zu können. Es ist das Ziel, die numerisch ermittelte STI an komplexen realen Strukturen, z. B. an einer Pkw-Ölwanne, mit der experimentell ermittelten STI abgleichen zu können. Zu diesem Zweck wird eine vollständige Prozesskette von der Aufnahme der Messdaten und deren Weiterverarbeitung bis zur eigentlichen Berechnung der Zielgröße STI entwickelt. Im Sinne einer steigenden Komplexität der zugrundeliegenden Strukturen werden zunächst beliebige Balken und darauf aufbauend beliebige Schalen betrachtet. Im Rahmen dieses Beitrags wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem sich die STI an beliebig gekrümmten und dünnwandigen Strukturen auf Basis von Verschiebungsdaten berechnen lässt. Es wird eine verschiebungsbasierte Formulierung der STI-Gleichung für beliebige Balken- und Schalenstrukturen gezeigt, die die Basis des Messverfahrens bildet. Anschließend wird auf die konkrete Umsetzung des Berechnungsansatzes eingegangen. Für eine Validierung der Berechnungsmethode werden die Ergebnisse mit STI-Verläufen aus numerischen Simulationen verglichen. Zum Abschluss des Beitrags wird auf die Grenzen und die erzielbare Genauigkeit der Berechnung eingegangen. Im nächsten Schritt ist das Messverfahren zu validieren, indem mit Hilfe eines 3D-Scanning-Laservibrometers gewonnene reale Messdaten zur Berechnung der STI verwendet werden.

• Akustische Eigenschaften einer geometrisch unvollständig ähnlichen Getriebebaureihe
  C. Adams, J. Bös, K. Völker, M. Lutz and T. Melz
[Abstract]

Modellgesetze können in der Maschinenakustik eingesetzt werden, um das akustische Verhalten von Maschinenbaureihen zu analysieren. Dabei geht es weniger um eine exakte Vorhersage des akustischen Verhaltens als vielmehr um eine schnelle und zuverlässige Abschätzung. In diesem Beitrag werden die akustischen Eigenschaften einer Getriebebaureihe analysiert und die Modellgesetze der Getriebebaureihe hergeleitet. Die Getriebebaureihe ist geometrisch unvollständig ähnlich, d. h. die geometrischen Abmessungen werden mit unterschiedlichen Faktoren skaliert. Dadurch lässt sich das akustische Verhalten der Getriebebaureihe nur näherungsweise mit den Modellgesetzen abschätzen. Zunächst werden experimentelle Modalanalysen an drei Getriebegehäusen aus einer Getriebebaureihe durchgeführt und die Reihenfolge der Eigenschwingformen analysiert. Anschließend werden Finite-Elemente (FE)-Modelle der Getriebegehäuse aufgebaut und verifiziert, so dass die Reihenfolge der Eigenschwingformen mit der aus der experimentellen Modalanalyse übereinstimmt. Mit Hilfe der FE-Modelle wird das akustische Verhalten der Getriebebaureihe untersucht, wobei sowohl das Eigenverhalten als auch das Betriebsverhalten bei einer vorgegebenen dynamischen Anregungskraft betrachtet werden. Das Betriebsverhalten wird experimentell validiert, indem die Betriebsschwingformen eines Getriebegehäuses exemplarisch mit 3D-Laservibrometrie untersucht werden. Die Betriebsschwingform des gesamten Getriebegehäuses wird dabei aus drei separaten Einzelmessungen zusammengefügt. Im letzten Schritt werden Modellgesetze angewendet, um das akustische Verhalten eines Getriebegehäuses auf die beiden anderen Getriebegehäuse zu übertragen.

Merchel, Sebastian

• DrumEverywhere - Ein augmented reality drumkit mit Pure Data
  S. Merchel, A. Peetz, S. Ankermann, V. Ridder and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Dieser Beitrag diskutiert das Konzept und die Implementierung eines Pure Data Patches zur Erstellung eines AR-Schlagzeugs. Als Schlagfläche soll dabei ein beliebiges reelles Objekt dienen, z.B. eine Tischplatte, ein Kleiderständer oder eine Teekanne. Mit Hilfe eines Sensors (z.B. eines Piezos) wird ein Vibrationssignal am Objekt gemessen. Aus diesem sollen mit geringer Latenz durch Merkmalsextraktion und -klassifikation verschiedene Anschlagsarten und/oder -positionen erkannt werden. Diesen können dann beliebige Klänge zugeordnet und über Kopfhörer oder Lautsprecher wiedergegeben werden. So lässt sich jeder physikalische Gegenstand in ein perkussives Musikinstrument verwandeln. Im Rahmen des Projektes wurde ein Prototyp entwickelt und getestet. Die Software gliedert sich im Wesentlichen in drei Abschnitte: die Anschlagserkennung, die Klassifizierung und die Berechnung der Anschlagsdynamik. Die entstandenen Patches werden unter einer Copyleft-Lizenz zusammen mit einer kurzen Dokumentation veröffentlicht, sodass sie von Interessierten ausprobiert und weiterentwickelt werden können.

• Optimization of Aspect Ratio and Material Parameters of a DML Membrane
  S.S. Abdul Rawoof, B. Zenker, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

The frequency response of a Distributed Mode Loudspeaker (DML) is predominantly conditional to the selection of membrane materials, dimensions and exciter positioning. Optimization of the frequency response results in the emphasis on the equal distribution of modes. Simulation techniques provide the possibility to investigate the effect of material parameters on the modal distribution. In order to achieve the best design, these parameters are optimized. The model of a membrane with respective material properties are developed and the modes are investigated with the simulation software wave6. The material properties used in simulations were validated with experimental measurements. This model is further utilized to optimize the aspect ratio and material parameters aimed at obtaining an equal distribution of modes.

Merkel, Tobias

• Akustische Resonatoren für Ultraschall in Luft
  T. Merkel, J. Harpain, N. Gorenflo and J. Stein
[Abstract]

Ein abgeschlossenes Luftvolumen, welches durch einen Verbindungskanal mit der umgebenden Luft korrespondiert, bildet einen akustischen Resonator mit einer ausgeprägten Resonanzfrequenz. Wenn eine akustische Welle mit hoher Amplitude zur Anregung einwirkt, lassen sich in Öffnungsnähe Luftbewegungen beobachten, die zu einem gerichteten Massestrom führen können. Um eine technische Nutzung zu ermöglichen, ist es wünschenswert, die Resonanzfrequenz in den Ultraschallbereich zu verschieben, damit die anregenden Schallwellen durch Menschen nicht wahrnehmbar sind. Aufbauend auf Untersuchungen an Resonatoren im einstelligen Kilohertzbereich erfolgt eine Skalierung zu nichthörbaren Frequenzen. Die damit verbundene Verkleinerung der Resonatoren erfordert besondere Herausforderungen bei der Bestimmung der akustischen und fluidischen Eigenschaften. Zum Einsatz kommt ein extra dafür entwickeltes Impedanzmessrohr für den Ultraschallbereich. Weitere zu lösende Probleme bestehen bezüglich der Anregung der Resonatoren im Ultraschallbereich, der reproduzierbaren Fertigung von Resonatoren gleicher Eigenschaften sowie der Messung der Fluidbewegung an den Öffnungen. Aufgrund der sehr kleinen Geometrien ist ein Einsatz von Hitzdraht-Anemometern nicht geeignet, so dass als Alternative thermografische Messmethoden angewendet werden müssen. Unterstützt werden die Untersuchungen durch numerische Simulationen auf Grundlage der linearen Wellenakustik sowie durch fluiddynamische Berechnungen auf der Basis der Navier-Stokes-Gleichung.

• Berechnung von Luftströmungen an Helmholtzresonatoren bei Resonanzfrequenzen
  N. Gorenflo, T. Merkel and J. Stein
[Abstract]

Es werden numerische Ergebnisse präsentiert, die die Luftströmung am Hals eines Helmholtzresonators beschreiben, welche bei Anregung durch eine einfallende Schallwelle mit einer Frequenz nahe der Resonanzfrequenz des Resonators entsteht. Es werden sowohl Berechnungen auf Grundlage der linearen Wellenakustik als auch fluiddynamische Berechnungen auf der Basis der Navier-Stokes-Gleichung vorgestellt. Als Anfangsbedingung für den fluiddynamischen Fall wird die wellenakustische Lösung für einen festen Zeitpunkt genommen. Bei kleiner Amplitude der einfallenden Welle sind die sich aus dem Navier-Stokes-Ansatz ergebenden nichtlinearen Effekte gering, so dass sich hier die zeitliche Periodizität der wellenakustischen Lösung wiederfindet. Dieser Sachverhalt ermöglicht eine Beurteilung der Qualität der Navier-Stokes-Lösungen. Ziel der Untersuchungen ist die fluiddynamische Berechnung der Strömung am Resonatorhals bei großer Amplitude der einfallenden Welle, insbesondere die Ermittlung des Unterschieds zwischen dem Einström- und dem Ausströmvorgang.

Mertins, Alfred

• Parameter Estimation for the NPRQ-Measure with Sub-Sample Precision
  R. Mazur, F. Katzberg and A. Mertins
[Abstract]

Sounds played in closed rooms often suffer from added reverberation. For reducing these effects, the methods of room impulse response equalization may be employed. In order to render the echos inaudible at a given position, a prefilter is used to modify the played signal. This prefilter is designed according to the properties of the human auditory system, such as temporal masking. Typically, the average temporal masking curve is used to describe the audible reverberation in terms of the NPRQ-Measure and to derive the cost function for the filter design. In this work, we propose to estimate the parameters of this curve with sub-sample precision in order to achieve a better estimation of the perceived reverberation. This higher precision is necessary for comparing the results in case of spatial mismatch.

Meyer Zum Alten Borgloh, Inka

• On the Performance of the Partitioned Versus Non-Partitioned Stereo Frequency Domain Adaptive Kalman Filter in In-Car Communication Systems
  I. Meyer Zum Alten Borgloh, J. Franzen and T. Fingscheidt
[Abstract]

In this paper, we investigate a stereo partitioned-block approach to frequency domain adaptive Kalman filtering for usage in feedback control of an in-car communication (ICC) system. To accomplish this, we will compare the stereo partitioned-block processing to stereo non-partitioned processing in the same acoustic conditions and for a variety of scenarios which are relevant in the context of ICC systems.

The results presented in this paper show that despite the possibility to improve computational complexity and overall feedback suppression, the partitioned-block approach will lead to higher robustness to noise.

Miksch, Matthias

• Rückschlüsse aus Wellenlösungen von unendlich periodischen Strukturen auf die Systemantwort einer endlich periodischen Struktur
  M. Miksch and G. Müller
[Abstract]

Die vibroakustischen Eigenschaften von Strukturen lassen sich durch gleichmäßig verteilte lokale Resonatoren gezielt beeinflussen. Solche Strukturen werden als akustische Metamaterialien oder auch als lokal resonante Materialien bezeichnet. Im Rahmen des Forschungsvorhabens ALMA (Additive Layer Manufacturing for Acoustic Metamaterials) sollen unter anderem Designregeln für solche Strukturen definiert werden. Mit Hilfe der Wave-Finite-Element Methode (WFEM) lässt sich die Wellenausbreitung in periodischen Bauteilen berechnen. Durch einen Exponentialansatz werden hierbei die Wellenlösungen für die unendlich periodische Struktur aus dem Finite-Elemente Model einer Einheitszelle bestimmt. In diesem Beitrag soll erläutert werden, inwiefern die Charakteristika der Wellenlösungen der unendlichen Struktur für reale begrenzte Strukturen gültig sind. Hierbei wird das Design einer realen Tilgerstruktur numerisch untersucht. Es soll gezeigt werden, wie mit Hilfe der WFEM akustische Metamaterialien ausgelegt werden können, deren vibroakustische Eigenschaften auf bestimmte Lastszenarien zugeschnitten sind.

Milo, Dejan

• Strategie zur erfolgreichen Anwendung von leisen Straßenbelägen im Innerortsbereich
  T. Saurer, H. Gloor, D. Milo and E. Bühlmann
[Abstract]

Leise Strassenbeläge stellen eine effektive Lärmschutzmassnahme an der Quelle dar und kommen in der Schweiz auch im Innerortsbereich häufig zur Anwendung. Da sich die spezifischen Eigenschaften von leisen Belägen deutlich von denjenigen konventioneller Strassenbeläge unterscheiden, ergeben sich Auswirkungen auf die Finanzplanung, die Werterhaltungs- und Unterhaltsstrategie sowie auf die internen Abläufe der Tiefbauämter. Eine erfolgreiche Anwendung von leisen Strassenbelägen als Lärmschutzmassnahme setzt voraus, dass der Lärmschutz tief in die Strategie eines Tiefbauamtes verankert wird und in die Budgetierung und die Prozesse einfliesst. Am Beispiel des Kantons Aargau wird aufgezeigt, welche Schlüsselfaktoren für eine erfolgreiche Etablierung von leisen Strassenbelägen als Lärmschutzmassnahme beachtet werden müssen. Der vorliegende Beitrag untersucht die finanziellen Auswirkungen, sowie Folgen auf die Planung, die Realisierung und den Unterhalt von Strassen. Des Weiteren werden Konzepte für die Erfolgskontrolle zur Überprüfung der geforderten Wirksamkeit vorgestellt. Der Beitrag zeigt auf, wie leise Strassenbeläge erfolgreich in der Strategie eines Tiefbauamtes integriert und als Lärmschutzmassnahme etabliert werden können.

• Widerstandsfähigkeit von semi-dichten Asphalten bei erhöhter Beanspruchung durch schwere Fahrzeuge
  F. Schlatter, H. Gloor, D. Milo and E. Bühlmann
[Abstract]

Die lärmreduzierenden Eigenschaften von semi-dichten Asphalten (SDA), die bevorzugte Bauweise von leisen Strassenbelägen in der Schweiz, werden oftmals durch kleinere Korngrössen erzielt. Die kleinen Korngrössen können aber zu einer geringeren Widerstandfähigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen führen. Ziel dieser Studie ist es, zu ermitteln inwiefern erhöhte Beanspruchungen negative Auswirkungen auf SDA haben und ob allenfalls auf spezifischen Abschnitten mit höheren mechanischen Belastungen auf andere Bauweisen zurückgegriffen werden muss. Hierzu werden auf einer repräsentativen Strecke drei Abschnitte mit unterschiedlichen mechanischen Belastungen verglichen (Abbiegen, Beschleunigen, konstante Fahrweise). Dabei werden die Veränderungen der Oberflächentextur (LCMS-Laser), die Porenzugänglichkeit (Luftströmungswiderstand) und die Lärmminderung (CPX) erhoben und verglichen. Erste Ergebnisse zeigen, dass gleichmässig fahrende schwere Fahrzeuge kaum Auswirkungen auf die Oberflächenbeschaffenheit des Asphalts haben, dass Beschleunigungen nur zu geringfügigen bis mässigen Belastungen führen und dass die stärksten Auswirkungen bei abbiegenden LKWs beobachtet werden. SDA mit kleinen Korngrössen können somit grundsätzlich auf Strecken mit vielen LKW angewendet werden. Allerdings sollten bei stark befahrenen Kreuzungen mit abbiegenden schweren Fahrzeugen widerstandsfähigere Rezepturen in Erwägung gezogen werden.

• Reinigung von semi-dichten Asphalten zur Erhaltung der akustischen Leistung
  V. Roth, H. Gloor, D. Milo and E. Bühlmann
[Abstract]

Semi-dichte Asphalte (SDA) dienen in der Schweiz als etablierte Lärmschutzmassnahe im Innerortsbereich. Bekannte Alterungsprozesse bei SDA, wie beispielsweise Verstopfungen der von der Oberfläche zugänglichen Poren, führen zu einer Abnahme der akustischen Wirkung. Diese Untersuchung ermittelt, ob und wie sich die (akustische) Lebensdauer eines lärmabsorbierenden Belags mittels verschiedener Reinigungsmassnahmen verlängern lässt. Hierzu werden auf vorbestimmten Abschnitten die auftretenden Verschmutzungsarten dokumentiert und die akustischen Auswirkungen von unterschiedlichen Reinigungsverfahren und -zyklen untersucht (Vorher/Nachher-Messung CPX). Zudem wird anhand von Wasserdurchflussmessungen eine allfällige Veränderung der Porenzugänglichkeit ermittelt. Erste Ergebnisse zeigen, dass sich Oberflächenschmutz gut entfernen lässt und lokal eine positive Wirkung von 1 bis 2.5 dB ergibt, während sich tief eingedrungener Schmutz in den SDA nur schwerlich entfernen lässt und somit lediglich eine Wirkung von <0.8 dB erzielt wird. Aufgrund dieser Ergebnisse wird eine Reinigung bei starkem Schmutzeintrag empfohlen, da dadurch die Verlängerung der Lebensdauer des Belags möglich scheint. Kritisch dabei ist, dass der Reinigungsprozess nicht eine zusätzliche Beanspruchung des Belags zur Folge hat und zu Beschädigungen führt.

Mittag, Gabriel

• Zusammenhang zwischen perzeptiven Dimensionen und Störungsursachen bei super-breitbandiger Sprachübertragung
  S. Möller, T. Hübschen, G. Mittag and G. Schmidt
[Abstract]

Zur Analyse der Ursachen gestörter Sprachübertragung bieten sich analytische Hörversuche an, bei denen Probanden verschiedene perzeptive Dimensionen des Gehörten bewerten. Hierzu wurde von Wältermann ein 4-dimensionales Verfahren vorgeschlagen, welches die Dimensionen ”Klangverfärbung”, ”Rauschhaftigkeit”, ”Diskontinuierlichkeit” und ”Nicht-optimale Lautheit” bewerten lässt. Unklar ist bislang, in wie weit sich durch diese Dimensionen auch die technischen Störungsursachen ermitteln lassen.

Zur Klärung dieser Frage wurde das Wältermannsche Verfahren auf 7 Datenbanken angewendet, die super-breitbandige Sprache mit verschiedenen kontrolliert eingestellten Störungen enthalten. Die Bewertungen der Probanden wurden dahingehend klassifiziert, ob eine Dimension auf mehr als die Hälfte des Maximalwertes abfällt, und daraus wurden Klassen von Störungsursachen für jede perzeptive Dimension erstellt. Es zeigt sich, dass das auditive Verfahren sehr gut zur Klassifikation eingesetzt werden kann, auch wenn eine eindeutige Ursachenanalyse damit nicht möglich ist. Insbesondere gibt es Störungsursachen wie bspw. Codecs, die mehr als eine perzeptive Dimension betreffen. Allerdings lässt sich aus der perzeptiven Dimensionsanalyse auch für diese Ursachen eine Diagnose der perzeptiv dominanten Effekte erstellen. Die Ergebnisse sind für die Netzüberwachung von Bedeutung, da sich durch Schätzung der Dimensionen Störungsursachen leichter identifizieren lassen.

• Einfluss der Position und Stimmhaftigkeit von verdeckten Paketverlusten auf die Sprachqualität
  G. Mittag, L. Liedtke, N. Iskender, B. Naderi, T. Hübschen, G. Schmidt and S. Möller
[Abstract]

Durch die Einführung von Paketvermittlung in Sprachkommunikationsnetzwerken hat sich die wahrgenommene Sprachqualität dieser Netzwerke in den letzten Jahren erheblich verbessert. Aufgrund einer durchgängigen Übertragung vom Sender bis zum Empfänger kommt es innerhalb des Übertragungskanals selbst kaum zu Beeinträchtigungen des Audiosignals. Wenn jedoch Übertragungsfehler oder Verzögerungen im Kanal auftreten, können Pakete verloren gehen. Moderne Codecs benutzen komplexe Paketverlust-Verdeckungsalgorithmen, die versuchen fehlende Sprachpakete zu ersetzen. Dabei synthetisieren sie ein neues Sprachsignal, basierend auf Informationen vorangegangener Sprachpakete. In dieser Arbeit untersuchen wir, wie sich diese Verdeckungsalgorithmen, in Abhängigkeit der Position des verlorenen Sprachpakets innerhalb eines Satzes, auf die wahrgenommene Sprachqualität auswirken. Hierfür wird zwischen Paketverlusten am Anfang, in der Mitte, oder am Ende eines Lautes unterschieden. Neben der Position, in Relation zum betroffenen Laut, spielt auch die Stimmhaftigkeit des Lautes eine Rolle darin, wie sehr die wahrgenommene Qualität beeinträchtigt wird. Anhand des Verdeckungsalgorithmus des EVS Codecs konnte gezeigt werden, dass hier besonders Paketverluste, die am Anfang stimmloser Segmente und am Ende stimmhafter Segmente auftreten ins Gewicht fallen.

Möllenbeck, Saskia

• Laboruntersuchungen zur Entwicklung prognostischer Geräuschemissionsansätze an einer hybriden Freileitung
  S. Möllenbeck, B. Schröder, J. Wulff, S. Steevens, P. Sames and A. Lingenau
[Abstract]

Im Zuge der Energiewende muss das bestehende Höchstspannungs-Übertragungsnetz neue Aufgaben übernehmen. Dazu gehört auch der Energietransport über lange Distanzen. Dabei bietet die Übertragung mit Gleichstrom Vorteile. Um Neu- oder Umbaumaßnahmen so effizient wie möglich zu gestalten, kann ein Gleichstromkreis parallel zur bestehenden Drehstromübertragung auf einem Mast geführt werden. Bei solchen hybriden Anordnungen gibt es elektrische Kopplungseffekte zwischen den Systemen. Diese können sich über die elektrische Randfeldstärke an den Leiterseilen auf die Entwicklung von Koronaentladungen auswirken und damit die Geräuschemissionen beeinflussen. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von akustischen Untersuchungen in Laborversuchen zu hybriden Anordnungen dargestellt. Dabei wird sowohl die Beaufschlagung eines Wechselspannungssystems mit einer Gleichspannung (”DC-Offset”) als auch die eines Gleichspannungssystems mit einer Wechselspannung (”AC-Ripple”) betrachtet. Die Stärke dieser Einkopplungen wird aus Berechnungen zu einer geplanten hybriden Freileitung hergeleitet. Sich hieraus ergebende Modifikationen der Geräuschemissionen im Vergleich zur reinen Gleich- bzw. Wechselspannungsbeanspruchung werden dargestellt. Auf Basis der Erkenntnisse werden Empfehlungen für ein entsprechendes Berechnungsmodell für die Bestimmung der längenbezogenen Schallleistungen und Beurteilungspegel nach TA Lärm abgegeben.

• Laboruntersuchungen zur Bewertung der Geräuschminderung durch verschiedene Leiterseiltechnologien für Höchstspannungsfreileitungen
  B. Schröder, S. Möllenbeck, A. Gravelmann, S. Steevens, P. Sames, A. Lingenau, O. Pischler and U. Schichler
[Abstract]

In diesem Beitrag werden verschiedene Möglichkeiten dargestellt, um die Schallemissionen durch Koronageräusche an Leiterseilen von Höchstspannungsfreileitungen zu mindern.

Wahrnehmbare Geräusche an Freileitungen können in seltenen Fällen bei entsprechenden Witterungsbedingungen durch sogenannte Koronaentladungen auftreten. Grund hierfür sind die an Höchstspannungsfreileitungen vorhandenen elektrischen Felder. Während die elektrische Feldstärke am Boden einige Kilovolt pro Meter beträgt, nimmt sie in Richtung der Leiterseile bis auf einige Kilovolt pro Zentimeter an deren Oberfläche zu. Bestehen nun zusätzlich Unebenheiten an der Oberfläche der Leiter (Wassertropfen, Beschädigungen, Schmutzteilchen etc.), so können diese in deren Nähe das elektrische Feld zusätzlich erhöhen. Erreicht die Feldstärke einen bestimmten Schwellenwert, kommt es in bis zu einigen cm Entfernung zur Leiterseiloberfläche zu Entladungen, die sich durch ein Knistern und bedingt durch Ionenbewegungen gelegentlich auch als Brummen bemerkbar machen.

Im Laborversuch werden verschiedene technische Lösungen zur Minderung der Geräuschentwicklung mit Hilfe akustischer Messungen bewertet. Hierbei werden insbesondere verschiedene Oberflächenbehandlungen zur Veränderung des Benetzungsverhaltens, eine Vergrößerung des Leiterseildurchmessers zur Verringerung der elektrischen Randfeldstärke und der Einsatz eines verkleinerten Bündeldurchmessers betrachtet.

Möller, Sebastian

• Zusammenhang zwischen perzeptiven Dimensionen und Störungsursachen bei super-breitbandiger Sprachübertragung
  S. Möller, T. Hübschen, G. Mittag and G. Schmidt
[Abstract]

Zur Analyse der Ursachen gestörter Sprachübertragung bieten sich analytische Hörversuche an, bei denen Probanden verschiedene perzeptive Dimensionen des Gehörten bewerten. Hierzu wurde von Wältermann ein 4-dimensionales Verfahren vorgeschlagen, welches die Dimensionen ”Klangverfärbung”, ”Rauschhaftigkeit”, ”Diskontinuierlichkeit” und ”Nicht-optimale Lautheit” bewerten lässt. Unklar ist bislang, in wie weit sich durch diese Dimensionen auch die technischen Störungsursachen ermitteln lassen.

Zur Klärung dieser Frage wurde das Wältermannsche Verfahren auf 7 Datenbanken angewendet, die super-breitbandige Sprache mit verschiedenen kontrolliert eingestellten Störungen enthalten. Die Bewertungen der Probanden wurden dahingehend klassifiziert, ob eine Dimension auf mehr als die Hälfte des Maximalwertes abfällt, und daraus wurden Klassen von Störungsursachen für jede perzeptive Dimension erstellt. Es zeigt sich, dass das auditive Verfahren sehr gut zur Klassifikation eingesetzt werden kann, auch wenn eine eindeutige Ursachenanalyse damit nicht möglich ist. Insbesondere gibt es Störungsursachen wie bspw. Codecs, die mehr als eine perzeptive Dimension betreffen. Allerdings lässt sich aus der perzeptiven Dimensionsanalyse auch für diese Ursachen eine Diagnose der perzeptiv dominanten Effekte erstellen. Die Ergebnisse sind für die Netzüberwachung von Bedeutung, da sich durch Schätzung der Dimensionen Störungsursachen leichter identifizieren lassen.

• Perzeptive Audio-Qualitätsdimensionen im audio-visuellen Kontext
  F. Schiffner and S. Möller
[Abstract]

In den letzten Jahrzehnten haben sich Informations- und Kommunikationstechnologien in einem Maße entwickelt, dass sowohl das Arbeits- als auch das Privatleben voll vernetzt sind. Die Anbieter dieser Technologien und Dienste sind stets bemüht eine ”best-mögliche” Qualität zu liefern. Es kann nun argumentiert werden, dass die Qualität mittels technischer Parameter effektiv bestimmt werden kann. Nichtdestotrotz kann der Nutzer als Schlüsselfaktor in der Bestimmung der Qualität nicht außeracht gelassen werden; wenn die Technologien und Dienste auf die Nutzung durch den Menschen abzielen. Der Ansatz, nicht nur Gesamtqualität allein, sondern auch ihre wahrnehmungsbasierte Zusammensetzung zu betrachten, ist nicht neu. In der Sprach-Telefonie wurde dieser Ansatz bereits erfolgreich für passive Testszenarien und in Konversationsszenarien angewandt (vgl. Wältermann, Köster). Um nun die Anwendbarkeit der perzeptiven Audio-Dimensionen im audio-visuellen Kontext zu untersuchen, haben wir einen subjektiven Qualitätsversuch durchgeführt. Dafür haben wir typische Szenen aus der Videotelefonie (Kopf-und-Schulter-Szene) verwendet. Die Testpersonen hatten zunächst die Aufgabe, die Audio-, Video und Gesamtqualität zu bewerten. Anschließend wurden die qualitäts-relevanten Audio- und Videodimensionen der Videoproben hinsichtlich ihrer Ausprägung bewertet. Die Auswertung zeigt, dass die Audio- und Videoqualitätsdimensionen unabhängig beurteilt werden können. Somit können die Audiodimensionen auch im audio-visuellen Kontext zur Eigenschafts- und Qualitätsbeurteilung verwendet werden.

• Einfluss der Position und Stimmhaftigkeit von verdeckten Paketverlusten auf die Sprachqualität
  G. Mittag, L. Liedtke, N. Iskender, B. Naderi, T. Hübschen, G. Schmidt and S. Möller
[Abstract]

Durch die Einführung von Paketvermittlung in Sprachkommunikationsnetzwerken hat sich die wahrgenommene Sprachqualität dieser Netzwerke in den letzten Jahren erheblich verbessert. Aufgrund einer durchgängigen Übertragung vom Sender bis zum Empfänger kommt es innerhalb des Übertragungskanals selbst kaum zu Beeinträchtigungen des Audiosignals. Wenn jedoch Übertragungsfehler oder Verzögerungen im Kanal auftreten, können Pakete verloren gehen. Moderne Codecs benutzen komplexe Paketverlust-Verdeckungsalgorithmen, die versuchen fehlende Sprachpakete zu ersetzen. Dabei synthetisieren sie ein neues Sprachsignal, basierend auf Informationen vorangegangener Sprachpakete. In dieser Arbeit untersuchen wir, wie sich diese Verdeckungsalgorithmen, in Abhängigkeit der Position des verlorenen Sprachpakets innerhalb eines Satzes, auf die wahrgenommene Sprachqualität auswirken. Hierfür wird zwischen Paketverlusten am Anfang, in der Mitte, oder am Ende eines Lautes unterschieden. Neben der Position, in Relation zum betroffenen Laut, spielt auch die Stimmhaftigkeit des Lautes eine Rolle darin, wie sehr die wahrgenommene Qualität beeinträchtigt wird. Anhand des Verdeckungsalgorithmus des EVS Codecs konnte gezeigt werden, dass hier besonders Paketverluste, die am Anfang stimmloser Segmente und am Ende stimmhafter Segmente auftreten ins Gewicht fallen.

• Evaluating acoustic features from web audio recordings – A crowdsourcing survey on background noise characteristics
  R. Zequeira Jiménez, B. Naderi and S. Möller
[Abstract]

Crowdsourcing permits to reach a large pool of users for gathering and annotating data in an efficient and cost effective manner. In a Crowdsourcing context, the users employ their own hardware to execute the tasks from the comfort of their environment. However, there is too little information about the users’ background noise and environment characteristics, which is mandatory to judge the validity of the data being collected. Specially, in speech quality assessment and audio related tasks. There have been some attempts to investigate the conditions in which users from English speaking countries, India and Asia conduct crowdsourcing tasks, yet any effort have been made regarding the German crowd-workers. To address this issue, a study in a German-based crowdsourcing platform has been conducted. 220 users participated in total and answered questions regarding the environment in which they normally execute crowdsourcing tasks. Additionally, while conducting the survey, audio and visual data was collected to validate the submitted answers. This paper reports about the environment conditions in which crowdsourcing tasks are being executed. And also the acoustics characteristics of the users’ background noises is investigated.

Mößner, Michael

• CAA Simulation des Breitbandgeräusches von Axialventilatoren mit variierten Kopfspalthöhen
  L. Liberson, M. Lummer, M. Mößner, R. Ewert and J. Delfs
[Abstract]

Bei der Entwicklung moderner Ventilatoren spielen günstige akustische Eigenschaften eine wichtige Rolle. Maßnahmen zur Minderung der Schallgenerierung sollen daher bereits in der Designphase berücksichtigt werden können. Neben Prototypenfertigung und experimenteller Messmethoden bietet die numerische Simulation des strömungsinduzierten Schalls eine attraktive Alternative. An einem Axialventilator verursacht der ”Kopfspalt” zwischen Schaufel und Mantelring eine markante Schallquelle, deren Ausprägung stark von den lokalen Strömungsbedingungen abhängt. Diese wiederum ergeben sich aus der Geometrie der Spaltregion. Eine zeitnahe Vorhersage der Einflüsse von Geometrievariationen auf die Schallentstehung und Abstrahlung erfordert eine effiziente Simulationsmethode, welche sowohl die akustischen Schallquellen, wie auch die Schallausbreitung durch stark inhomogene Strömungsfelder abbilden kann. Eine solche Methode bietet der gekoppelte Einsatz des am DLR entwickelten CAA-Löser DISCO++ mit dem stochastischen Quellgenerator Fast Random Particle Mesh Methode (FRPM). Dabei werden die akustischen Störungsgleichungen (APE) auf einem unstrukturierten Tetraedergitter mittels der Discontinuous Galerkin Methode gelöst. Die Quellrekonstruktion erfolgt auf einem kartesischen Hilfsgitter, wobei instationäre Schallquellen auf Basis einer vorhergehenden, stationären Strömungssimulation bereitgestellt werden. Zur Validierung der Vorhersagegüte des Verfahrens wird ein, zu diesem Zweck an der Universität Siegen entwickelter Testfall, simuliert. Dabei handelt es sich um einen fünfblättrigen Axialventilator im Einbauzustand bei zwei unterschiedlichen Kopfspaltweiten. Die Simulationserbnisse werden experimentellen Ergebnissen gegenübergestellt.

Moheit, Lennart

• Interaktive Akustik-App zur Visualisierung akustischer und strukturdynamischer Effekte an Musikinstrumenten
  J. Schmid, J. Schmid, L. Moheit and S. Marburg
[Abstract]

Mithilfe interaktiver Akustik-Apps können zahlreiche Phänomene der Akustik und Strukturdynamik einfach und ohne zeitaufwändige Versuchsaufbauten visualisiert und verdeutlicht werden. Dafür bietet der Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme der TU München eine Reihe von frei zugänglichen Simulations-Apps an, die unkompliziert über einen Webbrowser aufrufbar sind. Unter diesen Apps befindet sich auch eine Musikinstrumente-App, mit der sowohl die akustischen als auch die strukturdynamischen Effekte verschiedener Musikinstrumente zuerst berechnet und im Anschluss visualisiert werden können. Die Ergebnisse werden im Hintergrund mittels COMSOL Multiphysics® über die Finite Elemente Methode (FEM) auf einem Server berechnet und anschließend im Webbrowser dargestellt. Hier hat der Nutzer die Möglichkeit, zahlreiche Einstellungen wie beispielsweise die Geometrie oder andere Berechnungsparameter interaktiv zu verändern. Die Ergebnisse können dann direkt ausgewertet und über verschiedene Darstellungsmöglichkeiten veranschaulicht werden. Dies bietet dem Nutzer eine sehr gute Möglichkeit, sich die beim Spielen eines Musikinstruments ablaufenden physikalischen Effekte zu verdeutlichen. In diesem Beitrag wird zuerst kurz das Konzept des App-Servers vorgestellt und anschließend die Funktionen und Möglichkeiten der Musikinstrumente-App genauer demonstriert und erläutert.

• Jazz-Glocke: Sound Design, Strukturoptimierung und Guss
  M. Scholz, F. Thomann, L. Moheit, T. Greß, W. Volk and S. Marburg
[Abstract]

Sound Design wird mit der Entwicklung neuartiger Produkte und Technologien ohne gesellschaftlich gefestigten und akzeptierten Klangcharakter zunehmend wichtiger. Als Beispiel dafür wird häufig die Umstellung von Verbrennungs- auf Elektromotoren, die damit einhergehende Gestaltungsfreiheit und die wiederum einschränkende Nutzergewohnheit besprochen. Sound Design kann in Zukunft noch verstärkt dazu beitragen, Produkte hinsichtlich der Erwartungshaltung der Kunden zu optimieren oder innovative Sounds zu kreieren, die mit Gewohnheiten brechen. Unzulässige Modellannahmen und Abweichungen zwischen dem Modell und dem fertigen Produkt etwa durch Fertigungsungenauigkeiten führen zur Veränderung des gestalteten Klangs.

Der Prozess von Sound Design über die Erstellung eines Modells, dessen entsprechenden Auslegung, bis hin zur Produktion und Evaluation des fertigen Produkts wird am Beispiel einer Glocke komplett durchlaufen. Als Ziel-Design wird ein Klang mit Jazz-typischen Eigenschaften ausgewählt, der mit der Erwartungshaltung an den Klang einer Glocke brechen soll. Das Modell der Glocke wird auf den Zielklang hin optimiert und hinsichtlich des Gusses simulativ ausgelegt. In additiv gefertigten Sandformen werden vier Glocken, zwei im steigenden und zwei im fallenden Schwerkraftgießverfahren, gegossen. Diese werden akustisch und geometrisch vermessen und sowohl miteinander, als auch mit dem Modell verglichen. Bei allen vier Glocken werden starke Abweichungen festgestellt, was unterstreicht, wie sensitiv die Akustik auf Modell- und Fertigungsungenauigkeiten reagiert.

• Interaktive Akustik-Apps zur Veranschaulichung akustischer Phänomene in der Lehre
  J. Schmid, J. Schmid, L. Moheit and S. Marburg
[Abstract]

In der Vorlesung oder im Schulunterricht können physikalische Effekte und die dahinterstehende Theorie anschaulich anhand von Experimenten verdeutlicht werden. Der Aufbau von Versuchen ist jedoch oft sehr zeitaufwendig und mit der Anschaffung von teuren Messgeräten verbunden. Zusätzlich können spezielle Laborbedingungen für das Gelingen eines Experiments notwendig sein. Der Einsatz von Simulations-Apps hingegen umgeht diese Probleme und ermöglicht es, Effekte der Akustik und Strukturdynamik ohne großen Aufwand in einem ”virtuellen Experiment” zu demonstrieren. Dazu bietet der Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme der TU München zahlreiche Simulations-Apps an, die frei zugänglich und einfach über den Webbrowser aufrufbar sind. Die physikalischen Problemstellungen werden dabei im Hintergrund auf Basis der Finite Elemente Methode (FEM) mithilfe von COMSOL Multiphysics ® berechnet und die Ergebnisse werden dann online im Webbrowser dargestellt. Der Nutzer hat dabei die Möglichkeit, die Geometrie und die zugrunde liegenden Berechnungsparameter interaktiv zu verändern und die Ergebnisse in verschiedenen Darstellungsformen zu visualisieren. Dadurch werden die akustischen Phänomene sichtbar und erlebbar gemacht und das interaktive Konzept trägt zu einem besseren Verständnis und zu einer lebhaften Lernumgebung bei. In diesem Beitrag wird zunächst das Konzept des App-Servers erklärt und anschließend anhand konkreter Beispiele die Einsatzmöglichkeiten der Apps in der Lehre der Akustik aufgezeigt.

• Performante Simulation der Schallabstrahlung von Elektromotoren mittels Modellordnungsreduktion
  M. Eser, L. Moheit, M. Moosrainer and S. Marburg
[Abstract]

Der Betrieb von Elektromotoren kann unter bestimmten Betriebsbedingungen zu einer hohen Geräuschabstrahlung führen, wenn die internen elektromagnetischen Kräfte eine Eigenschwingung des Statorpakets anregen. Diese kritischen Betriebspunkte können mit Hilfe eines Campbell-Diagramms identifiziert werden. Die Erzeugung eines solchen Diagramms auf Basis numerischer Analysen ist rechenintensiv, insbesondere wenn der Motor über den Bereich tiefer Frequenzen hinaus analysiert wird. Modellordnungsreduktionsverfahren werden an dieser Stelle eingesetzt, um den Rechenaufwand zu reduzieren. Die Analyse des betrachteten Elektromotors ist in drei schwach gekoppelte Finite Elemente Simulationen aufgeteilt: Eine elektromagnetische, eine strukturdynamische und eine abschließende akustische Analyse, wobei sich diese Arbeit auf die Reduktion der Luftschallsimulation konzentriert. Auf Basis der Moment-matching-methode mit Krylov-Unterräumen wird ein neues Reduktionsverfahren entwickelt, welches mehrere Eingangs- und mehrere Ausgangsgrößen berücksichtigt. Die Oberflächengeschwindigkeitsmoden des Motorgehäuses werden hierbei als separate Eingangslastmuster für das Reduktionsverfahren verwendet. Für die Berechnung der Krylov-Unterräume wird ein strukturerhaltender Arnoldi-Algorithmus zweiter Ordnung verwendet. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die direkte Berechnung der abgestrahlten Schallleistung für alle Frequenzpunkte innerhalb eines betrachteten Frequenzbandes und ermöglicht eine zeiteffiziente Bewertung der abgestrahlten Schallleistung des Elektromotors.

• Spektral-stochastische Infinite-Elemente-Methode in der Vibroakustik
  F. Kronowetter, L. Moheit, K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Im ingenieurtechnischen Bereich der Akustik benötigen numerische Untersuchungen von Außenraumproblemen eine spezielle Behandlung der Randbedingungen des zugrunde liegenden Randwertproblems. Grundlegend hat sich in den letzten Jahrzehnten die Methode der finiten Elemente (FEM) als ein für die Industrie taugliches Verfahren etabliert. Neben absorbierenden Rändern und sogenannten perfekt absorbierende Schichten (PML) stellt die Methode der infiniten Elemente (IFEM) ein Verfahren zur Verfügung, um den Effekt der Schallabstrahlung ins Unendliche, d. h. ins Fernfeld, auf den Rand des zu begrenzenden Berechnungsgebietes zu applizieren. Ein weiterer, über die letzten Jahre immer bedeutend werdender Aspekt besteht darin, Unsicherheiten in der Simulationstechnik zu betrachten. In der vorliegenden Arbeit wird ein neu implementierter Code basierend auf der Finite- und Infinite-Elemente-Methode vorgestellt und die Genauigkeit in Bezug auf die analytische Lösung einer abstrahlenden Monopolquelle in Voll- und Halbraum validiert. Durch die Erweiterung der Methode hinsichtlich zufällig verteilter, spektral zerlegter Eingangsvariablen entsteht die sogenannte spektralstochastische Infinite-Elemente-Methode. Ein Cabriolet mit einem geöffneten Dach dient als anschauliches Beispiel, wobei die Vibration der Frontscheibe und die Admittanz der Sitzpolster als unsicher betrachtet werden. Die Übertragungsfunktion zwischen Frontscheibe und Fahrerohr steht hier im Mittelpunkt der Untersuchungen. Den Abschluss bildet der Vergleich der vorgestellten Methode mit der Monte Carlo Methode.

Monner, Hans Peter

• Entwicklung einer Körperschallbarriere auf Basis der Strukturintensität: Teil 2
  A. Kokott, T. Haase and H.P. Monner
[Abstract]

Die Übertragung von Körperschall über Transmissionspfade in beispielsweise Innenräume von Fahrzeugen oder Flugzeugen stellt eine häufige Lärmquelle dar. Bestehende Konzepte zur Schwingungsberuhigung zielen auf die Reduktion der Vibration in Form der Schnelle- oder Beschleunigungssteuerung, führen jedoch nur zu lokaler Beruhigung der Struktur und nicht zur Unterbindung der Transmission von Körperschall. Die Messung und Steuerung dieser Körperschalltransmission in Form der Strukturintensität stellt in der Literatur eine effektive Möglichkeit dar, die Energieübertragung zu reduzieren und somit eine globale Beruhigung zu erreichen. In dieser Studie wird die Strukturintensitätsmessung und -steuerung für den zweidimensionalen Fall bis zu einer Anregungsfrequenz von 1kHz mithilfe eines 2D-Arrays aus Beschleunigungssensoren betrachtet und die Effektivität möglicher Vereinfachungen hinsichtlich Sensorzahl und Arrayausrichtung untersucht. Dabei werden die notwendige Anzahl von Sensoren für ein Array sowie die Anzahl und Positionen (Fernfeld, Nahfeld) der Messstellen bestimmt. Als Basis dient die numerische Ermittlung des Strukturintensitätsflusses mithilfe der FEM. Dabei zeigt sich eine hinreichende Genauigkeit der Messungen unter Nutzung finiter Differenzen. Weiterhin wird experimentell die Reduktion der Strukturintensität unter Anwendung verschiedener Sensorkonzepte und Sensortypen für den eindimensionalen Fall bei (multi-)tonaler sowie breitbandiger Anregung bis 1kHz gezeigt. Die Ergebnisse aus der Literatur konnten dabei weitestgehend bestätigt werden.

Moosrainer, Marold

• Performante Simulation der Schallabstrahlung von Elektromotoren mittels Modellordnungsreduktion
  M. Eser, L. Moheit, M. Moosrainer and S. Marburg
[Abstract]

Der Betrieb von Elektromotoren kann unter bestimmten Betriebsbedingungen zu einer hohen Geräuschabstrahlung führen, wenn die internen elektromagnetischen Kräfte eine Eigenschwingung des Statorpakets anregen. Diese kritischen Betriebspunkte können mit Hilfe eines Campbell-Diagramms identifiziert werden. Die Erzeugung eines solchen Diagramms auf Basis numerischer Analysen ist rechenintensiv, insbesondere wenn der Motor über den Bereich tiefer Frequenzen hinaus analysiert wird. Modellordnungsreduktionsverfahren werden an dieser Stelle eingesetzt, um den Rechenaufwand zu reduzieren. Die Analyse des betrachteten Elektromotors ist in drei schwach gekoppelte Finite Elemente Simulationen aufgeteilt: Eine elektromagnetische, eine strukturdynamische und eine abschließende akustische Analyse, wobei sich diese Arbeit auf die Reduktion der Luftschallsimulation konzentriert. Auf Basis der Moment-matching-methode mit Krylov-Unterräumen wird ein neues Reduktionsverfahren entwickelt, welches mehrere Eingangs- und mehrere Ausgangsgrößen berücksichtigt. Die Oberflächengeschwindigkeitsmoden des Motorgehäuses werden hierbei als separate Eingangslastmuster für das Reduktionsverfahren verwendet. Für die Berechnung der Krylov-Unterräume wird ein strukturerhaltender Arnoldi-Algorithmus zweiter Ordnung verwendet. Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die direkte Berechnung der abgestrahlten Schallleistung für alle Frequenzpunkte innerhalb eines betrachteten Frequenzbandes und ermöglicht eine zeiteffiziente Bewertung der abgestrahlten Schallleistung des Elektromotors.

Moreau, Antoine

• Eine Methode zur schnellen Fanlärmberechnung basierend auf einem aerodynamischen Mehrschnittverfahren
  R. Meier Zu Ummeln and A. Moreau
[Abstract]

Um in der Vorauslegung eines Flugzeugtriebwerks die Akustik berücksichtigen zu können, ist es aufgrund der kurzen Entwicklungszyklen notwendig, schnelle Lärmvorhersagen machen zu können. Hierzu bietet sich beispielsweise eine analytische Berechnung der Schallquellen im Frequenzbereich an. Die Grundlage dafür bildet die Strömungsberechnung am Fan. In dem Fanakustik-Vorhersage-Tool PropNoise ist es unter anderem möglich, diese Berechnungen über einen einfachen Mittelschnittansatz durchzuführen. Dieser Ansatz unterliegt naturgemäß gewissen Einschränkungen, ist aber in der Lage, gute qualitative Abschätzungen für das Strömungsfeld zu liefern. Alternativ existiert die Möglichkeit, das Strömungsfeld aus einer 3D-RANS Berechnung zu extrahieren, was die Genauigkeit der Ergebnisse verbessert, aber auch die Laufzeit erhöht. Eine weitere schnelle und hinreichend präzise Methode bietet die Berechnung des Strömungsfelds mithilfe eines Mehrschnittansatzes (sogenannte Throughflow-Solver), die insbesondere in der Vorauslegung weit verbreitet ist. Die radiale Verteilung der Strömungsgrößen wird über eine radiale Kraft- und Impuls-Gleichgewichts-Beziehung bestimmt. Durch die Erweiterung mit weiteren Modellen können unter anderem Kanalwandeffekte, wie Wandgrenzschichten und Blattspitzenwirbel, berücksichtigt werden. In diesem Paper wird eine erste Anwendung des neuen Ansatzes gezeigt, wobei die neue Methode dazu genutzt wird, die Lärmemission eines modernen Fans mit hohem Nebenstromverhältnis abzuschätzen und die Ergebnisse mit den anderen beiden Methoden zur Bestimmung des Strömungsfelds gegenüberzustellen und auszuwerten.

Mores, Robert

• Flamenco Guitar Sound - Documenting the Heritage
  R. Mores
[Abstract]

The Flamenco guitar has its roots in the accompaniment of singing and dancing, with a dominant focus on fast and percussive sound. Since the days of Paco de Lucia, the Flamenco guitar has also developed sound features for solo performance, such as sustain, or fullness. The documentation project seeks to capture the acoustics of Flamenco guitars over the last 50 years, deriving robust features for classifications and trend analyses. Along diverse temporal and spectral features the Flamenco guitar is benchmarked against the classical Spanish guitar, and its acoustical development is documented.

Moritzer, Elmar

• Akustische Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften künstlich gealterter Polymere
  M. Webersen, M. Hüttner, F. Woitschek, E. Moritzer and B. Henning
[Abstract]

Präzise Kenntnis der mechanischen Eigenschaften von polymeren Werkstoffen hat sowohl für die Konstruktion als auch für die Bewertung der Betriebssicherheit und Restlebensdauer mechanischer Komponenten in Leichtbauanwendungen eine große Bedeutung. Zur Prädiktion bzw. messtechnischen Bestimmung werden dabei traditionell Verfahren wie die mechanische Zugprüfung eingesetzt, bei denen der Prüfling exemplarisch zerstört wird.

Im Fachgebiet Elektrische Messtechnik werden alternative Verfahren zur zerstörungsfreien Materialcharakterisierung auf Basis von Ultraschall entwickelt. Für diesen Beitrag kommen zwei verschiedene Verfahren zum Einsatz, die die Materialabhängigkeit der dispersiven Eigenschaften akustischer Wellenleiter ausnutzen. Es können einerseits plattenförmige und andererseits hohlzylindrische Proben untersucht werden. Dabei wird ein Simulationsmodell mit der jeweiligen Geometrie angesetzt, dessen mechanische Materialparameter iterativ variiert werden, bis das Modellverhalten die realen Messdaten möglichst gut abbildet (inverses Messverfahren).

Vorgestellt werden die so ermittelten Ergebnisse einer Untersuchungsreihe, in der unterschiedliche Materialien (Polyamid 6, Polypropylen) über Zeiträume von bis zu 3000 Stunden hydrothermisch gealtert wurden. Auf diese Weise kann gezeigt werden, dass selbst geringe Unterschiede im mechanischen Verhalten der Proben aufgrund der hohen Empfindlichkeit der Messverfahren erfasst werden können. Gleichzeitig modelliert diese Untersuchung eine Langzeitüberwachung von Bauteilen, die zum Beispiel Witterungseinflüssen ausgesetzt sind. Die akustisch bestimmten mechanischen Materialparameter werden außerdem mit den Ergebnissen klassischer (zerstörender) Messverfahren verglichen.

Movahed, Ali

• Entwicklung einer akustischen Kamera für die zerstörungsfreie Prüfung im Ultraschallfrequenzbereich
  U. Rabe, A. Movahed, T. Waschkies, J. Presti, N. Dengiz, B. Valeske and O. Jäckel
[Abstract]

Bisherige akustische Kameras und Beamformingsysteme sind für den Bereich des Hör-schalls bis zu einer Frequenz von 20 kHz oder wenig mehr ausgelegt. Im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen der GFaI e.V., dem Fraunhofer IZFP und weiteren Indust-rie- und Forschungspartnern soll ein Beamformingsystem für den Ultraschallbereich für Frequenzen bis 500 kHz entwickelt werden, das im Gegensatz zu bislang existierenden Systemen mit aktiver Anregung auch rein passiv nutzbar ist. Ein solches System eröffnet völlig neue Anwendungsbereiche im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung von Kompo-nenten- und Bauteilen sowie für die Materialcharakterisierung, da viele technische Gerä-te und Systeme auch im Ultraschallbereich signifikante Schallemissionen aufweisen. Im Rahmen dieses Beitrags wird erläutert, wie die einzelnen Komponenten des Gesamtsys-tems, d.h. Sensoren, Elektronik und die Datenerfassung an den erweiterten Frequenz-bereich angepasst werden sollen. Im IZFP wurden in Form von Simulationen und mit Hilfe eines synthetischen Arrays Voruntersuchungen zum Beamforming im Ultraschall-bereich durchgeführt. Ferner wurden piezoelektrische Sensoren für das Ultraschall-Beamformingsystem konzipiert, aufgebaut und charakterisiert. Diese Ergebnisse werden vorgestellt.

Mroz, Agnieszka

• Subjective and Objective Sound Quality Predictive Models for the Assessment of a Propeller Aircraft Interior Noise
  C. Colangeli, B. Lopes, A. Mroz, K. Janssens and H. Van Der Auweraer
[Abstract]

The interior sound of an aircraft is generally not optimized for passenger acoustic comfort because its assessment often occurs in the late stages of the development cycle. To improve these aspects, the design philosophy should shift to a human-centered paradigm and the study of the sound quality aspects front-loaded. In this paper we discuss a data-driven method for the evaluation of a propeller aircraft interior noise on the basis of objective and subjective psychoacoustic attributes. Such approach, combined with virtual prototyping and sound synthesis tools, paves the way for the inclusion of the human perception in the aircraft design optimization process. The developed instrument grounds on a modular approach capable of classifying in terms of objective sound quality attributes and of subjective passenger annoyance the inputted propeller aircraft in-cabin sound samples, obtained through experimental recordings or through sound synthesis of numerically simulated data. The objective sound quality features are estimated through a set of Convolutional Neural Network models trained on time domain labeled data, while the subjective annoyance is predicted through a feature-based Artificial Neural Network, trained on the basis of a jury test campaign. The paper discusses the accuracy of the method and reports on experimental and numerical applications.

Mühlbauer, Christian

• Measures to Address the Dissonance Perception of Multiple Tonal Components in Sounds
  A. Rieger, C. Mühlbauer, R. Weber and H.-P. Rabl
[Abstract]

As tonal components let increase the annoyance of sounds significantly, characterizing them adequately is a major task in the process of analysis. Thereby especially multi-tone complexes raise new issues. As example, in a musical kind of view it is well known that different tone pitches sounding simultaneously can either cause a harmonious or inharmonious sound event depending on the spectral composition. By taking this into account, it seems quite possible that the perception of dissonance/consonance could have an influence on annoyance perception, too. In established analysis concepts the assessment of single tones by the metric tonality is already realized but it is found that no consideration is made of the sensations differently composed tone-complexes elicit. A hearing test was set up composed of different dyads and triads. Subjects had to rate sounds on their dissonance and annoyance perception. The purpose of this assessment was the evaluation of the subject’s understanding for dissonance and annoyance and the interdependence of both. In a following step dissonance and annoyance models of the literature were aligned to the test’s results regarding significant correlations.

• Akustische Analyse und Optimierung von mechatronischen Kraftstoffeinspritzsystemen
  C. Mühlbauer, H.-P. Rabl and H. Rottengruber
[Abstract]

Die kontinuierlich strenger werdende Abgasgesetzgebung und der politische und gesellschaftliche Ruf nach ressourcenschonenden Fahrzeugen zwingt die Automobilindustrie innovative, hochpräzise und komplexe mechatronische Regel- und Steuersysteme für den Fahrzeugantrieb zu entwickeln. Einer Zunahme der Präzision dieser mechatronischen Komponenten geht für gewöhnlich auch einer Zunahme der Strukturanregung und damit einer Erhöhung des Störgeräusches einher. Das durch das Einspritzsystem verursachte Tickern weist im Vergleich zum Restmotorgeräusch zwar einen relativ niedrigen Schalldruckpegel auf, wirkt durch den impulsartigen und hochfrequenten Charakter aber qualitativ minderwertig. Um die Geräuschqualität von Einspritzsystemen isoliert zu untersuchen, wurde ein Systemprüfstand entwickelt, der die Körper- und Luftschallabstrahlung des Einspritzsystems in seriennaher Konfiguration abbildet. Der Fokus dieses Beitrags liegt auf der akustischen Vermessung von Hochdruck-Injektoren für direkteinspritzende Ottomotoren in kritischen Betriebsbereichen und der Optimierung der Geräuschabstrahlung durch geeignete aktive Maßnahmen. Im Anschluss werden die Auswirkungen der Optimierungsmaßnahmen im Systembetrieb bezüglich Einspritzratenverlauf und Schwankungen der eingespritzten Kraftstoffmasse diskutiert.

Müller, Benjamin

• Auswirkungen von Active-Noise-Cancelling Kopfhörern auf kognitive Leistungsfähigkeit und Mitarbeiterzufriedenheit im Bürokontext
  B. Müller and A. Liebl
[Abstract]

Eine hohe Sprachverständlichkeit führt in offenen Büroumgebungen zu Problemen, da sie sich durch den Irrelevant Sound Effekt negativ auf die kognitive Leistungsfähigkeit auswirkt. Raumakustische Maßnahmen allein können unter Beibehaltung einer offenen Bürostruktur zu keinen ausreichenden Verbesserungen führen. In einer Probandenstudie mit einer Arbeitsgedächtnisaufgabe (Serial-Recall) wurde untersucht, ob sich Active-Noise-Cancelling (ANC)-Kopfhörer positiv auf die kognitive Leistungsfähigkeit und das subjektive Empfinden bei einer Großraumbüro-Geräuschkulisse auswirken. Es konnte dabei kein signifikanter Unterschied bezüglich der kognitiven Leistungsfähigkeit zwischen den Bedingungen mit aus- und eingeschalteten ANC bei aufgesetzten Kopfhörern sowie ohne Kopfhörer festgestellt werden. Allerdings hatte das ANC einen Einfluss auf das subjektive Empfinden. Die Hintergrundgeräusche wurden mit ANC beispielsweise als signifikant weniger lästig, die Konzentrationsfähigkeit als signifikant höher und der Abstand zur Störquelle als signifikant größer wahrgenommen als ohne ANC.

• Pegelmodelle zur Planung von (Betriebs-)Restaurants
  A. Dickschen and B. Müller
[Abstract]

In (Betriebs-)Restaurants suchen Gäste neben der Nahrungsaufnahme auch einen attraktiven Ort für Gespräche und zur Erholung. Wegen hohen Pegeln finden Konversationen in vielen solchen Einrichtungen leider eher schreiend statt und von Erholung ist keine Spur. Es stellt sich daher die Frage, welche Parameter neben der Nachhallzeit für die Pegelentwicklung im Raum ausschlaggebend sind.

Die wichtigsten Störschallquellen sind die Gespräche an den anderen Tischen. Jedoch tragen auch Abzugshauben, Küchengeräte in offenen Essensausgaben oder Kompressoren in Kühltheken zu erhöhten Schallpegeln im Raum bei. Oft sprechen bereits die ersten Gäste, die den leeren Raum betreten, mit erhöhten Sprachpegel, um das Hintergrundgeräusch zu übertönen.

Wir gehen der Frage nach, welchen Beitrag raumakustische Pegelmodelle zu einer adäquaten Auslegung leisten können. Es gibt verschiedene Modelle, die auf einfachen Größen wie Personenzahl, Raumvolumen und Nachhallzeit eine analytische Pegelprognose ermöglichen. Dabei wird davon ausgegangen, dass sich der Raumpegel wegen Lombard-Effekt und Sprachverständlichkeit auf einen Pegel einstellt, der errechnet werden kann. Im Vortrag zeigen wir die Annahmen und Limitierungen eines solchen raumakustischen Pegelmodells. Auf eine kurze theoretische Herleitung des Modells folgt der Vergleich von Rechenergebnissen mit gemessenen Pegeln eines Betriebsrestaurants mit 260 Sitzplätzen. Von den Ergebnissen ausgehend hinterfragen wir die Vorschläge zur Schallabsorption der DIN 18041.

Müller, Gerhard

• Rückschlüsse aus Wellenlösungen von unendlich periodischen Strukturen auf die Systemantwort einer endlich periodischen Struktur
  M. Miksch and G. Müller
[Abstract]

Die vibroakustischen Eigenschaften von Strukturen lassen sich durch gleichmäßig verteilte lokale Resonatoren gezielt beeinflussen. Solche Strukturen werden als akustische Metamaterialien oder auch als lokal resonante Materialien bezeichnet. Im Rahmen des Forschungsvorhabens ALMA (Additive Layer Manufacturing for Acoustic Metamaterials) sollen unter anderem Designregeln für solche Strukturen definiert werden. Mit Hilfe der Wave-Finite-Element Methode (WFEM) lässt sich die Wellenausbreitung in periodischen Bauteilen berechnen. Durch einen Exponentialansatz werden hierbei die Wellenlösungen für die unendlich periodische Struktur aus dem Finite-Elemente Model einer Einheitszelle bestimmt. In diesem Beitrag soll erläutert werden, inwiefern die Charakteristika der Wellenlösungen der unendlichen Struktur für reale begrenzte Strukturen gültig sind. Hierbei wird das Design einer realen Tilgerstruktur numerisch untersucht. Es soll gezeigt werden, wie mit Hilfe der WFEM akustische Metamaterialien ausgelegt werden können, deren vibroakustische Eigenschaften auf bestimmte Lastszenarien zugeschnitten sind.

Müller-Giebeler, Mark

• Measurement of Rotational Degrees of Freedom in Vibroacoustic Transfer Functions
  C. Dreier, M. Müller-Giebeler and M. Vorländer
[Abstract]

Advanced auralisation of vehicle interior noise or quality control in building acoustics requires the determination of vibroacoustic transfer functions. For this purpose, direct or reciprocal measurement setups usually contain impact hammers, shakers or volume velocity sources on the excitation site and triaxial accelerometers or microphone placement in the interior on the receiver site. Problematically, these measurements are restricted to three translational degrees of freedom, whereas the motion of a rigid body would be fully described with six degrees of freedom. Thus, the influence of rotations on a resulting sound field cannot be considered. Studies in structural dynamics indicate that rotational degrees of freedom in frequency response functions are not negligible. In order to deal with uncertainties due to the neglected rotational degrees of freedom in vibroacoustic measurement setups, a reciprocal measuring concept using a MEMS gyroscope was developed and validated by means of FEM simulations. Subsequently, this method was used to determine the relevance of rotational degrees of freedom to the airborne sound radiation in vibroacoustic transfer functions of an electric vehicle drivetrain.

Müllner, Herbert

• Messung des Einflusses von Dübeln zur Befestigung von Wärmedämmverbundsystemen auf das Luftschalldämmmaß von Außenwänden in Massivbauweise
  M. Neusser, B. Roozen, H. Müllner and S. Hinterseer
[Abstract]

Aktuelle Veröffentlichungen haben gezeigt, dass die Befestigung von Wärmedämmverbundsystemen auf dem tragenden Bauteil einen wesentlichen Einfluss auf das resultierende Luftschalldämmmaß des Gesamtbauteils hat. Eine vollständige Erklärung und Quantifizierung dieser Phänomene konnten bis dato aber nicht geliefert werden. Die dargestellten Untersuchungen zeigenden Einfluss einer variierenden Dübelanordnung über das bauakustisch relevante Frequenzspektrum. Untersucht wurden 4 verschiedene Dübelmuster auf jeweils 2 verschiedenen Grundwänden mit 2 unterschiedlichen Dämmstoffmaterialien. Die erzielten Ergebnisse zeigen einen besonders großen Einfluss der Befestigung des Wärmedämmverbundsystems im Bereich der Massefederresonanz. Zusätzlich zu den klassisch nach EN ISO 10140-2 gemessenen Schalldämmmaßen wurde die Schnelligkeitsverteilung an den Bauteiloberflächen mittels Laservibrometrie gemessen und der Abstrahlgrad bestimmt. Die Ergebnisse zeigen ein durch die Dübel und deren Anzahl beeinflusstes Schallabstrahlverhalten der Putzoberfläche. Die Dübel stellen Diskunitäten in der Biegewellenausbreitung der Putzoberfläche dar und beeinflussen dadurch das Abstrahlverhalten unterhalb der Koinzidenzgrenzfrequenz. Die Größe des Einflusses des Dübels auf das Luftschalldämmverbesserungsmaß eines Wärmedämmverbundsystems hängt somit von der Lage der Massefederresonanz im Frequenzspektrum und der dort sich ausbildenden Schwingungsformen ab. Es wird somit empfohlen, in vereinfachte Prognosemodelle des Luftschalldämmmaßverbesserungsmaßes von Wärmedämmverbundsystem die Anzahl der Dübel zur Befestigung als Berechnungsparameter mit aufzunehmen wie es z.B. aktuell durch die EN ISO 12354-1 für die Kleberfläche möglich ist.

• Die Raumakustische Simulation im Zuge der Renovierung des Mariendomes in Linz
  J. Benklewski, V. Chmelík, W. Schaffer and H. Müllner
[Abstract]

Gebetshäuser werden nicht mehr nur für Messen, sondern immer öfter für kulturelle Events und Konzerte genutzt. Gleichzeitig versuchen Architekten das Kircheninterieure immer öfter zu alten Traditionen zurückzuführen, was oft zu einer Veränderung, wie der Position des Altares führt. Die folgende raumakustische Fallstudie wurde im Rahmen der Renovierung des Mariendoms der Diözese Linz getätigt. Eine Einschätzung der möglichen Verbesserungen vor dem Sanierungsbeginn wurde in Auftrag gegeben. Ein Vergleich der Raumakustik vor und nach der Sanierung, mit und ohne elektrische Beschallungsanlagen, sowie Varianten mit reflektierenden Deckensegeln, die über den Bänken hängen, wurden berechnet. Aufgrund der neuen Innenarchitektur und der damit verbundenen Umpositionierung von Altar, Chor und Musik, Orgel und Bänke für Besucher der Kirche, wurde besonders auf die Wünsche, Anregungen und auf die Erfahrung des Architekten bzw. des Domkapellmeisters eingegangen. Die Akustiksimulation wurde in der Raumakustik -Software (Odeon) durchgeführt. Die Kalibrierung des virtuellen Modells erfolgte durch Vorort durchgeführte Messungen. Zahlreiche unterschiedliche Varianten wurden im Zuge der Renovierung simuliert, bis hin zur schlussendlich installierten Beschallungsanlage.

Müsch, Udo

• eCall Testing and Certification – Lessons Learned
  U. Müsch, F. Kettler, M. Lepage, A. Sethi and R. Serafimov
[Abstract]

eCall modules are mandatory today and speech communication between driver, respectively passengers in the vehicle involved in the accident and the emergency control center are ex-tremely helpful to judge the severity of a crash. This is considered in the Russian certification process, audio tests according to the GOST 33468 specification cover this and are mandato-ry for vehicle homologation. EU eCall refers to ITU-T P.1140, which highlights other parame-ter compared to the Russian GOST specification. Both specifications are applied in the auto-motive industry today, often simultaneously for the different markets. The contribution dis-cusses typical challenges and experiences gained from numerous audio tunings and homolo-gation tests with almost all kind of vehicle types. Some performance requirements in both specifications are challenging to meet (like double talk capability), as it could be expected. Other test cases lead to unexpected problems in practice. The specific ”Silent call” test from P.1140 requires different noise reduction settings compared to SNR tests in GOST, and can in general be hard to meet with specific, active microphone implementations.

Munzke, Dorit

• Eigenspannungsmessung an Composite-Druckbehältern: Bewertung experimenteller Methoden
  S. John, D. Kadoke, D. Munzke and G. Mair
[Abstract]

In der Energie- und Automobilbranche stellt die Erarbeitung neuer Ansätze zur Energiespeicherung den Druckbehälterbau vor neue Herausforderungen. Bei der Entwicklung mobiler Lösungen spielt dabei die spezifische Energiedichte des Speichers eine entscheidende Rolle. Entsprechende Konstruktionen müssen den Anforderungen eines möglichst geringen Gewichts bei gleichzeitig immer höheren Betriebsdrücken gerecht werden. Genannte Anforderungen bedient der Einsatz moderner Hybridspeicher, bestehend aus konventionellen Metall- und modernen Faserverbundwerkstoffen. Im Gegensatz zur rein monolithischen Metallstruktur ist das Schadens- und Degradationsverhalten von Hybridstrukturen bisweilen nicht ausreichend genau erforscht. Als zuständige Behörde für die öffentlich technische Sicherheit ist die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) gefordert, genannte Problemstellungen zu untersuchen, um künftig präzisere Aussagen zur Abschätzung der Lebensdauer geben zu können. Gegenstand der Untersuchungen bilden Typ III-Druckbehälter, bestehend aus einem Aluminium-Liner und einer kohlefaserverstärkten Armierung. Als lebensdauerbestimmender Parameter wurde der Eigenspannungszustand fokussiert, welcher mit der Lastwechselfestigkeit des Aluminium-Liners als lebensdauerbegrenzende Komponente korreliert. Die zerstörungsfreie Eigenspannungserfassung erfolgt mittels einer experimentellen Modalanalyse, wobei im Rahmen eines künstlichen Alterungsprogramms ein versuchsbegleitendes Monitoring Aussagen über den Degradationsprozess liefern soll. Ergänzend erfolgt eine Analyse des Dehnungsverhaltens, u.a. mittels optischer Messverfahren wie dem Streifenprojektionsverfahren. Durch den Vergleich verschiedener Verfahren sollen Rückschlüsse auf das Alterungsverhalten gezogen und die Ergebnisse der experimentellen Modalanalyse verifiziert werden können.

Muralter, Florian

• Analysis tools for multiexponential energy decay curves in room acoustics
  F. Muralter and J. Balint
[Abstract]

Energy decay curves (EDCs) in room acoustics can be of multiexponential nature. A well known example are coupled volume spaces like concert halls with an attached reverberation chamber to adapt the acoustic behaviour, changing the early and late decay. However, multiple sloped EDCs also occur in single volumes like reverberation chambers. In the presence of a multiexponential decay, the commonly used linear regression to obtain reverberation times becomes problematic. Within this work, three state-of-the-art algorithms to extract decay times from multiexponential EDCs are investigated. The first algorithm is based on the variable projection method, whereas the second and third algorithm are based on the assumption that a decay time distribution can be computed from the EDC via the inverse Laplace transform. With the proposed methods, measurements from a reverberation chamber were analysed, decay times and their distributions were estimated. With the obtained results, the single sloped frequency range in a reverberation chamber can be defined, serving as an estimate of where commonly used linear regression methods remain valid.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Naderi, Babak

• Einfluss der Position und Stimmhaftigkeit von verdeckten Paketverlusten auf die Sprachqualität
  G. Mittag, L. Liedtke, N. Iskender, B. Naderi, T. Hübschen, G. Schmidt and S. Möller
[Abstract]

Durch die Einführung von Paketvermittlung in Sprachkommunikationsnetzwerken hat sich die wahrgenommene Sprachqualität dieser Netzwerke in den letzten Jahren erheblich verbessert. Aufgrund einer durchgängigen Übertragung vom Sender bis zum Empfänger kommt es innerhalb des Übertragungskanals selbst kaum zu Beeinträchtigungen des Audiosignals. Wenn jedoch Übertragungsfehler oder Verzögerungen im Kanal auftreten, können Pakete verloren gehen. Moderne Codecs benutzen komplexe Paketverlust-Verdeckungsalgorithmen, die versuchen fehlende Sprachpakete zu ersetzen. Dabei synthetisieren sie ein neues Sprachsignal, basierend auf Informationen vorangegangener Sprachpakete. In dieser Arbeit untersuchen wir, wie sich diese Verdeckungsalgorithmen, in Abhängigkeit der Position des verlorenen Sprachpakets innerhalb eines Satzes, auf die wahrgenommene Sprachqualität auswirken. Hierfür wird zwischen Paketverlusten am Anfang, in der Mitte, oder am Ende eines Lautes unterschieden. Neben der Position, in Relation zum betroffenen Laut, spielt auch die Stimmhaftigkeit des Lautes eine Rolle darin, wie sehr die wahrgenommene Qualität beeinträchtigt wird. Anhand des Verdeckungsalgorithmus des EVS Codecs konnte gezeigt werden, dass hier besonders Paketverluste, die am Anfang stimmloser Segmente und am Ende stimmhafter Segmente auftreten ins Gewicht fallen.

• Evaluating acoustic features from web audio recordings – A crowdsourcing survey on background noise characteristics
  R. Zequeira Jiménez, B. Naderi and S. Möller
[Abstract]

Crowdsourcing permits to reach a large pool of users for gathering and annotating data in an efficient and cost effective manner. In a Crowdsourcing context, the users employ their own hardware to execute the tasks from the comfort of their environment. However, there is too little information about the users’ background noise and environment characteristics, which is mandatory to judge the validity of the data being collected. Specially, in speech quality assessment and audio related tasks. There have been some attempts to investigate the conditions in which users from English speaking countries, India and Asia conduct crowdsourcing tasks, yet any effort have been made regarding the German crowd-workers. To address this issue, a study in a German-based crowdsourcing platform has been conducted. 220 users participated in total and answered questions regarding the environment in which they normally execute crowdsourcing tasks. Additionally, while conducting the survey, audio and visual data was collected to validate the submitted answers. This paper reports about the environment conditions in which crowdsourcing tasks are being executed. And also the acoustics characteristics of the users’ background noises is investigated.

Namenas, Alexej

• Vergleich verschiedener piezoelektrischer Dünnschichtsensoren für SONAR-Anwendungen
  A. Namenas, H. Lewitz, J. Abshagen, E. Quandt and G. Schmidt
[Abstract]

Im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen dem Lehrstuhl für digitale Signalverarbeitung, dem Lehrstuhl für Anorganische Funktionsmaterialien und in Kooperation mit der Wehrtechnischen Dienststelle 71 der Bundeswehr wurden Wasserschallmessungen von piezoelektrischen Dünnschichtsensoren analysiert. Die verwendeten Sensoren unterschieden sich nach Art der verwendeten piezoelektrischen Materialien (AlN, AlScN und PZT). Die Flächengröße der aktiven Schicht war ebenfalls variabel. Als Referenz wurden Aufnahmen von Hydrophonen TC4050 von Reson verwendet. In einem definierten Messablauf wurden die Dünnschichtsensoren und Referenzhydrophone mit CW- bzw. LFM-Pulsen der Dauer 20 ms bzw. 500 ms im Vorbeifahren aus unterschiedlichen Entfernungen und Einfallswinkeln im Sognefjord, Norwegen, beschallt. Bei den gewonnenen Aufnahmen wurde eine SNR-Schätzung durchgeführt. Durch zusätzliche Abschätzung der interferierenden Signale und der Rauschanteile in nutzsignalfreien Zeitbereichen bei Referenzhydrophonen und Dünnschichtsensoren konnte die Robustheit der Frequenzgangschätzung der Sensoren verbessert werden. SNR-technisch unterlagen alle Dünnschichtsensoren den Referezhydrophonen. Eine gute Performance zeigten die AlN- und die AlScN- Sensoren dennoch. Die PZT-Sensoren wiesen geringstes SNR auf. Die betragsmäßige Frequenzgangschätzung anhand der Aufnahmen von LFM-Pulsen mit zusätzlicher Mittelung über alle Pings ergab für Sensoren gleicher Art ähnliche Verläufe.

• Entwurf und Implementierung einer kognitiven Steuereinheit für ein Echtzeit-MIMO-SONAR-System
  B. Kaulen, A. Namenas and G. Schmidt
[Abstract]

Kognition ist ein weiterer großer Schritt in modernen RADAR- und SONAR-Systemen. Da das Hauptaugenmerk an Veröffentlichungen der letzten Jahre in diesem Gebiet auf RADAR-Systemen lag, ist die Anwendung in SONAR-Systemen noch relativ selten. Außerdem sind viele der Veröffentlichungen rein theoretischer Natur und motivieren lediglich die Kognition in solchen Systemen. Ziel dieser Arbeit ist daher die konkrete Implementierung einer kognitiven Steuereinheit in ein Echtzeit-MIMO-SONAR-System. Zuerst wird der Begriff der Kognition erläutert und anschließend auf die verschiedenen Anforderungen eines modernen SONAR-Systems bezogen. Anschließend wird ein vorhandenes Echtzeit-MIMO-SONAR-System vorgestellt und um eine kognitive Steuereinheit erweitert. Umgesetzt wurde der kognitive Entscheidungsprozess durch eine Steuereinheit, welche die Sendesignalverarbeitung auf die Umwelt anpasst. Basis dieser Anpassung sind Rückschlüsse auf der Basis der empfangenen Signale. Dazu wurden als Eingangsparameter die Position der Ziele, die entfernungsabhängige Richtung und die vorherigen ausgewählten Gebiete gewählt. Diese Informationsquellen werden auf eine einheitliche und vergleichbare Darstellung abstrahiert, anschließend gewichtet und addiert. Anhand dieser Darstellung wird dann eine Entscheidung getroffen, welches Gebiet im nächsten Ping illuminiert werden soll. Als letzten Schritt werden dann die Parameter des SONAR-Systems auf das neue Gebiet angepasst.

Naumann, Kai

• Bauakustische Bemessung von Mehrgeschossbauten mit monolithischen Ziegel-Außenwänden
  K. Naumann
[Abstract]

Die Normenreihe DIN 4109 ,Schallschutz im Hochbauë ist seit über zwei Jahren veröffentlicht. Das Rechenverfahren nach DIN 4109-2 hat sich gegenüber der Methode nach Beiblatt 1 zu DIN 4109:1989 bekanntermaßen erheblich geändert. Für Gebäude in Massivbauweise mit monolithischen, wärmedämmenden Ziegel-Außenwänden war nach Beiblatt 1 zu DIN 4109 praktisch keine normative schalltechnische Bemessung möglich. Durch Anwendung der vor etwa zehn Jahren veröffentlichten allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-23.22-1787 konnten, basierend auf dem vereinfachten Verfahren nach EN ISO 12354-1 im Vorgriff der Einführung der neuen DIN 4109, bereits bauakustische Prognosen durchgeführt werden. Grundlage für die Anwendung dieser Methode ist die Kenntnis individueller Schalldämm-Maße und Stoßstellendämm-Maße der jeweils verwendeten Ziegel-Produkte. Seit 2016 steht zur Vereinfachung der Nachweisführung für Gebäude in Ziegelbauweise die Bauphysiksoftware ,Modul Schall 4.0ë zur Verfügung. Hier sind die maßgebenden schalltechnischen Parameter von Außenwandprodukten zahlreicher Ziegelhersteller in einer Datenbank hinterlegt, die durch Messungen ermittelt wurden. Ferner sind Nachweise der Luft- und Trittschalldämmung von Konstruktionen mit anderen Baustoffen des Massiv- und Trockenbaus möglich, die normativ geregelt sind. Es werden Erfahrungswerte in der Anwendung des Prognoseverfahrens gemäß o. g. Zulassung bzw. der aktuellen Normenreihe DIN 4109 vorgestellt. Anhand von Beispielen wird unter Anwendung der Software ,Modul Schall 4.0ë die Genauigkeit mit vorhandenen Prüfergebnissen verglichen.

Neidhardt, Annika

• Technical Requirements for a Personalized Auditory Reality
  K. Brandenburg, E. Cano, F. Klein, T. Köllmer, H. Lukashevich, A. Neidhardt, J. Nowak, U. Sloma and S. Werner
[Abstract]

At DAGA 2018, we introduced the concept of a Personalized Auditory Reality (PARty), a new research field that investigates methods for manipulation of acoustic surroundings. Within such an auditory reality, users would be able to freely move around, modify their acoustic scene by enhancing relevant sounds, suppressing irrelevant ones, or adding new ones. The perceived acoustic environment will follow the paradigm of augmented and mixed realities where sounds from actual surroundings are edited and combined with added sound sources. In order to accomplish the main tasks of PARty via a wearable device, a number of requirements need to be met. This contribution outlines necessary characteristics of both hardware and software components. We see, among others, the following questions: Which existing components and systems can be used? How do we measure the quality of prototypes? What computing power is available? A closer look is taken for some of the key components of a PARty system: Decomposing a real-world acoustic scene with the help of a small microphone array, real-time object classification and integration of virtual sound sources in the actual environment.

• Comparing the Directivity of a Mouth Simulator and a Simple Physical Model
  G. Fischer, C. Schneiderwind and A. Neidhardt
[Abstract]

For increasing refinement of virtual acoustic environments, a detailed modelling of source directivities is desired. To include human speech in virtual scenarios it is of interest to create appropriate representations of a mouth as a sound source. Physical mouth simulators are available to test telecommunications devices. However, their directivity is invariant and may not represent the directivity of a human mouth accurately. In order to gain flexibility a customizable parametric model has to be employed. As a starting point a simple physical model is considered. In this paper the physical properties of this simple model are compared with that of a mouth simulator.

• Data set: Eigenmike-DRIRs, Kemar 45BA-BRIRs, RIRs and 360° pictures captured at five positions of a small conference room
  C. Schneiderwind, A. Neidhardt, S. Fichna and F. Klein
[Abstract]

A data set was created to study the position dependent perception of room acoustics in case of a small conference room. Binaural room impulse responses (BRIRs) were measured with KEMAR 45BA at 5 different potential listening positions. To keep the direct sound similar the Genelec 1030A two-way loudspeaker was always placed at a distance of 2.5m. In one condition, the loudspeaker was turned towards the listening position, in the other condition it was turned by 180^∘ to achieve an indirect reproduction with low direct sound energy. Furthermore, an mh acoustics Eigenmike was placed at each of the five listening positions and 32-channel directional room impulses responses (DRIRs) as well as an omnidirectional room impulse response (RIR) was captured where the center of the head was placed before. Additionally, 360^∘ visual footages were captured with a GoPro Omni spherical camera array to provide audiovisual impressions of the listening situation at the five positions. The data set is documented according to the new DEGA recommendation and is freely available for download.

Neifeld, Andrej

• Forced Eddy Simulation des Strahlgeräusches von Einfachstrahlen
  A. Neifeld and R. Ewert
[Abstract]

In diesem Vortrag werden Strahlgeräuschvorhersagen für Einfachstrahlen basierend auf einer 0.05m Düse bei subsonischen Austrittsmachzahlen von 0.6 bis 0.9 vorgestellt. Zur direkten Geräuschvorhersage wird hier die sogenannte Forced Eddy Simulation (FES) als eine neuartige skalenauflösende Methode eingesetzt, wobei die Navier-Stokes Gleichungen in Form nichtlinearer Störungsgleichungen (NLDE) gelöst werden. Der zeitlich aufgelöste Bereich beschränkt sich auf ein räumlich kleineres Gebiet als durch die RANS Lösung der Hintergrundströmung vorgegeben ist. Die Methode kann daher den zonalen RANS/LES Verfahren zugeordnet werden. Weiterhin kommt bei der Vorgehensweise die Fast Random Particle Mesh Methode zum Einsatz, um den Backscatter-Mechanismus, d.h. die turbulente Produktion nicht aufgelöster Skalen im aufgelösten Bereich mittels stochastischer Anfachung explizit zu realisieren. Die Kalibrierung des stochastischen Forcings sowie des verwendeten Wirbelviskositätsmodells erfolgte auf Basis einer direkten numerischen Simulation von Wray für den Zerfall homogener isotroper Turbulenz. Die Ergebnisse für den Einstromstrahl wurden zunächst als Feldlösungen der Dichtegradienten, der aufgelösten turbulenten kinetischen Energie und der Druckschwankungen ausgewertet. Für die weiterführende Bewertung wurden die radialen Profile des Strahls zwischen der RANS- und FES-Lösung verglichen. Für die Validierung der Spektren wurden die Referenzspektren aus den Messungen und Ähnlichkeitsspektren für das Breitbandgeräusch 90^∘ zur Strahlachse und das kohärente Strahlmischungsgeräusch für eine Abstrahlungsrichtung 35^∘ zur Strahlachse verwendet.

Nejedl, Volkmar

• Untersuchung zur Variabilität der Schallausbreitung im Flachwasser
  J. Abshagen and V. Nejedl
[Abstract]

Die Ausbreitung von Wasserschall im Meer hängt in besonderem Maße von den ozeanographischen Bedingungen sowie den Eigenschaften der begrenzenden Flächen, wie z.B. des Meeresbodens, ab. Die Variabilität der ozeanischen Schichtung sowie der Strömungsbedingungen, hervorgerufen z.B. durch kleinskalige Turbulenz oder den Tidestrom, kann auf unterschiedlichen Zeitskalen zu einer ausgeprägten Variabilität der Schallausbreitungsbedingungen im Meer führen. Es werden Ergebnisse von experimentellen Untersuchungen zur Schallausbreitung und deren Variabilität in der Nordsee vorgestellt. Die Schallsignale wurden bei einem der Experimente von einem stationären Wasserschallsender, welcher von FS Elisabeth Mann Borgese (IOW) abgehängt wurde, ausgesandt und mit einer stationären AMAR-Boje an unterschiedlichen Positionen im Abstand bis zu 10 km empfangen. Der Ausbreitungsverlust wurde zudem kontinuierlich mit einer frei driftenden Sendeboje und einer Empfangsantenne, die mit niedriger Geschwindigkeit geschleppt wurden, gemessen.

Nelke, Christoph

• Reproduction of Reverberation
  H.W. Gierlich, M. Schäfer, T. Ungerechts, B. Koppers, J. Reimes, S. Al Hares, C. Nelke and F. Kettler
[Abstract]

Many devices that employ microphones to pick up speech signals are used in a hands-free manner. This includes, e.g., phones in hands-free mode, group-audio terminals or smart speakers with speech recognition capabilities like Amazon Echo or Google Home. Since the distance between talker and device may range from centimeters up to meters, the microphone signals contain a significant amount of noise and reverberation. Testing of these devices requires a realistic reproduction of both the noise as well as the reverberation in a defined and reproducible manner. A background noise reproduction system is already available in ETSI TS 103 224 since 2014. An accompanying system for the reproduction of reverberation is described in the upcoming specification ETSI TS 103 557. This contribution presents the reproduction setup along with the necessary digital signal processing for a realistic reproduction of reverberant sound fields in a measurement chamber. A head and torso simulator is utilized in conjunction with an equalized eight-loudspeaker arrangement to add reverberation to arbitrary speech signals. The capabilities of the reproduction system are illustrated by a comparison of room acoustic parameters and measurements that were done with commercially available devices both in a reverberant room and in the corresponding reproduction.

Neubauer, Philipp

• Optimized acoustic design of inequidistant gearings
  P. Neubauer, J. Bös and T. Melz
[Abstract]

In state-of-the-art gearings the teeth of a gearwheel are of exactly the same size and are positioned exactly with the same pitch. This leads to a periodic excitation of vibrations during the meshing process and, therefore, to tonal noise. Tonal noise is considered to be more annoying and more prominent than broadband noise. The research group SAM at TU Darmstadt developed an inequidistant gearing aiming at minimizing the overall sound pressure level, the tonality, and the annoyance of gear noise. This new kind of gearing is characterized by irregular tooth widths and irregular tooth pitches, leading to an irregular mesh and, therefore, to a less tonal noise. However, the potential to render every tooth of a gearwheel individually in its thickness and its pitch leads to a challenge in finding the optimal acoustic design. In this work, a method is presented to evaluate the noise of inequidistant gears using the results of a psychoacoustic listening test performed in previous works (DAGA 2018). This evaluation is used to perform an optimization process that comprises a combination of Monte Carlo and neighborhood search algorithms. The optimization method is applied to an exemplary automotive electric drive train.

Neubauer, Reinhard O.

• Bewertung der Luftschalldämmung mittels Bezugskurvenverfahren – Probleme in subjektiver Hinsicht
  R.O. Neubauer
[Abstract]

Das Verfahren zur Ermittlung der Einzahlangabe der Luftschalldämmung ist in ISO 717 festgelegt. Hierbei werden die frequenzabhängigen Schallpegeldifferenzen, welche z.B. durch eine Schallmessung erhalten wurden, mit den Bezugswerten im Frequenzbereich von 100 Hz bis 3150 Hz für Terzbänder und von 125 Hz bis 2000 Hz für Oktavbänder verglichen. Dieser Vergleich erfolgt durch Verschieben der Bezugskurve in Richtung der Messwertkurve. Der Wert der Bezugskurve bei 500 Hz nach deren Verschiebung entsprechend dem in ISO 717-1 festgelegten Verfahren, wird als Einzahlangabe in dB angegeben und soll den Wert der Schalldämmung repräsentieren. Dieses Verfahren führt mittels Reduktion der Datenmenge zu einer Zusammenfassung des gemessenen Frequenzspektrums in eine Einzahlangabe. Im Wesentlichen wurde historisch gesehen dieses Verfahren entwickelt, um einen Vergleich mit Schallschutzanforderungen möglich zu machen. Dieses Verfahren der Datenreduktion beinhaltet jedoch einige Problematiken. Es ist hinreichend bekannt, dass der Einzahlwert der Schalldämmung häufig nicht mit der Höhe des erwarteten Schallschutzes, also der subjektiven Bewertung der Schalldämmung übereinstimmt. In diesem Beitrag werden verschiedene Beispiele gezeigt, die die Problematik des Bezugskurvenverfahrens aufzeigen und es wird der Verlauf der Bezugskurve im Hinblick einer subjektiven Bewertung der Schalldämmung diskutiert.

Neusser, Maximilian

• Messung des Einflusses von Dübeln zur Befestigung von Wärmedämmverbundsystemen auf das Luftschalldämmmaß von Außenwänden in Massivbauweise
  M. Neusser, B. Roozen, H. Müllner and S. Hinterseer
[Abstract]

Aktuelle Veröffentlichungen haben gezeigt, dass die Befestigung von Wärmedämmverbundsystemen auf dem tragenden Bauteil einen wesentlichen Einfluss auf das resultierende Luftschalldämmmaß des Gesamtbauteils hat. Eine vollständige Erklärung und Quantifizierung dieser Phänomene konnten bis dato aber nicht geliefert werden. Die dargestellten Untersuchungen zeigenden Einfluss einer variierenden Dübelanordnung über das bauakustisch relevante Frequenzspektrum. Untersucht wurden 4 verschiedene Dübelmuster auf jeweils 2 verschiedenen Grundwänden mit 2 unterschiedlichen Dämmstoffmaterialien. Die erzielten Ergebnisse zeigen einen besonders großen Einfluss der Befestigung des Wärmedämmverbundsystems im Bereich der Massefederresonanz. Zusätzlich zu den klassisch nach EN ISO 10140-2 gemessenen Schalldämmmaßen wurde die Schnelligkeitsverteilung an den Bauteiloberflächen mittels Laservibrometrie gemessen und der Abstrahlgrad bestimmt. Die Ergebnisse zeigen ein durch die Dübel und deren Anzahl beeinflusstes Schallabstrahlverhalten der Putzoberfläche. Die Dübel stellen Diskunitäten in der Biegewellenausbreitung der Putzoberfläche dar und beeinflussen dadurch das Abstrahlverhalten unterhalb der Koinzidenzgrenzfrequenz. Die Größe des Einflusses des Dübels auf das Luftschalldämmverbesserungsmaß eines Wärmedämmverbundsystems hängt somit von der Lage der Massefederresonanz im Frequenzspektrum und der dort sich ausbildenden Schwingungsformen ab. Es wird somit empfohlen, in vereinfachte Prognosemodelle des Luftschalldämmmaßverbesserungsmaßes von Wärmedämmverbundsystem die Anzahl der Dübel zur Befestigung als Berechnungsparameter mit aufzunehmen wie es z.B. aktuell durch die EN ISO 12354-1 für die Kleberfläche möglich ist.

Ney, Hermann

• Unsupervised Language Model Adaptation for Speech Recognition with no Extra Resources
  K. Benes, K. Irie, E. Beck, R. Schlüter and H. Ney
[Abstract]

Classically, automatic speech recognition (ASR) models are decomposed into acoustic models and language models (LM). LMs usually exploit the linguistic structure on a purely textual level and usually contribute strongly to an ASR systems performance.

LMs are estimated on large amounts of textual data covering the target domain. However, most utterances cover more specific topics, e.g. influencing the vocabulary used. Therefore, it’s desirable to have the LM adjusted to an utterance’s topic.

Previous work achieves this by crawling extra data from the web or by using significant amounts of previous speech data to train topic-specific LM on. We propose a way of adapting the LM directly using the target utterance to be recognized.

The corresponding adaptation needs to be done in an unsupervised or automatically supervised way based on the speech input. To deal with corresponding errors robustly, we employ topic encodings from the recently proposed Subspace Multinomial Model. This model also avoids any need of explicit topic labelling during training or recognition, making the proposed method straight-forward to use.

We demonstrate the performance of the method on the Librispeech corpus, which consists of read fiction books, and we discuss it’s behaviour qualitatively.

Nichols, Mark

• Auralisierung des dynamischen Geräuscheintrags elektrischer Antriebe und Fahrwerksaktuatoren
  M. Nichols and I. Kruse
[Abstract]

Bei der Produktentwicklung von Antriebs- und Fahrwerkskomponenten rückt die Frage des Geräuschverhaltens im Zielfahrzeug immer stärker in den Fokus. Idealerweise kann man potentiellen Kunden bereits vor der Applikation in einem Prototypenfahrzeug vorhersagen, wie ein konkretes Produkt im Fahrzeug klingen und bewertet werden würde. Dies lässt sich durch die mathematische Verknüpfung bereits vorhandener Schwingungsmessdaten mit Übertragungsfunktionen des gewünschten Zielfahrzeugs realisieren.

Notwendig ist hierzu eine auf das Produkt abgestimmte experimentelle Transferpfadanalyse am Zielfahrzeug. Die hieraus gewonnenen Übertragungsfunktionen werden mit Schwingungsmessdaten aus einem vorhandenen Technologieträger verrechnet, um so das virtuelle Antriebs- oder Betriebsgeräusch zu synthetisieren. Erste Ergebnisse werden am Beispiel eines radnabengetriebenen Fahrzeugs vorgestellt.

• Steigerung der Vorhersagequalität von elektrischen Antriebsgeräuschen
  J. Blickensdorff, I. Schiffer and M. Nichols
[Abstract]

In Kooperation mit der FAU Erlangen wird untersucht wie Geräusche elektrischer Antriebe im Automotive-Bereich so gestaltet werden können, dass sie von Fahrzeuginsassen als hochwertig oder sportlich empfunden werden. Auf Basis eines bereits existierenden Synthesemodells werden psychoakustische Parameter untersucht und in Hörversuchen auditiv bewertet. Dabei wird die Geräuschsynthese im Rahmen dieser Arbeit um Wind-, Reifenabroll- sowie Umrichtergeräusche erweitert, sodass diese in der nachfolgenden psychoakustischen Bewertung Berücksichtigung finden. Weiter werden NVH-relevante Eigenschaften der Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM), wie z. B. die Wicklungsart, berücksichtigt.

Nicht, Andreas

• Schall-Immissionsschutz bei Open-Air-Veranstaltungen – Aktuelle Messergebnisse
  A. Nicht and A. Roy
[Abstract]

Grundlage der durchgeführten Untersuchungen bilden die Ergebnisse der 2006 veröffentlichten Sächsischen Freizeitlärmstudie. Mehr als 10 Jahre nach Veröffentlichung der Erstfassung ergab sich die Notwendigkeit, die Emissionskenngrößen und Prognoseverfahren vor allem auf dem Gebiet ”Freiluftkonzerte” zu überprüfen und ggf. zu aktualisieren. Im genannten Zeitraum war eine intensive technische Weiterentwicklung der verwendeten Beschallungsanlagen zu verzeichnen, die im Zusammenhang mit neuen Musikrichtungen und geänderten Klangpräferenzen eine Überprüfung der Emissionskenngrößen hinsichtlich Schallleistungspegel, Richtcharakteristik und Spektrum nahelegen. Auf der Basis aktueller Messungen und der Auswertung vorhandener Berichte und Kenngrößen wurden die in der Sächsischen Freizeitlärmstudie zusammengestellten Emissionskenngrößen insbesondere zum Thema ”Freiluftbühnen” aktualisiert. Zusätzlich wurde die Geräuschquelle ”Freilichtkinos” als eigene Freizeitanlage untersucht und mit ihren spezifischen Emissionskenngrößen erfasst.

• Schall-Immissionsschutz bei Open-Air-Veranstaltungen – Aktualisierte Prognosemethoden
  A. Roy and A. Nicht
[Abstract]

Grundlage der durchgeführten Untersuchungen bilden die Ergebnisse der 2006 veröffentlichten Sächsischen Freizeitlärmstudie. Im Zusammenhang mit den im Vortrag ”Schall- Immissionsschutz bei Open-Air-Veranstaltungen - Aktuelle Messergebnisse” vorgestellten aktuellen Emissionskenngrößen waren auch die Prognosemethoden einer Aktualisierung zu unterziehen. Dabei spielen die Richtcharakteristiken eine wichtige Rolle, die bei modernen Beschallungsanlagen (z.B. Line Arrays) sehr stark vom Abstrahlverhalten eines Kugelstrahlers abweichen. Deshalb wurden Richtungs-Balloons verschiedener Beschallungssysteme durch Simulation gewonnen und ihre Parameter für Prognosezwecke aufgearbeitet. Im Zusammenhang mit den messtechnisch bestimmten Schallleistungspegeln und Signalspektren werden Methoden für die Prognose der Schallausbreitung von Open-Air-Veranstaltungen vorgestellt. Wegen des zunehmenden Tieftonanteils im Signalspektrum von Open-Air-Konzerten wird besonderer Wert auf die genauere Prognose von Subwoofer-Emissionen gelegt. Neben einer überschlägigen Prognose werden die aktuellen Möglichkeiten verschiedener Software-Tools zur Schall-Ausbreitungsrechnung für Open-Air-Konzerte erläutert.

Nieland, Natanael

• Prinzipien und Konzepte automatischer Mikrofonmischer
  N. Nieland
[Abstract]

Der automatische Mikrofonmischer ist für Sprachanwendungen bei denen mehrere Mikrofone zum Einsatz kommen unerlässlich und wird u.a. bei AV-Konferenzen und Podiumsdiskussionen, in Sendestudios und Kirchen eingesetzt. Eine hohe Signalqualität und Sprachverständlichkeit, sowie die Stabilität bei rückkoppelnden Anlagen wird durch seinen Einsatz gewährleistet. Seit dem Beginn der Entwicklung automatischer Mikrofonmischer in den späten 1960er Jahren wurde eine Vielzahl unterschiedlichster Techniken entworfen, die sich auch in aktuellen Produkten wiederfinden. Die Verfahren unterscheiden sich insbesondere in dem zur Detektion von Sprache verwendeten Schwellwertsignal und der Abschwächungscharakteristik der Mikrofonkanäle. Dem Systemdesigner stellt sich die Frage, welche Vor- und Nachteile verschiedene Techniken in einem speziellen Anwendungsfall mit sich bringen. Der folgende Vortrag soll die aus einer Patentrecherche gewonnenen Erkenntnisse über die bestehenden Konzepte automatischer Mikrofonmischer vermitteln, wobei eine Kategorisierung der Verfahren vorgenommen wurde. Nachdem die Notwendigkeit des Einsatzes automatischer Mikrofonmischer aufgezeigt wurde, sollen die grundlegenden Prinzipien des automatischen Mischens erläutert werden. Im Anschluss wird eine Auswahl unterschiedlicher Verfahren, sowie deren Vor- und Nachteile diskutiert.

Niermann, Markus

• Near-End Listening Enhancement: The Impact of Far-End Noise Reduction
  M. Niermann, P. Vary and P. Jax
[Abstract]

When making telephone calls in a car, driving noise often affects the conversation, both in the transmit and the receive direction. To improve speech intelligibility/perception at the receiving end, so-called Near-End Listening Enhancement (NELE) algorithms are applied. Common NELE approaches adaptively filter the received speech signal, taking into account the near-end noise characteristics. While it is usually assumed that the received speech signal is noise-free, in many situations this signal is captured at the far-end in a noisy environment, where NR is applied. We study the impact of the far-end NR on the overall performance of the concatenation of NR preprocessing at the far-end and NELE postprocessing at the near-end. It is shown that the blind concatenation of NR and NELE may produce severe performance losses and artifacts. Furthermore, some ideas are presented how to improve the interaction of NR and NELE.

Nissen, Ivor

• Selbsterkennende akustische Unterwasserkommunikation
  I. Nissen
[Abstract]

Unterwasserkommunikation muss sich auf unterschiedlichste akustische Kanalbedingungen anpassen, da mit Ort und Zeit die Ausbreitungsbedingungen sich in Größenordnungen von Millisekunden und Dezimetern ständig verändern - das sogenannte SONAR-Wetter höchst variabel ist. Der Sender einer Nachricht muss insbesondere maximale Zeit- und Doppler-Spreizung hinreichend gut schätzen und festlegen. Ein pessimistisch zu hoher Schätzwert verschenkt Datenrate, eine optimistisch zu niedriger führt zu Dekodierfehlern beim Empfänger. Im Netzwerk potenziert sich diese Kunst der Verbindungsaufnahme.

Aber auch der Empfänger muss wissen, welches Modulationsprofil vom Sender gewählt wurde, um sich anzupassen. Adaptive akustische Unterwasserkommunikation nutzt oftmals kodierte Präambeln, die Mapping-, Kodier- und Modulationsparameter enthalten und der eigentlichen Datenübertragung insbesondere für Synchronisations- und Aufweckzwecke vorangestellt werden. Der Empfänger nutzt dann die Präambeleinstellung, um die empfangende Wellenformung einem Profil korrekt zuordnen und erstgenannte auswerten zu können. Das verlängert nicht nur die eigentliche Nachrichtenübertragung, sondern führt auch zu einer Steigerung der Korrelationsaufwände in kleinen stromsparenden Modems.

In diesem Beitrag soll als selbsterkennende Methode das iterative Dekoding vorgestellt werden, unterstützt durch Schätzung der Mappingzustände mittels Clusterung und der Signallänge durch den Energieeintrag. Mit Hilfe der iterativen Dekodierung kann der Empfänger ohne Präambel Modulationsparameter erkennen, indem eine Minimierungsaufgabe mit implizitem Abstiegsfunktional gelöst wird, ähnlich der Blinden Kanalschätzung.

Nöth, Elmar

• Impact of Pathologies on Automatic Age Estimation
  L. Schwinn, T. Haderlein, E. Nöth and A. Maier
[Abstract]

In this paper, we present interrelations between the age estimation of patients with and without speech and voice disorders. 2672 speakers, of whom 909 suffer from speech or voice disorders, read the German version of ”The North Wind and the Sun”. The relation between the automatically calculated word accuracy of the speakers and the performance of the age estimation system is evaluated, in addition to the impact of pathologies on the age estimation system. The features used for the age estimation are i- vectors generated from Mel frequency cepstral coefficients. The actual age estimation is done using support vector regression. The mean absolute error between computed and chronological age was best for only healthy patients with a high word accuracy of over 70. The worst results were achieved, with only pathological patients without considering their word accuracy. It’s 4.1 years and 5.8 years respectively, which is 68% and 80% of the mean absolute error of an optimistic trivial estimator.

Noffke, Nils

• Inflow Noise: Prediction and analysis of the relevance for a multi-megawatt turbine
  C. Hornung, C. Scheit, N. Noffke, A. Altmikus, T. Lutz and E. Krämer
[Abstract]

In October 2018, the WHO published new noise guidelines for Europe. They specify a threshold for wind turbine noise which is considered harmless to health. With 45 dB LDEN, the A-weighted mean over 24 hours with penalties for evening and night, it is even below the threshold for road or rail traffic noise. This illustrates once again the relevance of reliable noise prediction in the design process of new wind turbines. Within the audible range, two main sources contribute to their emitted spectrum. Depending on observer position and flow situation, either the turbulent trailing edge noise or the noise from interaction with turbulent structures in the wind (Inflow Noise) determines the overall level. At the Institute for Aerodynamics and Gas Dynamics (University of Stuttgart) the code IAGNoise+ was developed, making it possible to predict both noise sources at rotors. In this research, the predicted inflow noise of a turbine is first compared with field measurements conducted by Enercon. The turbulence intensity of the inflow is obtained from data of a wind met-mast. Subsequently, IAGNoise+ is used to compare the contributions of inflow and trailing edge noise at different observer positions in order to assess the relevance of the noise types.

Nojavan, Aidin

• Frequency Limits of Locally Resonant Acoustic Metamaterials
  A. Nojavan and S.C. Langer
[Abstract]

The advent of Acoustic Metamaterials (AMM) has opened great potential in highly effective noise control. Thanks to their engineered microstructure, AMMs can present extraordinary characteristics, which are normally not observed in the nature. In Locally Resonant Acoustic Metamaterials (LRAM), negative values of effective mass density are achieved through local resonances within the material structure. The negative effective mass hinders wave propagation through the LRAM structure, proposing LRAMs as highly effective acoustic insulation. However, this effect is present only at a narrow frequency range, called bandgap. As a result, LRAMs are required to be designed for each specific application. Accordingly, the performance limits of LRAMs should be considered during the design process. In this study, the frequency range for LRAM operation is analyzed analytically and examined numerically, in particular for a memabrane type one.

Nophut, Marcel

• A rhythmic synchronization service for music performances over distributed networks
  R. Hupke, L. Beyer, M. Nophut, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Verbundprojektes ”Live Interactive PMSE Services” (LIPS) werden am Institut für Kommunikationstechnik (IKT) neuartige interaktive Konzepte zur immersiven, audiovisuellen Verknüpfung von Live-Events an unterschiedlichen Orten untersucht. Um das Zusammenspiel von Musikern an entfernten Orten zu gewährleisten, werden am IKT unter anderem geeignete technologische Hilfestellungen zur musikalischen Spielsynchronisation entwickelt und analysiert.

Eine sogenannte Networked Music Performance (NMP) basiert auf einer Audio-Datenübertragung über IP-basierte Netze und weist in der Regel immer eine gewisse Latenz, Latenzschwankungen, eine begrenzte Bandbreite sowie Paketverluste auf. Eine der größten Herausforderungen beim gemeinsamen Musizieren über verteilte Netzwerke stellt dabei die Latenz dar. Während eine große Übertragungslatenz zur sukzessiven Verlangsamung des gemeinsamen Spieltempos führt, entsteht durch eine zu geringe Latenz eine Beschleunigung des gemeinsamen Spieltempos.

Im vorliegenden Beitrag werden bestehende technologische Hilfestellungen zur Spielsynchronisation in Bezug auf ihre Anwendbarkeit für unterschiedliche Anwendungsszenarien bewertet. Hierbei liegt der Fokus auf der Analyse der maximal möglichen Abweichungen der technischen Parameter sowie auf der Implementierung und Analyse einer beabsichtigten Spieltempoveränderung während des gemeinsamen Musizierens an unterschiedlichen Orten. Die im Rahmen des Projektes entstandene technologische Synchronisationshilfe wird vorgestellt und erste Ergebnisse der Evaluation werden präsentiert. Ein Ausblick auf das weitere Vorgehen der Untersuchungen durch Probandenversuche wird gegeben.

• Verfahren zur Multikanal-Echokompensation in immersiv verknüpften Räumen
  M. Nophut, R. Hupke, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts ”LIPS - Live Interactive PMSE Services” arbeiten die Projektpartner aus Industrie und Forschung an einer immersiven audiovisuellen Verbindung zwischen entfernten Räumlichkeiten, die es Menschen erlauben soll in einer möglichst natürlichen Art und Weise miteinander kommunizieren und sogar musizieren zu können. Dazu werden die Schallquellen im einen Raum aufgenommen, die Signale mit geringer Latenz übertragen und im jeweils anderen Raum über ein Multikanal-Lautsprechersetup wiedergegeben. Eine bidirektionale akustische Verbindung von Räumen erzeugt jedoch eine Feedback-Schleife, die akustische Echos oder Rückkopplungen hervorruft. Um diesem Problem zu begegnen nutzen bestehende mono- und stereophonische Systeme häufig eine adaptive Echokompensation, die die akustischen Übertragungsfunktionen im Raum schätzt, um so die Echos der Lautsprechersignale aus den aufgenommenen Mikrofonsignalen herauszufiltern. Bei Mehrkanalsystemen ist dieses Problem aufgrund der Korrelation der Lautsprechersignale in der Regel nicht eindeutig lösbar. Mit wachsender Anzahl der Kanäle tritt dieses sogenannte ”Non-Uniqueness Problem” immer stärker zutage, was zu einer höheren Fehlanpassung der Schätzung führt. Eine vorgeschaltete Dekorrelation der Lautsprechersignale wirkt diesem Phänomen entgegen und führt zu einer Verbesserung der Schätzergebnisse. Dieser Beitrag stellt einige gängige Algorithmen und Methoden der Multikanal-Echokompensation vor und vergleicht deren Leistungsfähigkeit anhand von Simulationen mit Aufnahmen aus einem realitätsnahen Modellaufbau.

Nowak, Johannes

• Technical Requirements for a Personalized Auditory Reality
  K. Brandenburg, E. Cano, F. Klein, T. Köllmer, H. Lukashevich, A. Neidhardt, J. Nowak, U. Sloma and S. Werner
[Abstract]

At DAGA 2018, we introduced the concept of a Personalized Auditory Reality (PARty), a new research field that investigates methods for manipulation of acoustic surroundings. Within such an auditory reality, users would be able to freely move around, modify their acoustic scene by enhancing relevant sounds, suppressing irrelevant ones, or adding new ones. The perceived acoustic environment will follow the paradigm of augmented and mixed realities where sounds from actual surroundings are edited and combined with added sound sources. In order to accomplish the main tasks of PARty via a wearable device, a number of requirements need to be met. This contribution outlines necessary characteristics of both hardware and software components. We see, among others, the following questions: Which existing components and systems can be used? How do we measure the quality of prototypes? What computing power is available? A closer look is taken for some of the key components of a PARty system: Decomposing a real-world acoustic scene with the help of a small microphone array, real-time object classification and integration of virtual sound sources in the actual environment.

Nowak, Jonathan

• Vergleich verschiedener Methoden zur Schallquellenlokalisation bei Axialventilatoren
  J. Nowak, F. Krömer and M. Kaltenbacher
[Abstract]

Klassische Beamforming-Methoden zur Schallquellenortung mittels Mikrofonarrays haben sich in vielen Bereichen als nützlich herausgestellt. Neben dem robusten Standard-Beamforming sind u.a. auch das Functional-Beamforming oder Entfaltungsmethoden wie z.B. CLEAN-SC bekannt, die eine genauere örtliche Auflösung bzw. eine bessere Dynamik bewirken. Die Lokalisation von bewegten Schallquellen ist dabei allerdings nicht ohne Weiteres möglich. Um dennoch Schallquellen beispielsweise entlang der Rotorblätter eines rotierenden Ventilators bestimmen zu können, existieren verschiedene Ansätze. Im Folgenden sollen hier zwei dieser Ansätze miteinander verglichen werden. Der erste Ansatz arbeitet mit der Interpolation der Schalldrücke im Zeitbereich, der zweite mittels Spinning-Moden-Zerlegung im Frequenzbereich und verwendet die modifizierte Greenschen Funktion als Steuervektor. Beide Ansätze haben gemeinsam, dass das stillstehende Mikrofonarray virtuell mit der Schallquelle mitrotiert wird, sodass die Bewegung des Ventilators kompensiert wird. Der Vergleich zeigt Eigenschaften, Einschränkungen sowie Vor- und Nachteile der beiden genannten Methoden.

Nusser, Bernd

• Ermittlung der Schalldämm-Maße im tiefen Frequenzbereich nach EN ISO 10140 im Vergleich zum Diagonalverfahren
  P. Pirch and B. Nusser
[Abstract]

In der Fachwelt steigt der Bedarf nach einem Messverfahren, welches zuverlässig die Schalldämm-Maße von Bauteilen ab 50 Hz liefert. Die übliche Messmethode nach EN ISO 10140-2 führt in einem modalen Schallfeld, welches im normativen bauakustischen Prüfstand bis 200 Hz herrschen kann, zu einer Überschätzung der Schalldämmwerte im tiefen Frequenzbereich. Im Gegensatz hierzu kann das Diagonalverfahren eingesetzt werden, bei welchem festgelegte Messpositionen entlang einer Raumdiagonale verwendet werden. Hierdurch wird der Einfluss des modalen Schallfeldes reduziert. Die vorliegende Untersuchung vergleicht die Messergebnisse nach EN ISO 10140-2 und dem Diagonalverfahren. Um die Tauglichkeit der ausgewählten Messdiagonale zu beurteilen, wurde die aus dem Diagonalverfahren gewonnenen mittleren Schalldruckpegel mit dem Raum-Pegelmittelwert aus einer Rastermessung verglichen. Für die angestellten Methodenvergleiche wurden verschiedenen Wand- und Deckenbauteile untersucht. Es zeigt sich, dass das bewertete Schalldämm-Maß Rw (ab 100 Hz) mit einer Differenz von bis zu 2 dB nur gering von der Messmethode beeinflusst wird. Der Kennwert Rw+Ctr,50-3150, welcher die tiefen Frequenzen ab 50 Hz mitberücksichtigt, zeigt je nach Bauteil hingegen Unterschiede zwischen den Messmethoden von bis zu 5 dB. Ebenso ausgeprägte Differenzen wurden beim Vergleich der Trittschallpegel aus den beiden Messmethoden ermittelt, was im Beitrag ebenfalls gezeigt wird.

• Entwicklung einer automatisierten Schallfeldabtastung für bauakustische Untersuchungen im Frequenzbereich unter 400 Hz
  P. Pirch, B. Nusser and S. Pirch
[Abstract]

Für die Messung der Schalldämmung von Bauteilen nach EN ISO 10140 werden mindestens fünf feststehende Mikrofonpositionen (oder ein bewegtes Mikrofon) im Sende- und Empfangsraum gefordert. Entsprechend dem informativen Anhang A derselben Norm wird für die Messung im tiefen Frequenzbereich (allgemein unter 400 Hz und speziell unter 100 Hz) empfohlen die Anzahl an Mikrofonpositionen zu erhöhen. Diese Empfehlung resultiert aus dem modalen Schallfeld, welches bei den üblichen Prüfraumabmessungen bereits unter 400 Hz entstehen kann und somit zu einer erhöhten Unsicherheit bei der Ermittlung des mittleren Schalldruckpegels führt. Durch die Verwendung einer größeren Anzahl an Mikrofonpositionen kann der mittlere Schalldruckpegel bei modalen Schallfeldern zuverlässiger ermittelt werden. Entsprechend Anhang A werden deshalb mindestens sechs Mikrofonpositionen für Messungen im tiefen Frequenzbereich empfohlen.

Im gegenständlichen Beitrag wird die Entwicklung einer automatisierten Schallfeldabtastung in Prüfräumen für bauakustische Untersuchungen vorgestellt. Mit Hilfe der entwickelten Automatisierung können die Schalldruckpegel in den Prüfräumen in einem beliebigen Raster, d.h. mit einer nahezu beliebigen Anzahl an Mikrofonpositionen, ohne Nutzereingriff ermittelt werden. Im Beitrag wird auch gezeigt, dass durch die erhöhte Anzahl an Mikrofonpositionen die Zuverlässigkeit des mittleren Schalldruckpegels für Bauteiluntersuchungen im Frequenzbereich unter 400 Hz deutlich erhöht wird.

• Bauakustische Optimierung von Deckenaufbauten in Holzmassivbauweise für den Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 200 Hz
  C. Lux and B. Nusser
[Abstract]

Zum Wohlfühlen in der eigenen Wohnung bzw. im eigenen Haus wird es immer wichtiger störende Einflüsse der Umgebung zu verringern. Einer dieser Einflüsse ist beispielsweise die tieffrequente Schallbelastung, welche bei Geschossdecken in Holzbauweise gehäuft zu Beanstandungen führt. Entsprechend den bauakustischen Bewertungsverfahren nach EN ISO 717-1/2 wird nur der Frequenzbereich von 100 Hz bis 3150 Hz betrachtet. Dies reicht im Allgemeinen aber nicht aus, um die bauakustische Tauglichkeit einer Decke zu bewerten, da die Störungen hauptsächlich im Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 200 Hz auftreten. In dieser Untersuchung werden die bauakustischen Einflüsse der Schüttung und des Estrichs auf einer Brettsperrholzdecke verdeutlicht. Hierfür wurden verschiede Messmethoden (EN ISO 10140-3, EN ISO 10140-4 Anhang A und Diagonalmessung) verwendet. Zusätzlich wurde für die Anregung des Trittschalls ein modifiziertes Normhammerwerk nach DIN EN ISO 10140-5, Anh. F.1 verwendet. Ziel war es, eine bessere Anpassung des Anregespektrums an jenes eines realen Gehers zu erhalten. Des Weiteren wird gezeigt, wie die Abhängungen der Unterdecke auszulegen sind, um auch im tiefen Frequenzbereich, d. h. zwischen 50 Hz und 200 Hz, eine Verbesserung der Schalldämmung zu erreichen.

Nusser, Katrin

• Entwicklung und Validierung einer Simulationsmethodik zur Berechnung der Fluid-Struktur-Akustik Interaktionen an einem vereinfachten Fahrzeugmodell
  M. Seidler, K. Nusser and S. Becker
[Abstract]

Im heutigen aeroakustischen Fahrzeugdesign spielt die Turbulenzentstehung und -ausbreitung hinter den Seitenspiegeln eine große Rolle. Da das Seitenfenster unmittelbar durch die Spiegelturbulenzen angeregt wird und dadurch Schall in den Fahrzeuginnenraum abstrahlt, ist das Verständnis und die effiziente Rekonstruierbarkeit aller beteiligten Prozesse entscheidend für die Abschätzung des von den Insassen wahrnehmbaren Schallspektrums. Während bisherige Arbeiten den Fokus auf einzelne Teilprozesse legten, soll mit dieser Untersuchung eine ganzheitliche Simulationsmethodik eingeführt und validiert werden. Dadurch soll eine realitätsnahe Vorhersage des resultierenden Geräuschspektrums ermöglicht werden. Dabei liegt der Fokus insbesondere auf der Implementierung einer Kopplungsmethodik, da die Auflösung der Fluid-Struktur-Akustik Wechselwirkung an der Seitenscheibe entscheidend für die Ergebnisqualität ist. Letztendlich wird für die Fluid-Struktur Interaktion eine einfache Kopplung verwendet, während die akustische Ausbreitungsrechnung im Fahrzeuginnenraum gemeinsam mit der Simulation der Scheibenschwingung erfolgt. Zusätzlich konnten die Elastizität der Fensterlagerung sowie die akustischen Eigenschaften der Fahrzeuginnenverkleidung im Modell integriert werden. Der Abgleich der Simulationsergebnisse mit Windkanalmessungen zeigt eine gute Übereinstimmung, weist allerdings lokale Abweichungen auf, deren Diskussion Teil dieses Beitrags ist. Insgesamt beschreibt diese Arbeit damit einen vollständigen Simulationsansatz, der es ermöglicht schon früh im Automobildesign den Einfluss der Spiegelgeometrie auf die wahrnehmbare Akustik im Fahrzeuginnenraum abzuschätzen.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Ochmann, Martin

• Aerodynamische und aeroakustische Optimierung eines Radialventilators mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln für Haushaltsgeräte mittels Inverse Design
  C. Eisenmenger, S. Frank, H. Dogan and M. Ochmann
[Abstract]

Radialventilatoren mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln zeichnen sich durch einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad gegenüber anderen radialen Ventilatorbauarten aus. Demgegenüber stehen eine höhere Antriebsdrehzahl und ein deutlich tonaler geprägtes Betriebsgeräusch im Vergleich zu beispielsweise Trommelläuferventilatoren. Für den Einsatz in Haushaltsgeräten wie Wäschetrocknern werden aus diesen Gründen eher letztgenannte Trommelläufer verwendet. Mit steigender Effizienz des Gesamtgerätes nimmt allerdings der Einfluss der Ventilatoreinheit auf den Wirkungsgrad immer weiter zu. Daher soll der Einsatz von Radialventilatoren mit rückwärts-gekrümmten Schaufeln für den Betrieb in einem handelsüblichen Wäschetrockner im Hinblick auf aerodynamische und aeroakustische Eigenschaften untersucht werden. In den ersten Projektschritten wurde ein Referenzventilator mittels klassischer Designrichtlinien ausgelegt, gefertigt und numerisch sowie experimentell untersucht. Für die numerischen Untersuchungen wird ein hybrides Computational Fluid Dynamics (CFD) / Computational Aeroacoustics (CAA) Verfahren verwendet. Die Ergebnisse werden experimentell mit dem Kanalverfahren nach DIN 5136 validiert. Der Referenzventilator wird in weiteren Schritten hinsichtlich der aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften optimiert. Dazu wird das ”Inverse Design” Verfahren verwendet um den Rahmen klassischer Auslegungsregeln zu erweitern. Mittels Design of Experiments (DoE) und genetischer Optimierungsalgorithmen werden verschiedene Parameter und ihr Einfluss auf den Wirkungsgrad sowie die Schallabstrahlung untersucht. In weiteren Projektschritten soll die beste Ventilator-Variante wiederum mittels transienter 3D CFD/CAA simuliert, gebaut und experimentell untersucht werden.

• Prediction of the aeroacoustic noise of a radial fan using Lighthill’s analogy in frequency domain
  H. Dogan, M. Ochmann, C. Eisenmenger and S. Frank
[Abstract]

In this work, the aerodynamic and the aeroacoustic performance of a radial fan with backward curved blades is investigated. The experimental setup for the problem is built according to DIN ISO 5136, and the numerical simulations are performed in order to validate the experimental results. In a few previous articles by the current authors, the initial numerical results were presented based on a hybrid computational fluid dynamics and aeroacoustics (CFD/CAA) approach, where e.g. the Stress Blended Eddy Simulation was used for the computational fluid dynamics, and the pressure and the velocity calculated on a virtual interface at an intermediate region were taken as the input for the far field acoustic computations. In this current article, we investigate the effects of the quadrupole sound sources in the aeroacoustic computations. Namely, the quadrupole sound sources distributed throughout the volume are first calculated in time domain, are then transformed into frequency domain, and the frequency domain form of Lighthill’s wave equation is used in order to predict the noise spectrum in the far field. The comparison of the aeroacoustic results and the experimental values will be presented and the impact of the quadrupole sound sources on the overall sound spectrum will be discussed.

• Integration von FEM-Schalenelementen als Randbedingungen in BEM-Berechnungen unter Verwendung verschiedener Lösungsmethoden
  R. Burgschweiger, I. Schäfer and M. Ochmann
[Abstract]

Im Rahmen von Forschungsprojekten im Bereich ”Computational Acoustics” wurde in den letzten Jahren ein leistungsfähiger, auf der BEM basierender Code zur Ermittlung des rückgestreuten Schalldruckpegels im Fernfeld entwickelt, der mit verschiedenen Lösungsverfahren arbeitet (direkte und iterative Gleichungslöser, Fast Multipole Methode, Raytracing-Verfahren u.a.).

Dieser Code wurde dahingehend erweitert, dass neben den ”klassischen” Randbedingungen (Druck, Schnelle, Impedanz, Trägheitskopplung etc.) zusätzlich FEM-Schalenrandbedingungen und damit elastische Materialeigenschaften berücksichtigt werden können. Hierfür wird für die betroffenen Elemente ein zusätzliches FEM-Gleichungssystem aufgebaut und dieses über entsprechende Transformationsmatrizen unmittelbar in das BEM-Gleichungssystem eingebunden.

Die Lösung dieses Gesamtsystems kann mittels direkter Gleichungslöser (auf Basis einer vollständigen schwachbesetzten Matrix), mit Hilfe von Eigenwert-Berechnungen oder durch das sog. Schur-Verfahren (i.d.R. unter Verwendung von iterativen Lösern) erfolgen.

Der Beitrag geht auf die mathematischen bzw. physikalischen Grundlagen ein, zeigt die Unterschiede zwischen den o.a. Lösungsverfahren des Gesamtsystems und stellt die erzielten Resultate an Teststrukturen vor. Soweit bis dahin verfügbar, erfolgt auch ein Vergleich mit Ergebnissen aus ”reinen” FEM-Berechnungen.

• Realisierung der Richtcharakteristik komplexer Multipole
  R. Piscoya and M. Ochmann
[Abstract]

”Komplexe Multipole” sind Strahler mit Quellpositionen, die einen imaginären Anteil besitzen. Sie sind auch Lösungen der Helmholtz-Gleichung, aber ihre Richtcharakteristiken unterscheiden sich von denen ihrer reellen Gegenstücke. Wenn rq die komplexe Quellposition bezeichnet, weist der Strahler eine ausgeprägte Abstrahlung in einer durch Im(rq) festgelegten Richtung auf. Das Maß der Fokussierung hängt vom Betrag von Im(rq) ab. Ein Lautsprecher in einer Box verhält sich bei tiefen Frequenzen wie ein Monopol, ein Lautsprecher ohne Box wie ein Dipol und eine Stimmgabel wie ein longitudinaler Quadrupol. Komplexe Multipole dagegen haben keine einfache physikalische Entsprechung, da sie rein mathematische Konstruktionen sind. In dieser Arbeit wird das von komplexen Multipolen abgestrahlte Schallfeld durch eine Anordnung von Lautsprechern nachgebildet, deren Amplituden so bestimmt werden, dass die Richtcharakteristik des Multipols wiedergegeben wird. Zur Bestimmung der Amplituden der einzelnen Lautsprecher wird eine Kombination aus der Randelementemethode (BEM) und der Ersatzstrahlermethode (ESM) verwendet. Mit Hilfe der BEM ermittelt man die Übertragungsfunktion jedes einzelnen Lautsprechers und mit Hilfe der ESM seine Amplitude durch Minimierung der Fehler in vorgegebenen Kontrollpunkten.

• Eine analytische Lösung für die Impulsantwort einer akustischen Linienquelle über absorbierendem Boden
  M. Ochmann
[Abstract]

Die Lösung der zweidimensionalen (2D) Wellengleichung bei Anregung durch eine Dirac-Delta-Funktion über einer unendlichen Ebene ist die 2D-Impulsantwort im Halbraum, die auch als das von einer unendlichen Linienquelle im dreidimensionalen Raum (3D) erzeugte Schallfeld betrachtet werden kann. Die von einer Punktquelle generierte 3D-Impulsantwort über absorbierenden oder massenartigen Ebenen kann geschlossen dargestellt werden. Geht man von dieser Lösung aus, so gelingt es, auch für impulsartig abstrahlende Linienquellen über absorbierendem Boden eine einfache exakte Lösung zu finden, die aus dem direktem und dem reflektiertem Signal besteht. Der zugehörige Reflexionsfaktor ist eine algebraische Funktion der Bodenimpedanz, der Zeit und der räumlichen Koordinaten. Darauf aufbauend kann das Schallfeld, das von einer Linienquelle, die ein beliebig Zeitsignal abstrahlt, durch Faltung berechnet werden. Für ein Gauß-Signal wird das Faltungsintegral numerisch bestimmt. Für einen Rechteck-Impuls können analytische Lösungen in 2D und in 3D hergeleitet werden. Die Abweichungen von den numerisch gewonnenen Lösungen sind sehr klein. Die Kenntnis der 2D-Impulsantworten ermöglicht es, effektive Formulierungen einer akustischen Randelementemethode (BEM) im Zeitbereich über absorbierenden Böden zu gewinnen.

Oeff, Julius

• Quantitative, zeiteffiziente, winkel- und frequenzaufgelöste Analyse von Elektretwandlern im Hör- und Ultraschallbereich
  K. Bente, J. Oeff and M. Gaal
[Abstract]

Elektretwandler sind sensitive und immer verschleißresistentere Schallwandler, wodurch sie verbreitet Einsatz im Hör- und Ultraschallbereich finden. Geladene, zelluläre Polypropylen-Folien eignen sich besonders gut als Wandlermaterial aufgrund ihrer, verglichen mit Piezokompositen, hundertfach niedrigeren akustischen Impedanz bei gleichem piezoelektrischem Koeffizienten. Doch das winkel- und frequenzabhängige Verhalten der Wandler ist kaum untersucht und wenig quantifiziert. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass diese Folien eine schichtdickenabhängige Sensitivität zwischen 0.1 mV/Pa und 10 mV/Pa aufwiesen. Ein Maximum in der Sensitivität fand sich nahe ihrer mechanischen Resonanzfrequenz im Ultraschallbereich, aber auch im niederfrequenten Hörschallbereich. Darüber hinaus konnte die Winkelabhängigkeit der Sensitivität charakterisiert werden. Die Analyse konnte dabei zeiteffizient mit einem breitbandig emittierenden, thermoakustischen Wandler umgesetzt werden, sodass pro Winkel eine Messung für die Berechnung der Übertragungsfunktion des Wandlers genügte. Quantifiziert wurden die Ergebnisse durch das einmalige Vermessen des Schallfeldes des Emitters mittels Laser-Doppler-Vibrometrie. Mit den erzielten Ergebnissen wurde zum einen das komplexe Sensitivitätsverhalten der Wandler untersucht, aber auch eine grundlegende Methodik aufgezeigt, wie Wandler quantitativ, multivariat charakterisiert werden können. Winkel- und frequenzaufgelöste Sensitivitäten erlauben zum einen die Analyse der Anwendbarkeit der Wandler für sämtliche Einsatzgebiete, zum anderen stehen so Rückschlüsse über die mechanische Dynamik von Elektretfolien in Aussicht, da deren Sensitivität direkt mit ihrem Elastizitätsmodul skaliert.

Oetjen, Arne

• Spektrale Prominenz beeinflusst die Ausgeprägtheit psychoakustischer Empfindungsgrößen
  A. Oetjen, A. Lamichhane, M.A. Khan and S. van de Par
[Abstract]

Die wahrgenommene Ausgeprägtheit vieler psychoakustischer Empfindungsgrößen wie z.B. Rauigkeit, Impulshaftigkeit oder Schwankungsstärke hängt neben bestimmten Signalparametern auch vom Schalldruckpegel ab. Dies wurde in bisherigen Studien mit synthetischen Schallen untersucht und es wurden Modellvorstellungen zur Quantifizierung dieser Abhängigkeit entwickelt. Bei realen Geräuschen treten diese psychoakustischen Signalparameter jedoch oft nicht spektral isoliert auf, sondern sind oft in einem bestimmten Frequenzband ausgeprägt. Eine kleine Pegeländerung eines solchen Frequenzbands relativ zum benachbarten Band kann sehr großen Einfluss auf die Ausgeprägtheit einer Empfindungsgröße im Gesamtgeräusch haben. In diesem Fall wird die Ausgeprägtheit der Empfindungsgröße deutlich stärker vom Schalldruckpegel beeinflusst als es die Versuche mit synthetischen Geräuschen nahelegen. In einer Reihe von Hörversuchen wurden beispielsweise Modulationen nur auf ein bestimmtes Frequenzband in einem rosa Rauschen aufgeprägt. In einem nächsten Schritt wurde dann der Pegel des Frequenzbands leicht verändert. Diese Änderung der spektralen Prominenz des modulierten Bereichs bewirkte eine große Änderung der Empfindungsstärke der untersuchten Größen. Dieser Effekt lässt sich in vergleichbarer Form auch bei Fahrzeug- und anderen Umweltgeräuschen beobachten. Verschiedene Ansätze zur Interpretation der Hörversuchsdaten werden gezeigt und diskutiert.

Ohlenbusch, Mattes

• Evaluation of Speaker Localization methods for Vehicle Interior Applications
  M. Ohlenbusch, A. Volgenandt, S. Volke, C. Rollwage and J. Bitzer
[Abstract]

The recent advent of voice-controlled assistance systems and hands-free speakerphones in automobiles results in the necessity of acoustic speaker localization solutions adapted to vehicle interiors. Smart speaker solutions often employ beamforming as a preprocessing step, entailing the need for direction of arrival-information. A number of acoustic source localization algorithms have already been designed for a wide range of applications. While some of these approaches are based on digital signal processing, others rely on machine learning to compute estimates. Their respective practical performance in real environments, however, is often limited when facing various environmental factors, such as reverberation and directional noise. For the concrete scenario of in-car speaker localization, an analysis of existing methods is required. In this context, a number of current approaches will be evaluated against each other in terms of practical performance, using both simulated and real audio recordings. The result of this comparison gives an overview of challenges presented by in-car acoustic localization, as well as the advantages and drawbacks of learning-based approaches for real acoustic environments with known characteristics.

Olszewski, Dirk

• Optimiertes Tiefton-Lautsprechersystem für automobile Anwendungen
  D. Olszewski and W. Klippel
[Abstract]

Tieftonlautsprecher im Automobil sind dem intensiven Spannungsfeld zwischen akustischen Anforderungen, Designansprüchen und Bauraumbeschränkungen ausgesetzt: Auf der einen Seite wird eine hochperformante Bass- und Grundtonwiedergabe gefordert, welche entsprechende Anforderungen hinsichtlich Bauraum und Positionierung stellt. Auf der anderen Seite jedoch wird der geforderte Bauraum beschränkt durch Anforderungen benachbarter Einbauten, während die Einbauposition selbst zusätzlich durch Vorgaben des Interieur-Designs mitbestimmt wird. Die Summe dieser Anforderungen führt oft zu einer suboptimalen akustischen Performanz. In dieser Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, das mittels nichtlinearer adaptiver Regelung den verzerrungsarm nutzbaren Bereich der Membranauslenkung eines Lautsprecherchassis so erweitert, dass der Einsatz eines Chassis mit geringerer Membranfläche und geringerem benötigten Einbauvolumen bei Beibehaltung der akustischen Parameter ermöglicht. Gleichzeitig wird die Einbettung dieses Verfahrens in eine verteilte Systemarchitektur vorgestellt, welche eine effiziente Implementierung sowie eine flexible Integration in die Entertainment-Infrastruktur des Fahrzeugs ermöglicht. In Summe wird die Realisierung eines automobilen Tiefton-Lautsprechersystems ermöglicht, das aufgrund seiner reduzierten Bauraumanforderungen einen höheren Freiheitsgrad in seiner Positionierung erlaubt. Somit wird beispielsweise eine effiziente Ankopplung an raummoden-optimierten Arbeitspunkten ebenso ermöglicht wie die Höherpositionierung des Chassis im Sinne einer besseren Bühnenabbildung, wenn zusätzlich auch Mitteltonanteile wiedergegeben werden sollen.

Oshkai, Irina

• Softwaregestützte Entwicklung von Gestaltungskonzepten für Musikübungsräume
  I. Oshkai, S. Schwickert and M. Kob
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die Entwicklung von Gestaltungskonzepten für Übungsräume eines Musikinternats erläutert. Der Übungsraum stellt für die Kinder und Jugendliche, die über 4 Stunden täglich musizieren, ein Werkzeug zum erfolgreichen Lernen und Üben der musikalischen Inhalte dar. Er ist somit ein wesentlicher Einflussfaktor für die Persönlichkeitsbildung der begabten Jungstudierenden. Das besondere Augenmerkmal bei der Gestaltung der kleinen Übungsräume richtet sich auf das Zusammenspiel der Raumakustik und der Architektur, das ermöglicht, das Üben zu einem Ereignis für die Kinder zu machen. Die Gegenüberstellung und die Kombination der relevanten theoretischen Grundlagen der Raumakustik und der aus einer raumakustischen Analyse der Bestandsübungsräume der Musikhochschule gewonnen Kenntnisse führen zur begründeten Formulierung der optimalen akustischen Qualitätskriterien für die kleinen Übungsräume. Es werden die gestaltete Geometrie, Atmosphäre und Akustik der Räume des neugeplanten Musikinternats vorgestellt und anschließend die Ergebnisse der softwaregestützten Simulation der Raumakustik in Bezug auf Erfüllung der gestellten Anforderungen diskutiert.

Osterziel, Johannes

• Korrelation von Unterbodenblechschwingungen und Innenraumakustik
  J. Osterziel, A. Businger, M. Fritzsche and R. Lerch
[Abstract]

Durch die stetig steigende Lärmbelästigung, insbesondere durch den signifikanten Einfluss von Verkehrslärm, steigt das Bedürfnis nach akustischer Distanzierung und Separation. Bei Automobilen ist in den letzten Jahren vor allem im oberen Preissegment eine Entwicklung im Klangbild auszumachen. Die bei hohen Fahrgeschwindigkeiten dominierenden Umströmungsgeräusche wurden im hochfrequenten Bereich bereits so weit dezimiert, dass früher übertönte tieffrequente Geräusche primär in den Vordergrund rücken. Eine Ursache hierfür ist die Anregung flächiger Strukturen, wie sie beispielsweise bei Unterbodenblechen auftritt. Um die Gesamtschwingungen trotz lokal eingeschränkter Zugänglichkeit messtechnisch erfassen zu können ohne dabei weder die Strömung noch die Blechschwingung zu beeinflussen, müssen neue Ansätze verfolgt werden. Die bereits etablierte Methodik der Laser-Scanning-Vibrometrie wird im Windkanal S2A in Paris um ein Anwendungsfeld erweitert, da hier erstmals die Bleche eines Fahrzeugunterbodens durch Panzerglasscheiben abgescannt werden. Dieses neue Verfahren wurde mittels Beschleunigungssensoren validiert. Zudem wurden Korrelationen zwischen Blechschwingungen und Innenraumakustik hergestellt und dabei gezielt gewisse Randbedingungen modifiziert, um deren Auswirkungen wahrnehmen und interpretieren zu können. Ergebnisse zeigen, dass in bestimmten Frequenzbereichen Wechselwirkungen und Zusammenhänge zwischen Blechschwingungen und Innenraumakustik zu erkennen sind. Durch den Vergleich von Kohärenzen werden diese genauer erläutert. Darüber hinaus existieren von den Unterbodenblechschwingungen unabhängige Schallentstehungsmechanismen, deren Ursachen durch weitere Messungen ermittelt werden sollen.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Pedro, Marieke

• Vergleich der Ansätze von numerischer und experimenteller Bestimmung der Körperschallintensität an einfachen Strukturen sowie deren messtechnische Herausforderungen
  J. Bräunig, E. Hensel and M. Pedro
[Abstract]

Eine Reduktion der Schallemission technischer Strukturen kann beispielsweise durch systematische Beeinflussung der Körperschallübertragung effektiv realisiert werden. Passive Möglichkeiten stellen dabei Dämpfungsschichten oder Rippen dar. Für eine effektive Umsetzung dieser fertigungstechnisch aufwendigeren und gewichtsbringenden Maßnahmen sollte die Kenntnis über die Verteilung und Strömung der Körperschallenergie innerhalb des Bauteils möglichst mit hoher Auflösung von Ort und Intensität vorliegen. Dieser Beitrag vergleicht verschiedene Ansätze zur numerischen und experimentellen Bestimmung der Körperschallintensität, wobei der Schwerpunkt auf der Verarbeitung von Messdaten eines 3D-Laserscanning-Vibrometers und dem Abgleich mit einem Finite-Elemente-Modell liegt. Aufgrund der in den Vorarbeiten aufgetretenen messtechnischen Herausforderungen bezüglich Signal-Rausch-Abstand für die erfassten in-plane-Komponenten, werden Maßnahmen zur Verbesserung der Ergebnisgenauigkeit diskutiert. Der Vergleich der Methoden erfolgt zunächst am Beispiel einer einfachen Struktur, einer frei schwebenden dünne Platte, die von einem elektrodynamischen Shaker angeregt wird. Nach der Beschreibung und Diskussion der einzelnen Ansätze sowie der erzielten Ergebnisse wird ein Ausblick hin zur Analyse und Herausforderungen an komplexeren Körpern gegeben.

Peetz, Andreas

• DrumEverywhere - Ein augmented reality drumkit mit Pure Data
  S. Merchel, A. Peetz, S. Ankermann, V. Ridder and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Dieser Beitrag diskutiert das Konzept und die Implementierung eines Pure Data Patches zur Erstellung eines AR-Schlagzeugs. Als Schlagfläche soll dabei ein beliebiges reelles Objekt dienen, z.B. eine Tischplatte, ein Kleiderständer oder eine Teekanne. Mit Hilfe eines Sensors (z.B. eines Piezos) wird ein Vibrationssignal am Objekt gemessen. Aus diesem sollen mit geringer Latenz durch Merkmalsextraktion und -klassifikation verschiedene Anschlagsarten und/oder -positionen erkannt werden. Diesen können dann beliebige Klänge zugeordnet und über Kopfhörer oder Lautsprecher wiedergegeben werden. So lässt sich jeder physikalische Gegenstand in ein perkussives Musikinstrument verwandeln. Im Rahmen des Projektes wurde ein Prototyp entwickelt und getestet. Die Software gliedert sich im Wesentlichen in drei Abschnitte: die Anschlagserkennung, die Klassifizierung und die Berechnung der Anschlagsdynamik. Die entstandenen Patches werden unter einer Copyleft-Lizenz zusammen mit einer kurzen Dokumentation veröffentlicht, sodass sie von Interessierten ausprobiert und weiterentwickelt werden können.

Peissig, Jürgen

• A rhythmic synchronization service for music performances over distributed networks
  R. Hupke, L. Beyer, M. Nophut, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Verbundprojektes ”Live Interactive PMSE Services” (LIPS) werden am Institut für Kommunikationstechnik (IKT) neuartige interaktive Konzepte zur immersiven, audiovisuellen Verknüpfung von Live-Events an unterschiedlichen Orten untersucht. Um das Zusammenspiel von Musikern an entfernten Orten zu gewährleisten, werden am IKT unter anderem geeignete technologische Hilfestellungen zur musikalischen Spielsynchronisation entwickelt und analysiert.

Eine sogenannte Networked Music Performance (NMP) basiert auf einer Audio-Datenübertragung über IP-basierte Netze und weist in der Regel immer eine gewisse Latenz, Latenzschwankungen, eine begrenzte Bandbreite sowie Paketverluste auf. Eine der größten Herausforderungen beim gemeinsamen Musizieren über verteilte Netzwerke stellt dabei die Latenz dar. Während eine große Übertragungslatenz zur sukzessiven Verlangsamung des gemeinsamen Spieltempos führt, entsteht durch eine zu geringe Latenz eine Beschleunigung des gemeinsamen Spieltempos.

Im vorliegenden Beitrag werden bestehende technologische Hilfestellungen zur Spielsynchronisation in Bezug auf ihre Anwendbarkeit für unterschiedliche Anwendungsszenarien bewertet. Hierbei liegt der Fokus auf der Analyse der maximal möglichen Abweichungen der technischen Parameter sowie auf der Implementierung und Analyse einer beabsichtigten Spieltempoveränderung während des gemeinsamen Musizierens an unterschiedlichen Orten. Die im Rahmen des Projektes entstandene technologische Synchronisationshilfe wird vorgestellt und erste Ergebnisse der Evaluation werden präsentiert. Ein Ausblick auf das weitere Vorgehen der Untersuchungen durch Probandenversuche wird gegeben.

• On Wind Turbine Noisescape Reproduction for Perceptual Evaluation
  J. Bergner, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Sound field recordings and subsequent reproduction became more popular recently due to the availability of high quality microphone arrays and spatial audio reproduction technologies. Beside artistic applications and the creation of virtual acoustic environments, these developments also provide the ability to carry natural soundscapes from their original location to any appropriate reproduction laboratory. A possible application is the qualitative evaluation of noisy environments within perceptive studies where subjects are exposed to differing and different recorded or synthesized noisy soundscapes with the task of qualitative rating of relevant psychoacoustic categories as disturbance, annoyance, pleasantness and others. To retrieve valid findings it is mandatory that the reproduced sound in the lab is sufficiently accurate compared to the original soundscape or at least that the factors in question are not impaired by the production chain, i.e. preserving ecological validity. This work discusses technical requirements, issues and approaches of higher-order ambisonics recordings and reproduction of wind turbine noisescapes for perceptual studies. It includes practical investigations on the recording position, the microphone arrays in use, reduction of background and artifact sounds, binaural and ambisonics post-processing and the reproduction room itself. This work represents a contribution to the interdisciplinary research project WEA-Akzeptanz.

• Ansätze zur binauralen Erweiterung einer Algorithmik zur lästigkeitsbezogenen Analyse und Synthese der Schallemissionen von Windenergieanlagen
  S. Preihs, J. Bergner and J. Peissig
[Abstract]

Im Zuge des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projektes WEA-Akzeptanz werden in einer Kooperation verschiedener Institute der Leibniz Universität Hannover interdisziplinäre Ansätze zur Analyse und Modellierung der meteorologieabhängigen Ausbreitung akustischer Emissionen von Windenergieanlagen untersucht. Am Ende dieser Modellkette steht eine am Institut für Kommunikationstechnik zu entwickelnde objektivierte Abschätzung der Lästigkeit von akustischen Immissionen. Hierbei soll auch der Frage nachgegangen werden, inwiefern Effekte der binauralen Wahrnehmung einen Einfluss auf die empfundene Lästigkeit haben. Im Rahmen der Untersuchungen wurde daher in einem ersten Schritt ein bestehendes monaurales Signalverarbeitungsmodell analysiert und implementiert sowie um ein Modul zur Erfassung binauraler Wahrnehmungseigenschaften erweitert. Hierbei soll auf Basis einer in Oktavbändern erfolgenden blockbasierten Ermittlung interauraler Zeit- und Pegeldifferenzen sowie einer nachgeschalteten Korrelationsanalyse eine Aussage darüber gewonnen werden, zu welchem Grad periodische räumliche Fluktuationen im Schallsignal vorliegen, die einen Einfluss auf die wahrgenommene Lästigkeit haben könnten. In diesem Beitrag wird das Projekt einschließlich der durchgeführten Messkampagnen vorgestellt, das Modell zur Signalanalyse beschrieben und die verwendete Methodik zur Erweiterung für die Erfassungen binauraler Signaleigenschaften präsentiert. Es werden erste Ergebnisse der Analysen von, im Rahmen des Projektes entstandenen, binauralen Beispielaufnahmen gezeigt und ein Ausblick auf das weitere Vorgehen zur Abschätzung der globalen Lästigkeit gegeben.

• The Relative Influence of Reverberation at the Contralateral versus Ipsilateral Ear on Perceived Externalization of a Lateral Sound Source
  S. Li, R. Schlieper, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Reverberation is important to perceived externalization of headphone-reproduced virtual sound sources, especially the early reflection part. The result of a previous experiment demonstrated that the degree of externalization decreased substantially by reducing the amount of reverberation at the contralateral ear. In contrast, the perceived externalization changed slightly by removing the reverberation part in the ipsilateral ear signal. In that study, a one-second-long white noise was used as the stimulus, and the simulated virtual sound source was located at a distance of 1.7 m for an azimuth angle of 45^∘. However, it is still unknown whether or not this effect depends on the type of stimuli and sound-source distances, and how this effect changes as a source moves from lateral to frontal incidence angles. For these purposes, non-individual binaural room impulse responses (BRIRs) were measured for different azimuth angles and distances in a listening room. The amount of reverberation was reduced in BRIRs of either the contralateral or the ipsilateral ear. Such modified BRIRs were convolved with different stimuli, and subjects rated the degree of externalization of the binaurally rendered signals presented over headphones. The results are discussed in the present study.

• Verfahren zur Multikanal-Echokompensation in immersiv verknüpften Räumen
  M. Nophut, R. Hupke, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts ”LIPS - Live Interactive PMSE Services” arbeiten die Projektpartner aus Industrie und Forschung an einer immersiven audiovisuellen Verbindung zwischen entfernten Räumlichkeiten, die es Menschen erlauben soll in einer möglichst natürlichen Art und Weise miteinander kommunizieren und sogar musizieren zu können. Dazu werden die Schallquellen im einen Raum aufgenommen, die Signale mit geringer Latenz übertragen und im jeweils anderen Raum über ein Multikanal-Lautsprechersetup wiedergegeben. Eine bidirektionale akustische Verbindung von Räumen erzeugt jedoch eine Feedback-Schleife, die akustische Echos oder Rückkopplungen hervorruft. Um diesem Problem zu begegnen nutzen bestehende mono- und stereophonische Systeme häufig eine adaptive Echokompensation, die die akustischen Übertragungsfunktionen im Raum schätzt, um so die Echos der Lautsprechersignale aus den aufgenommenen Mikrofonsignalen herauszufiltern. Bei Mehrkanalsystemen ist dieses Problem aufgrund der Korrelation der Lautsprechersignale in der Regel nicht eindeutig lösbar. Mit wachsender Anzahl der Kanäle tritt dieses sogenannte ”Non-Uniqueness Problem” immer stärker zutage, was zu einer höheren Fehlanpassung der Schätzung führt. Eine vorgeschaltete Dekorrelation der Lautsprechersignale wirkt diesem Phänomen entgegen und führt zu einer Verbesserung der Schätzergebnisse. Dieser Beitrag stellt einige gängige Algorithmen und Methoden der Multikanal-Echokompensation vor und vergleicht deren Leistungsfähigkeit anhand von Simulationen mit Aufnahmen aus einem realitätsnahen Modellaufbau.

Petry, Nico

• Tieffrequenter Luftschall des Eisenbahnverkehrs in Wohnhäusern
  N. Petry and F. Kunz
[Abstract]

In diesem Beitrag werden die tieffrequenten Geräusche des Eisenbahnverkehrs für den Nachtzeitraum eingehender behandelt. Diese stellen neben den Erschütterungen eine der Hauptbelastungen der Anwohner dar. Für die Auswertung der tieffrequenten Geräusche wurde die DIN 45680 Entwurf (2013) verwendet. Das Verfahren wurde zusätzlich variiert, um der Charakteristik des Eisenbahnverkehrs gerecht zu werden. In allen 27 untersuchten Häusern wird der nächtliche Anhaltswerte A_O des Beiblatt 1 DIN 45680 Entwurf (2013) überschritten. Weiterhin liegen ca. 90% der Innenräume über nächtlichen Anhaltswert A_H. Die Variation des Verfahrens hat keine Auswirkungen auf die berechneten Überschreitungspegel. Bei der Befragung der Bahnanwohner zeigen die Kennwerte L_pC2% ähnliche Korrelationen mit der subjektiven Belastung wie die ermittelten Kenngröße H.

Philippen, Bernd

• Driving Sound Simulator – a Universal Tool in the Development Process
  B. Philippen
[Abstract]

Experience is more meaningful than looking at diagrams. It is easier to convince colleagues, management and non NVH experts if they can hear and feel the difference. A driving sound simulator is an interactive playback of binaural sounds and vibrations of powertrain, tire-road and wind noise for benchmark, target sound setting and decision-making-support. High costs, shorter development cycles and an increased number of derivatives are the reasons that car manufacturers are reducing the number of prototypes. A virtual prototype based on the combination of test data and CAE data using TPA can be experienced in a driving sound simulator to judge the sound quality as early as possible. Artificial engine sounds are played back in electric and hybrid vehicles using cabin loudspeakers to set emotions or give acoustic feedback. In a software-in-the-loop or hardware-in-the-loop approach the sound generating device can already be tuned in the simulator considering the masking noise by wind and tire-road noise. Another aspect is evaluating the sound of the future. Studies could be performed if passengers are more sensitive to noise while they relax during automated driving. This poster gives an overview of where a driving sound simulator benefits the development process.

Picker, Kevin

• Zum aktuellen Stand der Entwicklung primärer Schallleistungsquellen an der PTB
  K. Picker and V. Wittstock
[Abstract]

Die Schallleistung einer Schallquelle lässt sich aus verschiedenen akustischen Messgrößen bestimmen, z.B. aus dem Schalldruck oder der Schallintensität. Jedoch werden diese Messgrößen von der Messumgebung oder dem verwendeten Messverfahren beeinflusst, weshalb die daraus bestimmte Schallleistung nicht als vom Schallfeld unabhängig bezeichnet werden kann. Es soll daher ein Standard zur Rückführung der Größe realisiert werden, mit dem die tatsächliche Schallleistung bestimmt werden kann. Dieser Standard wird als primäres Schallnormal oder primäre Schallquelle bezeichnet. Im Rahmen eines kooperativen Projektes des European Metrology Research Programs (EMRP) wurden bereits mehrere Modelle der primären Schallquelle entwickelt und untersucht. Diese Forschungen beinhalteten den Vergleich von nach dem Hüllfächenverfahren ermittelter Schallleistung mit der Schallleistung, die aus der Schallschnelle der Quellenoberfläche mittels Rayleigh-Integral ermittelt wurde. Die Messungen der Schallschnelle erfolgten dabei mit einem Laser- Scanning-Vibrometer. Obwohl die bisherigen Ergebnisse der PTB-Quellen vielversprechend waren, sollen weitere Modelle entwickelt und vermessen werden. Unter anderem sollen Schwächen der Vorgängermodelle eventuell verbessert und der Einfluss des Signal-Rausch- Abstandes während der Messungen auf beide Messgrößen näher untersucht werden. Für letzteres wurde ein neues Messverfahren mit zugehörigem Messprogramm realisiert, welches zusammen mit den Messergebnissen der neueren Modelle des primären Schalllleistungsnormals vorgeführt werden soll.

Piepiorka, Joscha

• Numerische Simulation und Untersuchung des Strömungsschalls in einer Radialpumpe
  J. Piepiorka, O. Kranz, F.-H. Wurm and O. von Estorff
[Abstract]

Bei der Bewertung von neuen Produkten rücken die akustischen Eigenschaften immer weiter in den Vordergrund. Insbesondere für Pumpen in der Gebäudetechnik spielt die Akustik eine übergeordnete Rolle, was bedeutet, dass schon bei der Produktentwicklung Ursachen für die Schallentstehung sowie mögliche Beeinflussungsmöglichkeiten früh erkannt werden müssen. Zur Vorhersage werden vermehrt numerische Simulationen eingesetzt, wobei bisher nur begrenzte Möglichkeiten zur validen Berechnung der Flüssigkeits- und Luftschallabstrahlung von Pumpen bestehen. Im vorliegenden Beitrag werden erste Forschungsergebnisse eines AiF-Projektes vorgestellt. Am Beispiel einer im Betrieb befindlichen Radialpumpe wird der Strömungsschall modelliert und untersucht. Als Grundlage hierzu dienen numerische Strömungsergebnisse. Unter Verwendung eines hybriden Verfahrens wird, auf diesen aufbauend, die Schallentstehung simuliert. Aufgrund des geschlossenen und sehr kompakten Pumpengehäuses wird die Verfahrensklasse der Störungsansätze verwendet, sodass eine gültige Auftrennung der Zustandsgrößen detaillierte Einblicke ermöglicht. Hierbei werden zunächst die Druck- und Geschwindigkeitsfelder als anregende Quellen aufbereitet und es werden unterschiedliche Quellterme analysiert. Zudem werden die Einflüsse eines rotierenden Schaufelrades untersucht und schließlich wird das Schallfeld in der Pumpe simuliert. Abschließend erfolgt eine kritische Diskussion der ersten Ergebnisse und es wird ein Ausblick hinsichtlich des Projektziels gegeben.

Pies, Dan

• Wirkung der WEA-Geräusche auf den Menschen
  K. Pies, S.C. Martinez and D. Pies
[Abstract]

Windenergieanlagen tragen maßgeblich zur Umsetzung der Energiewende bei. Die durch diese Anlagen verursachten Geräusche führen nicht selten zu Beschwerden von Anwohnern, die sich belästigt fühlen. Neben der Höhe des Mittelungspegels und der spektralen Geräuschcharakteristik ist die Amplitudenmodulation (AM) eine wesentliche Größe zur Beschreibung der empfundenen Wirkung der Geräusche. Aktuelle Untersuchungen legen nahe, dass diese Wirkung der Geräuschimmissionen von WEA mittels logistischer Funktionen beschrieben werden kann. Im Rahmen des vorliegenden Beitrages wird aufbauend auf dieser Idee eine entsprechende Funktion hergeleitet und vorgestellt. Eingangsgrößen sind der Mittelungspegel sowie der messtechnisch erfasste und ausgewertete Parameter ”pAM5”, dessen Bestimmung und Berechnung in vorangegangenen Veröffentlichungen (DAGA 2018) beschrieben wurde. Die empirisch ermittelte Wirkungsfunktion wird anschließend mit einer Vielzahl von Hörbeispielen abgeglichen.

Pies, Kai

• Amplitudenmodulation (AM) bei Windenergieanlagen: Ausblick auf tieffrequente Geräuschanteile
  S.C. Martinez, F. Fennel and K. Pies
[Abstract]

Die Amplitudenmodulation (AM) der Geräusche von Windenergieanlagen ist international Gegenstand von schalltechnischen Untersuchungen. Eine Beurteilung im Bereich von tiefen Frequenzen steht jedoch noch aus. Dies ist spätestens dann der Fall, wenn Innenpegel direkt oder indirekt zur Beurteilung gehören. Einige Verfahren zur Ermittlung der AM von WEA gehen methodisch von Kurzzeitmessungen von z.B. 10 Sekunden Dauer aus. Es ist einleuchtend, dass es mit Hilfe von kurzen Messzeiten schwer möglich ist bei tiefen Frequenzen, bereits unter 100 - 125 Hz, die AM-Breite ausreichend genau zu bestimmen. Mit dem AM-Verfahren, dass bereits bei der DAGA 2017 (Kiel) und der DAGA 2018 (München) vorgestellt wurde, lässt sich statistisch bei tiefen Frequenzen die AM-Schwankungsbreite gut bestimmen, da die Mittelungszeiten relativ groß sind. Im Prinzip lässt sich das o.a. Auswerteverfahren, wenn erforderlich, auch für Schallpegelmessungen im Inneren von Gebäuden anwenden. In diesem Beitrag wird die Auswertung von AM aus vorliegenden Messdaten von einer einzelnen WEA und von Windparks im Freien vorgestellt, wobei Terzbandspektren von 10 Hz bis 2 kHz analysiert werden - also nicht nur die Gesamtpegel. Die unterschiedlichen Strukturen der AM im Bereich über und unter 200 Hz werden diskutiert. Auf die Ursachen der Unterschiede seitens der Geräuschemission wird eingegangen.

• Wirkung der WEA-Geräusche auf den Menschen
  K. Pies, S.C. Martinez and D. Pies
[Abstract]

Windenergieanlagen tragen maßgeblich zur Umsetzung der Energiewende bei. Die durch diese Anlagen verursachten Geräusche führen nicht selten zu Beschwerden von Anwohnern, die sich belästigt fühlen. Neben der Höhe des Mittelungspegels und der spektralen Geräuschcharakteristik ist die Amplitudenmodulation (AM) eine wesentliche Größe zur Beschreibung der empfundenen Wirkung der Geräusche. Aktuelle Untersuchungen legen nahe, dass diese Wirkung der Geräuschimmissionen von WEA mittels logistischer Funktionen beschrieben werden kann. Im Rahmen des vorliegenden Beitrages wird aufbauend auf dieser Idee eine entsprechende Funktion hergeleitet und vorgestellt. Eingangsgrößen sind der Mittelungspegel sowie der messtechnisch erfasste und ausgewertete Parameter ”pAM5”, dessen Bestimmung und Berechnung in vorangegangenen Veröffentlichungen (DAGA 2018) beschrieben wurde. Die empirisch ermittelte Wirkungsfunktion wird anschließend mit einer Vielzahl von Hörbeispielen abgeglichen.

Pinnekamp, Burkhard

• Methoden zur Steifigkeitsmodellierung von Evolventenverzahnungen
  A. Beinstingel, M. Heider, B. Pinnekamp and S. Marburg
[Abstract]

Das Schwingungs- und Geräuschverhalten von Zahnradgetrieben ist ein wesentliches Qualitätsmerkmal. Dabei stellt der Zahneingriff eine signifikante Anregungsquelle dar. Die Weiterleitung in Form von Körperschall bis zur Gehäuseoberfläche bedingt letztendlich die maßgebliche Luftschallemission. Eine systematische Optimierung des Geräuschverhaltens erfolgt vorzugsweise im frühen Entwicklungsstadium. Aus diesem Grund ist es wichtig, einen virtuellen Prototyp zu besitzen, der in der Lage ist die komplexen Wechselwirkungen im Transferpfad abzubilden. Das ermöglicht eine realistische Bewertung und zielführende Verbesserung des akustischen Verhaltens. Der Steifigkeitsmodellierung des Zahnkontaktes kommt hierbei besondere Bedeutung zu. Diverse Modellierungstechniken sind Gegenstand dieses Vortrags.

Piorr, Detlef

• Windenergieanlagen und WHO-Umgebungslärm-Leitlinien
  D. Piorr
[Abstract]

Am 10.10.2018 berichteten die Medien unter der Überschrift wie ”Lärm von Windturbinen kann krank machen” über die am gleichen Tag von der WHO vorgestellten ”Leitlinien für Umgebungslärm für die Europäische Region”. In der Meldung wird ausgeführt: ”Windenergieanlagen machen Lärm, und der sollte nach einer neuen Richtlinie der Weltgesundheitsorganisation (WHO) durchschnittlich 45 Dezibel tagsüber nicht überschreiten. ,Lärm von Windenergieanlagen oberhalb dieses Wertes ist mit schädlichen gesundheitlichen Auswirkungen verbundenë, heißt es in dem WHO-Bericht.” In Deutschland dürfen die Geräusche Windenergieanlagen nach der TA Lärm auf Allgemeine Wohngebiete mit einem Beurteilungspegel von 55 Dezibel tagsüber und von 40 Dezibel nachts, auf Dorfgebiete mit 60 dB(A) tags und 45 dB(A) nachts einwirken. Ist also mit der WHO-Empfehlung ein höheres Schutzniveau vor den Geräuschimmissionen von Windenergieanlagen verknüpft als dasjenige, welches in Deutschland bei Einhaltung der Richtwerte der TA Lärm gegeben ist?

Pirch, Polina

• Ermittlung der Schalldämm-Maße im tiefen Frequenzbereich nach EN ISO 10140 im Vergleich zum Diagonalverfahren
  P. Pirch and B. Nusser
[Abstract]

In der Fachwelt steigt der Bedarf nach einem Messverfahren, welches zuverlässig die Schalldämm-Maße von Bauteilen ab 50 Hz liefert. Die übliche Messmethode nach EN ISO 10140-2 führt in einem modalen Schallfeld, welches im normativen bauakustischen Prüfstand bis 200 Hz herrschen kann, zu einer Überschätzung der Schalldämmwerte im tiefen Frequenzbereich. Im Gegensatz hierzu kann das Diagonalverfahren eingesetzt werden, bei welchem festgelegte Messpositionen entlang einer Raumdiagonale verwendet werden. Hierdurch wird der Einfluss des modalen Schallfeldes reduziert. Die vorliegende Untersuchung vergleicht die Messergebnisse nach EN ISO 10140-2 und dem Diagonalverfahren. Um die Tauglichkeit der ausgewählten Messdiagonale zu beurteilen, wurde die aus dem Diagonalverfahren gewonnenen mittleren Schalldruckpegel mit dem Raum-Pegelmittelwert aus einer Rastermessung verglichen. Für die angestellten Methodenvergleiche wurden verschiedenen Wand- und Deckenbauteile untersucht. Es zeigt sich, dass das bewertete Schalldämm-Maß Rw (ab 100 Hz) mit einer Differenz von bis zu 2 dB nur gering von der Messmethode beeinflusst wird. Der Kennwert Rw+Ctr,50-3150, welcher die tiefen Frequenzen ab 50 Hz mitberücksichtigt, zeigt je nach Bauteil hingegen Unterschiede zwischen den Messmethoden von bis zu 5 dB. Ebenso ausgeprägte Differenzen wurden beim Vergleich der Trittschallpegel aus den beiden Messmethoden ermittelt, was im Beitrag ebenfalls gezeigt wird.

• Entwicklung einer automatisierten Schallfeldabtastung für bauakustische Untersuchungen im Frequenzbereich unter 400 Hz
  P. Pirch, B. Nusser and S. Pirch
[Abstract]

Für die Messung der Schalldämmung von Bauteilen nach EN ISO 10140 werden mindestens fünf feststehende Mikrofonpositionen (oder ein bewegtes Mikrofon) im Sende- und Empfangsraum gefordert. Entsprechend dem informativen Anhang A derselben Norm wird für die Messung im tiefen Frequenzbereich (allgemein unter 400 Hz und speziell unter 100 Hz) empfohlen die Anzahl an Mikrofonpositionen zu erhöhen. Diese Empfehlung resultiert aus dem modalen Schallfeld, welches bei den üblichen Prüfraumabmessungen bereits unter 400 Hz entstehen kann und somit zu einer erhöhten Unsicherheit bei der Ermittlung des mittleren Schalldruckpegels führt. Durch die Verwendung einer größeren Anzahl an Mikrofonpositionen kann der mittlere Schalldruckpegel bei modalen Schallfeldern zuverlässiger ermittelt werden. Entsprechend Anhang A werden deshalb mindestens sechs Mikrofonpositionen für Messungen im tiefen Frequenzbereich empfohlen.

Im gegenständlichen Beitrag wird die Entwicklung einer automatisierten Schallfeldabtastung in Prüfräumen für bauakustische Untersuchungen vorgestellt. Mit Hilfe der entwickelten Automatisierung können die Schalldruckpegel in den Prüfräumen in einem beliebigen Raster, d.h. mit einer nahezu beliebigen Anzahl an Mikrofonpositionen, ohne Nutzereingriff ermittelt werden. Im Beitrag wird auch gezeigt, dass durch die erhöhte Anzahl an Mikrofonpositionen die Zuverlässigkeit des mittleren Schalldruckpegels für Bauteiluntersuchungen im Frequenzbereich unter 400 Hz deutlich erhöht wird.

Pirch, Sebastian

• Entwicklung einer automatisierten Schallfeldabtastung für bauakustische Untersuchungen im Frequenzbereich unter 400 Hz
  P. Pirch, B. Nusser and S. Pirch
[Abstract]

Für die Messung der Schalldämmung von Bauteilen nach EN ISO 10140 werden mindestens fünf feststehende Mikrofonpositionen (oder ein bewegtes Mikrofon) im Sende- und Empfangsraum gefordert. Entsprechend dem informativen Anhang A derselben Norm wird für die Messung im tiefen Frequenzbereich (allgemein unter 400 Hz und speziell unter 100 Hz) empfohlen die Anzahl an Mikrofonpositionen zu erhöhen. Diese Empfehlung resultiert aus dem modalen Schallfeld, welches bei den üblichen Prüfraumabmessungen bereits unter 400 Hz entstehen kann und somit zu einer erhöhten Unsicherheit bei der Ermittlung des mittleren Schalldruckpegels führt. Durch die Verwendung einer größeren Anzahl an Mikrofonpositionen kann der mittlere Schalldruckpegel bei modalen Schallfeldern zuverlässiger ermittelt werden. Entsprechend Anhang A werden deshalb mindestens sechs Mikrofonpositionen für Messungen im tiefen Frequenzbereich empfohlen.

Im gegenständlichen Beitrag wird die Entwicklung einer automatisierten Schallfeldabtastung in Prüfräumen für bauakustische Untersuchungen vorgestellt. Mit Hilfe der entwickelten Automatisierung können die Schalldruckpegel in den Prüfräumen in einem beliebigen Raster, d.h. mit einer nahezu beliebigen Anzahl an Mikrofonpositionen, ohne Nutzereingriff ermittelt werden. Im Beitrag wird auch gezeigt, dass durch die erhöhte Anzahl an Mikrofonpositionen die Zuverlässigkeit des mittleren Schalldruckpegels für Bauteiluntersuchungen im Frequenzbereich unter 400 Hz deutlich erhöht wird.

Pischinger, Stefan

• Trennung, Zuordnung und psychoakustische Bewertung von Fahrzeuginnengeräuschen
  F. Doleschal, C. Schumann, J. Verhey and S. Pischinger
[Abstract]

Zur automatisierten Detektion von Störgeräuschen im Fahrzeuginnenraum werden Techniken der Mustererkennung herangezogen. So ermöglichen Bildverarbeitungsalgorithmen die Detektion und Extraktion von tonhaltigen Motorkomponentengeräuschen. Mittels der segmentweisen Schwellwertanwendung auf das Amplitudenspektrum werden effektiv geschlossene Linienstrukturen im Amplitudenspektrum erfasst. Neben auffälligen Motorordnungen können so auch motordrehzahlunabhängige Geräuschphänomene (z.B. das Turboladerheulen) automatisiert getrennt werden. Impulshaltige Störgeräusche werden aufgrund der zeitlich ausgeprägten Wiederholrate mittels der nicht-negativen Matrixfaktorisierung detektiert. Die extrahierten Störgeräusche werden anschließend mittels zuvor trainierter Klassifikatoren Motorkomponenten zugeordnet. Anschließend wird die Angenehmheit des Gesamtgeräuschs sowie der einzelnen Geräuschkomponenten durch ein psychoakustisches Modell ermittelt, welches auf einer multiplen linearen Regression basiert. Dabei dienen berechnete psychoakustische Parameter als Prädiktoren (z.B. Lautheit nach DIN 45631, Schärfe nach DIN 45692). Die Schätzung der Prädiktoren erfolgt durch Vergleich mit den experimentell erhobenen Angenehmheitswerten. Diese wurden mit einer Kategorienskala abgefragt, die sich an die kategoriale Lautheitsskalierung (z.B. ”sehr angenehm”) anlehnt. Die Hörbarkeit der einzelnen Komponenten wird mit Hilfe eines auditorischen Verdeckungsmodells betrachtet: Die Abschätzung der Mithörschwelle erfolgt durch Simulation eines typischen psychoakustischen Verdeckungsexperiments, wobei das Modell als virtuelle Versuchsperson agiert. Somit können Komponenten, deren Pegel unter der jeweiligen Mithörschwelle liegt, erkannt und für die Bewertung der Angenehmheit vernachlässigt werden.

• Entwicklung eines Analysewerkzeugs zur Erkennung und Bewertung von störenden Geräuschanteilen im Fahrzeuginnenraum
  C. Schumann, F. Doleschal, S. Pischinger and J. Verhey
[Abstract]

Neben optischen und haptischen Kriterien beeinflusst das Fahrzeuginnengeräusch stark den empfundenen Qualitätseindruck. Insbesondere separat wahrnehmbare Störgeräuschanteile werden häufig mit einer unzureichenden Produktqualität verbunden, weshalb diese Anteile im Gesamtgeräusch gezielt reduziert werden sollen. Da die akustische Optimierung ein zeit- und kostenintensiver Prozess ist, wurde ein Analysewerkzeug zur automatisierten Erkennung und Zuordnung von tonhaltigen und impulshaltigen Störgeräuschkomponenten entwickelt, das diesen Prozess gezielt unterstützt.

Die Geräuschtrennung in einzelne Fragmente erfolgt mit Hilfe der nichtnegativen Matrixfaktorisierung sowie mittels Methoden aus der Bildverarbeitung. Die Fragmente werden dann anhand ihrer zeitlichen Korrelation und anderen Parametern zusammengefasst und durch Klassifikatoren den verursachenden Motorkomponenten zugeordnet.

Das Programm bewertet darüber hinaus auf Basis einer Metrik aus Empfindungsgrößen die Angenehmheit jeder einzelnen Geräuschkomponente sowie die des Gesamtgeräusches. Neben den psychoakustischen Empfindungsgrößen wird ebenfalls die auditorische Verdeckung berücksichtigt, d.h. inwieweit Komponenten oberhalb ihrer Mithörschwelle liegen.

Anhand von Beispielen wird die Analyse vorgestellt und zudem gezeigt wie sie es ermöglicht, neben der Charakterisierung bestehender Geräusche auch einzelne Komponentengeräusche variabel gewichtet zu neuen Zielgeräuschen zu synthetisieren und diese wiederum bzgl. der Angenehmheit zu analysieren.

Pischler, Oliver

• Laboruntersuchungen zur Bewertung der Geräuschminderung durch verschiedene Leiterseiltechnologien für Höchstspannungsfreileitungen
  B. Schröder, S. Möllenbeck, A. Gravelmann, S. Steevens, P. Sames, A. Lingenau, O. Pischler and U. Schichler
[Abstract]

In diesem Beitrag werden verschiedene Möglichkeiten dargestellt, um die Schallemissionen durch Koronageräusche an Leiterseilen von Höchstspannungsfreileitungen zu mindern.

Wahrnehmbare Geräusche an Freileitungen können in seltenen Fällen bei entsprechenden Witterungsbedingungen durch sogenannte Koronaentladungen auftreten. Grund hierfür sind die an Höchstspannungsfreileitungen vorhandenen elektrischen Felder. Während die elektrische Feldstärke am Boden einige Kilovolt pro Meter beträgt, nimmt sie in Richtung der Leiterseile bis auf einige Kilovolt pro Zentimeter an deren Oberfläche zu. Bestehen nun zusätzlich Unebenheiten an der Oberfläche der Leiter (Wassertropfen, Beschädigungen, Schmutzteilchen etc.), so können diese in deren Nähe das elektrische Feld zusätzlich erhöhen. Erreicht die Feldstärke einen bestimmten Schwellenwert, kommt es in bis zu einigen cm Entfernung zur Leiterseiloberfläche zu Entladungen, die sich durch ein Knistern und bedingt durch Ionenbewegungen gelegentlich auch als Brummen bemerkbar machen.

Im Laborversuch werden verschiedene technische Lösungen zur Minderung der Geräuschentwicklung mit Hilfe akustischer Messungen bewertet. Hierbei werden insbesondere verschiedene Oberflächenbehandlungen zur Veränderung des Benetzungsverhaltens, eine Vergrößerung des Leiterseildurchmessers zur Verringerung der elektrischen Randfeldstärke und der Einsatz eines verkleinerten Bündeldurchmessers betrachtet.

Piscoya, Rafael

• Realisierung der Richtcharakteristik komplexer Multipole
  R. Piscoya and M. Ochmann
[Abstract]

”Komplexe Multipole” sind Strahler mit Quellpositionen, die einen imaginären Anteil besitzen. Sie sind auch Lösungen der Helmholtz-Gleichung, aber ihre Richtcharakteristiken unterscheiden sich von denen ihrer reellen Gegenstücke. Wenn rq die komplexe Quellposition bezeichnet, weist der Strahler eine ausgeprägte Abstrahlung in einer durch Im(rq) festgelegten Richtung auf. Das Maß der Fokussierung hängt vom Betrag von Im(rq) ab. Ein Lautsprecher in einer Box verhält sich bei tiefen Frequenzen wie ein Monopol, ein Lautsprecher ohne Box wie ein Dipol und eine Stimmgabel wie ein longitudinaler Quadrupol. Komplexe Multipole dagegen haben keine einfache physikalische Entsprechung, da sie rein mathematische Konstruktionen sind. In dieser Arbeit wird das von komplexen Multipolen abgestrahlte Schallfeld durch eine Anordnung von Lautsprechern nachgebildet, deren Amplituden so bestimmt werden, dass die Richtcharakteristik des Multipols wiedergegeben wird. Zur Bestimmung der Amplituden der einzelnen Lautsprecher wird eine Kombination aus der Randelementemethode (BEM) und der Ersatzstrahlermethode (ESM) verwendet. Mit Hilfe der BEM ermittelt man die Übertragungsfunktion jedes einzelnen Lautsprechers und mit Hilfe der ESM seine Amplitude durch Minimierung der Fehler in vorgegebenen Kontrollpunkten.

Plangger, Stefan

• Rechtsfragen bei Baulärm in der Praxis
  S. Plangger
[Abstract]

Einzelne Problembereiche bei der Anwendung der AVV Baulärm und mögliche Lösungen sollen anhand von Praxis- und Rechtsfällen dargestellt werden. Dies sind unter anderem Fragen der Gebietszuordnung, Maßnahmen nach der AVV Baulärm, Zu- und Abschläge vom Richtwert.

Hintergrund: Baulärm ist ein aktuelles rechtliches Problem. Bereits 2011 hatte der VGH Kassel eine Stadt zum Einschreiten gegen Baulärm verpflichtet, Aktenzeichen 9 B 1111/11. Ein Jahr später hat dann das Bundesverwaltungsgericht ausdrücklich die verschiedentlich angezweifelte Weitergeltung und ausschließliche Anwendbarkeit der AVV Baulärm von 1970 bestätigt, Entscheidung vom 10.07.2012, Aktenzeichen 7 A 11/11. Seither findet die AVV Baulärm wieder vermehrt in der Rechtspraxis Beachtung.

Pörschmann, Christoph

• Development of a 7th Order Spherical Microphone Array for Spatial Audio Recording
  D.T. Dziwis, T. Lübeck, J.M. Arend and C. Pörschmann
[Abstract]

The increased research in spatial audio processing and technical achievements in mixed reality systems created a demand for appropriate microphone arrays to record and reproduce immersive spatial audio. Current findings in research show that high order spherical microphone arrays can be a good choice for an adequate reproduction, but unfortunately, they are barely available. Our own investigations on sound field decomposition for binaural rendering revealed that a 7th order rigid-sphere microphone array with the size of an average human head and 86 microphones arranged according to a Lebev grid provides good perceptual results. As there is simply no real-time microphone array matching these specific requirements, we developed one within the scope of a current research project. This work describes the development of such a microphone array as an open-source hardware project using components that are easy to access and produce in order to increase the availability of spherical microphone arrays for research and media production. The array is composed of Sennheiser KE14 electret condenser microphones, 3D printable body components, and standard peripheral audio devices. Subsequently, we present a first technical evaluation concerning functionality and applicability for sound field decomposition.

• HMD-based Virtual Environments for Localization Experiments
  T. Lübeck, J.M. Arend and C. Pörschmann
[Abstract]

Research on virtual acoustic environments (VAEs) has gained more and more interest in the last decades. In this context, VAEs have become an accepted research tool for performing psychoacoustic experiments. However, such experiments were often carried out under varying conditions. There were differences in the VAE systems, in the method of reporting the participant’s judgments, or in the statistical measures. This work presents an approach for performing listening experiments in head-mounted display (HMD)-based virtual reality (VR) systems. The experiment was developed in Unity 3D and is therefore easy to implement with standard VR hardware in any laboratory. This allows reproducibility and transparency of future investigations. To conduct sound localization studies using the VR system, we implemented a new pointing method for localization and distance estimation experiments. In an HMD-based virtual environment, the participants have to move a pointer to the perceived position of the auditory event using a VR controller. This enables judgments in any direction and distance. To evaluate our new method, we compared it with the established finger- and head-pointing methods in a first VR listening experiment. In addition to the localization performance, we also examined effects like the comfort for the participants or the speed of judgment.

• Synthesis of Near-Field HRTFs by Directional Equalization of Far-Field Datasets
  J.M. Arend and C. Pörschmann
[Abstract]

HRTFs are virtually independent of sound source distance in the far field, but vary significantly in the near field. The change of an HRTF when a sound source shifts in distance can be described by a distance variation function (DVF). To synthesize near-field HRTFs, it is a common method to apply DVFs to far-field HRTFs. In this study, we present a modified version of our recently proposed method for spatial upsampling of sparse HRTF datasets. The approach is based on a spectral equalization of the sparse HRTF dataset with a directional rigid sphere transfer function (STF), spatial upsampling of this dataset by an inverse spherical harmonics transform on a dense grid, and a spectral de-equalization of the processed dataset with the same STF. In the modified implementation, near-field HRTFs can be synthesized by applying a STF for a point source in the near field as the de-equalization function instead of a STF for a plane wave in the far field. The method is pretty similar to the DVF method, but has the advantage that parallax effects can be appropriately considered. To evaluate our approach, we compare synthesized near-field HRTFs to measured ones, focusing on binaural cues and spectral characteristics.

• A Method for Spatial Upsampling of Directivity Patterns of Human Speakers by Directional Equalization
  C. Pörschmann and J.M. Arend
[Abstract]

Directivity patterns of human speakers are required for various applications in virtual acoustics. They can either be measured sequentially for an arbitrary number of directions or simultaneously using a surrounding microphone array. In the latter, the resolution of the directivity pattern is limited by the number of array microphones, and appropriate spatial upsampling is required, for example by interpolation in the spherical harmonics (SH) domain. However, as the number of measured directions limits the maximal accessible SH order, the SH-transformed directivity pattern shows restricted spatial resolution and suffers from order-truncation errors. Recently, we presented a method for spatial upsampling of sparse head-related transfer function (HRTF) sets. The approach bases on a spectral division (equalization) of the sparse HRTF set with a simplified model of a human head, spatial upsampling of the equalized set by an inverse spherical harmonics transform on a dense grid, and a spectral multiplication (de-equalization) with the same head model. Now we apply this method to human speaker directivity measurements to reduce the spatial complexity of the SH-transformed directivity patterns. Based on measurements of a dummy head with integrated mouth simulator, we evaluate the approach and compare it to a reference measured on a dense grid.

Pomberger, Hannes

• Evaluating out-of-head localization of a dry source from the front reproduced with cue-preserving headphones
  H. Pomberger, A. Sontacchi, M. Frank, R. Höldrich, T. Gmeiner and M. Lucchi
[Abstract]

Sources from the frontal direction are still particularly challenging in binaural reproduction, as there are virtually no interaural time- and level differences. The perceived image of a binaural reproduction typically suffers from a vertical mislocalization and in-head localization. In the literature, different reasons for this problem can be found: the lack of individual spectral pinna-cues as well as missing room information. Even for a frontal position, a real sound source in an anechoic environment is typically localized clearly outside of the head. However, without any room information there are virtually no distance cues and the distance is not adequately perceived. Room information significantly supports distance perception and consequently externalization, however, it cannot provoke out-of-head localization by itself. Within this work, we investigate dry reproduction of frontal sources by a new headphone system. This new headphone contains additional tiny loudspeakers, which create similar individual spectral pinna-cues as a source from the frontal position. This is supported by dummy head measurements. A listening experiment is conducted in which the new headphone system is compared to existing approaches in terms of out-of-head localization, vertical localization and coloration. A loudspeaker in an anechoic room acts as reference stimulus.

Pondrom, Perceval

• Schwingungsbasierte Nanogeneratoren mit Parallel-Tunnel-Ferroelektreten
  P. Pondrom, X. Zhang, G.M. Sessler, X. Ma and M. Kupnik
[Abstract]

Im vorliegenden Beitrag werden Ferroelektret-Nanogeneratoren (FENG) vorgestellt. FENG lassen sich in die Kategorie der Piezoelektret-Energy-Harvester einordnen. Die in FENG verwendeten Parallel-Tunnel-Ferroelektrete (oder -Piezoelektrete) bestehen aus Sandwichstrukturen aus Fluoropolymerfolien und weisen im Unterschied zu Ferroelektreten aus zellularem Polypropylen einen starken transversalen Piezoeffekt auf. Piezoelektrische Spannungskonstanten g31 im Bereich von 3 Vm/N wurden gemessen, die im Vergleich zu den herkömmlichen piezoelektrischen Materialien PZT oder PVDF sehr hohe Werte darstellen. Die hohe Flexibilität, die geringe Masse und die kleinen Abmessungen von Parallel-Tunnel-Ferroelektreten ermöglichen ihren Einsatz als Nano- und Mikrosensoren oder Nanogeneratoren. Die im vorliegenden Beitrag vorgestellten FENG bestehen jeweils aus einem länglichen Piezoelektretstreifen, der an beiden Enden einer U-förmigen Halterung eingespannt ist und in dessen Mitte eine seismische Masse befestigt ist. Bei einer Beschleunigung von 1 g (g = 9,81 m/s²) und einer seismischen Masse von 0,3 g wird eine Leistung von 108 µW bei einer Resonanzfrequenz von 57 Hz generiert. Wenn man die geringe seismische Masse betrachtet, übertrifft dies deutlich die in der Literatur mit Piezoelektret-Energy-Harvestern zuvor vorgestellten Ergebnisse und ist vergleichbar mit den besten Ergebnissen mit gängigen piezoelektrischen Energy-Harvestern. Die Untersuchung von alternativen Anordnungen lässt eine weitere Verbesserung der generierten Leistung erwarten.

Ponschab, Michael

• Berechnung der vollständigen Dispersionscharakteristik von abstrahlenden Lambwellen mittels Variablentransformation
  D.A. Kiefer, M. Ponschab and S.J. Rupitsch
[Abstract]

Entlang einer Platte können sich unterschiedliche geführte mechanische Wellen ausbreiten, darunter sogenannte Lambwellen. Grenzt ein Fluid an die Platte an, so ändern sich im Allgemeinen die Ausbreitungseigenschaften dieser Wellen erheblich. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Energie von der Platte in das Fluid übergeht und dort eine akustische Welle anregt. Für Anwendungen ist häufig die Interaktion zwischen Platte und Fluid maßgeblich. Diese Interaktion kann als abstrahlende Lambwelle modelliert werden und führt zu einem nichtlinearen Eigenwertproblem, welches aus numerischer Sicht schwer zu lösen ist. In diesem Beitrag wird eine Variablentransformation vorgestellt, die das Problem auf ein polynomielles Eigenwertproblem zurückführt. Dies erleichtert das Lösen, da polynomielle Eigenwertprobleme durch Überführen in einen höherdimensionalen Zustandsraum als lineares Eigenwertproblem aufgefasst werden können. Für Letztere existieren hoch effiziente und robuste numerische Lösungsmethoden, die somit nach Anwenden der vorgeschlagenen Transformationen direkt zur Berechnung von abstrahlenden Lambwellen eingesetzt werden können. Im Gegensatz zu konventionellen Nullstellensuchverfahren findet die vorgestellte Methode zuverlässig alle Moden der fluidbelasteten Platte. Wie die resultierenden Dispersionskurven zeigen, können sich die Lösungen erheblich von denen der freien Platte unterscheiden. Die Ergebnisse wurden mit anderen Berechnungen verglichen und zeigen eine sehr gute Übereinstimmung.

• Berechnung der Auswirkung mechanischer Spannungen auf die Ausbreitung von Lamb-Wellen
  M. Ponschab, D.A. Kiefer and S.J. Rupitsch
[Abstract]

Mechanische Spannungen in einem Festkörper beeinflussen die Ausbreitung elastischer Wellen. Dieser nichtlineare Effekt wird als Akustoelastizität bezeichnet und wurde für Volumenwellen ausführlich behandelt. Seit einigen Jahren wird auch die Auswirkung auf die Ausbreitung geführter Wellen in üblicherweise eine Methode zur Nullstellensuche oder eine Finite-Elemente-Methode eingesetzt. Ein alternativer numerischer Ansatz zur Berechnung der Dispersion von Lamb-Wellen basiert auf der spektralen Kollokationsmethode. Dieses Verfahren konvergiert schneller als die anderen Methoden und ist unkompliziert zu implementieren. In diesem Beitrag werden geführte Wellen in einer mechanisch vorgespannten Platte modelliert und mittels spektraler Kollokationsmethode berechnet. Die resultierenden Änderungen der Phasen- und Gruppengeschwindigkeit stimmen sehr gut mit Literaturergebnissen überein und werden erörtert. Spannungsgradienten über die Plattendicke, wie sie beispielsweise durch Biegemomente hervorgerufen werden, bereiten bei der Modellierung Schwierigkeiten. Solche Spannungsgradienten wurden bisher durch Schichten mit homogener Spannung angenähert, wodurch Gradiententerme in den zugrunde liegenden Gleichungen vernachlässigt wurden. Wie der Einfluss von Biegemomenten auf die Wellenausbreitung einer Platte ohne diese Vereinfachung mit Hilfe der spektralen Kollokation berechnet werden kann, wird ebenfalls in diesem Beitrag vorgestellt.

Poschen, Silvia

• Acoustic Performance Testing of ANC Headsets
  A. Sethi, S. Poschen and F. Kettler
[Abstract]

Active Noise Cancelling (ANC) headsets are quite popular today. They isolate the wearer from disturbing, tiring acoustic environment or workplaces and provide high music or speech playback quality at the same time. Additional features, such as talk-through capability, allow almost normal conversation with other persons in the vicinity of the user. These devices em-ploy very sophisticated signal processing which cannot be comprehensively characterized by noise attenuation or SNR improvement. The effectiveness of attenuation in non-stationary scenarios, the ANC influence on music playback, the perceptibility of the users own voice as well as conversational aspects (such as echo coupling between loudspeaker and microphone, microphone sensitivity, when linked via Bluetooth® to a mobile phone in an active phone call,...) are further parameters influencing the overall quality for the user. A set of acoustic performance tests is discussed, distinguishing the different use cases. Test results compare existing solutions on the market.

Potchinkov, Alexander

• Multitonmeßtechnik für Akustik und Elektroakustik in drei exemplarischen Anwendungen
  A. Potchinkov
[Abstract]

Messungen von Frequenzbereichseigenschaften akustischer und elektroakustischer Systeme mit Multitonsignalen sind schon seit einigen Jahren Stand der Technik. Multitonmessungen sind wegen ihrer innewohnenden Parallelität gegenüber Eintonmessungen hocheffizient und wegen ihrer an System- oder Auswertungseigenschaften anpassbarer Amplitudencharakteristik universell. Sie sind aber wegen nicht ohne weiteres separierbarer Intermodulationsartefakte bei den schwach nichtlinearen Systemen der Technik problematisch. Multitonsignale sind technisch bei vertretbarem Aufwand nur mit digitaler Signalverabeitung möglich und sowohl hinsichtlich ihrer Erzeugung als auch ihrer Auswertung mit der DFT, d.h. periodische Signale im Zeit- und im Frequenzbereich mit gleichen Folgenlängen, verbunden. In diesem Beitrag werden drei exemplarische Anwendungen angesprochen, die Messung von MIMO-Systemen mit disjunkten Multitonsignalen, die aus einem günstigen Referenzsignal abgeleitet werden, Multitonsignale als verbesserte Alternativen zu farbigen Rauschsignalen und eine iterative Technik, die Phasenrandomisation, zur Unterdrückung der o.g. in einem Schritt nicht separierbaren Intermodulationsartefakte.

Prager, Jens

• Entwicklung eines Ultraschallrohrsensors auf Basis phononischer Kristalle
  P. Wasmer, J. Bulling and J. Prager
[Abstract]

Die Messung von Flüssigkeitskonzentrationen in Rohrsystemen ist von großem Interesse für viele unterschiedliche Anwendungen. Die meisten Messsysteme sind jedoch nicht in der Lage, die Flüssigkeit direkt im Rohr zu untersuchen und es muss eine zusätzliche Vorrichtung, wie z.B. einem Bypass, angebracht werden, welche den Kontakt zwischen Flüssigkeit und Sensor ermöglicht. Um den Einbauaufwand gering zu halten und die Strömungseigenschaften des Rohres nicht zu beeinflussen, wird ein neuartiges Messsystem entwickelt, welches als Teil der Rohrwand ausgeführt werden kann. Dieses neuartige System ist angelehnt an die Idee der phononischen Kristallen (PnK). PnK’s bestehen im Allgemeinen aus einem Matrixmaterial, in welchem Streuzentren periodisch angeordnet sind. Dies führt beim Eintreffen einer akustischen Welle in definierten Frequenz-bereichen, sogenannter Bandlücken, zu zunehmender destruktiven Interferenz. Wird innerhalb einer solchen Bandlücke durch Einbringen einer flüssigkeitsgefüllten Kavität ein Resonanzverhalten erzeugt, kann dies genutzt werden, um die Flüssigkeit zu analysieren. Im Rahmen von Voruntersuchung wird zunächst das akustische Verhalten des PnK’s, welcher für die Sensorentwicklung genutzt werden soll, unter Vernachlässigung der Flüssigkeit ausführlich untersucht. Hierbei werden zunächst die Bandlücken ermittelt und das Übertragungsverhalten betrachtet. Dieses wird im Anschluss experimentell überprüft. Hierzu werden neben herkömmlichen Fertigungsverfahren auch additive Verfahren zur Herstellung der Proben genutzt.

• Bestimmung der Rissgeometrie bei der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung mit geführten Wellen
  J. Bulling and J. Prager
[Abstract]

In der zerstörungsfreien Prüfung werden in zunehmendem Maße geführte Ultraschallwellen zur Lokalisation von Fehlstellen genutzt. Geführte Ultraschallwellen zeichnen sich dadurch aus, dass sie große Distanzen innerhalb des zu prüfenden Bauteiles zurücklegen können. Das Ultraschallwellenfeld setzt sich dabei aus verschieden Moden zusammen. Etablierte Prüfverfahren mit geführten Wellen ermitteln häufig nur die Position der Fehlstelle, wobei die Laufzeiten der reflektierten Signale ausgewertet wird. Modenumwandlung bleibt dabei zumeist unberücksichtigt. Die Charakterisierung der Fehlstelle, z.B. hinsichtlich der Länge eines Risses, ist dagegen herausfordernd. Aussagekräftige Zusammenhänge zwischen der Dimension oder Geometrie der Fehlstelle und ihrer Interaktion mit der Ultraschallwelle zu finden, ist Teil aktueller Forschung. Insbesondere eine Betrachtung der Moden höherer Ordnung und deren Amplitudenverhältnisse kann beim Aufspüren dieser Zusammenhänge hilfreich sein. Im Beitrag werden zunächst die Zusammenhänge zwischen den beiden fundamentalen Moden in einer isotropen Platte und der Länge eines Risses untersucht. Aus den Ergebnissen wird ein inverses Verfahren motiviert. Ein Algorithmus wird vorgestellt, der die Risslänge im Modell solange variiert, bis er die modalen Zusammenhänge einer Vorgabe oder einer Messung rekonstruiert. Die eingesetzte Scaled Boundary Finite Element Method ermöglicht dabei eine sehr kurze Rechenzeit in jeden Optimierungsschritt. Zusätzlich ermöglicht die Methode eine Auswertung der modalen Zusammenhänge ohne Postprocessing, was die Rechenzeiten weiter verkürzt.

Preihs, Stephan

• A rhythmic synchronization service for music performances over distributed networks
  R. Hupke, L. Beyer, M. Nophut, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des Verbundprojektes ”Live Interactive PMSE Services” (LIPS) werden am Institut für Kommunikationstechnik (IKT) neuartige interaktive Konzepte zur immersiven, audiovisuellen Verknüpfung von Live-Events an unterschiedlichen Orten untersucht. Um das Zusammenspiel von Musikern an entfernten Orten zu gewährleisten, werden am IKT unter anderem geeignete technologische Hilfestellungen zur musikalischen Spielsynchronisation entwickelt und analysiert.

Eine sogenannte Networked Music Performance (NMP) basiert auf einer Audio-Datenübertragung über IP-basierte Netze und weist in der Regel immer eine gewisse Latenz, Latenzschwankungen, eine begrenzte Bandbreite sowie Paketverluste auf. Eine der größten Herausforderungen beim gemeinsamen Musizieren über verteilte Netzwerke stellt dabei die Latenz dar. Während eine große Übertragungslatenz zur sukzessiven Verlangsamung des gemeinsamen Spieltempos führt, entsteht durch eine zu geringe Latenz eine Beschleunigung des gemeinsamen Spieltempos.

Im vorliegenden Beitrag werden bestehende technologische Hilfestellungen zur Spielsynchronisation in Bezug auf ihre Anwendbarkeit für unterschiedliche Anwendungsszenarien bewertet. Hierbei liegt der Fokus auf der Analyse der maximal möglichen Abweichungen der technischen Parameter sowie auf der Implementierung und Analyse einer beabsichtigten Spieltempoveränderung während des gemeinsamen Musizierens an unterschiedlichen Orten. Die im Rahmen des Projektes entstandene technologische Synchronisationshilfe wird vorgestellt und erste Ergebnisse der Evaluation werden präsentiert. Ein Ausblick auf das weitere Vorgehen der Untersuchungen durch Probandenversuche wird gegeben.

• On Wind Turbine Noisescape Reproduction for Perceptual Evaluation
  J. Bergner, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Sound field recordings and subsequent reproduction became more popular recently due to the availability of high quality microphone arrays and spatial audio reproduction technologies. Beside artistic applications and the creation of virtual acoustic environments, these developments also provide the ability to carry natural soundscapes from their original location to any appropriate reproduction laboratory. A possible application is the qualitative evaluation of noisy environments within perceptive studies where subjects are exposed to differing and different recorded or synthesized noisy soundscapes with the task of qualitative rating of relevant psychoacoustic categories as disturbance, annoyance, pleasantness and others. To retrieve valid findings it is mandatory that the reproduced sound in the lab is sufficiently accurate compared to the original soundscape or at least that the factors in question are not impaired by the production chain, i.e. preserving ecological validity. This work discusses technical requirements, issues and approaches of higher-order ambisonics recordings and reproduction of wind turbine noisescapes for perceptual studies. It includes practical investigations on the recording position, the microphone arrays in use, reduction of background and artifact sounds, binaural and ambisonics post-processing and the reproduction room itself. This work represents a contribution to the interdisciplinary research project WEA-Akzeptanz.

• Ansätze zur binauralen Erweiterung einer Algorithmik zur lästigkeitsbezogenen Analyse und Synthese der Schallemissionen von Windenergieanlagen
  S. Preihs, J. Bergner and J. Peissig
[Abstract]

Im Zuge des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projektes WEA-Akzeptanz werden in einer Kooperation verschiedener Institute der Leibniz Universität Hannover interdisziplinäre Ansätze zur Analyse und Modellierung der meteorologieabhängigen Ausbreitung akustischer Emissionen von Windenergieanlagen untersucht. Am Ende dieser Modellkette steht eine am Institut für Kommunikationstechnik zu entwickelnde objektivierte Abschätzung der Lästigkeit von akustischen Immissionen. Hierbei soll auch der Frage nachgegangen werden, inwiefern Effekte der binauralen Wahrnehmung einen Einfluss auf die empfundene Lästigkeit haben. Im Rahmen der Untersuchungen wurde daher in einem ersten Schritt ein bestehendes monaurales Signalverarbeitungsmodell analysiert und implementiert sowie um ein Modul zur Erfassung binauraler Wahrnehmungseigenschaften erweitert. Hierbei soll auf Basis einer in Oktavbändern erfolgenden blockbasierten Ermittlung interauraler Zeit- und Pegeldifferenzen sowie einer nachgeschalteten Korrelationsanalyse eine Aussage darüber gewonnen werden, zu welchem Grad periodische räumliche Fluktuationen im Schallsignal vorliegen, die einen Einfluss auf die wahrgenommene Lästigkeit haben könnten. In diesem Beitrag wird das Projekt einschließlich der durchgeführten Messkampagnen vorgestellt, das Modell zur Signalanalyse beschrieben und die verwendete Methodik zur Erweiterung für die Erfassungen binauraler Signaleigenschaften präsentiert. Es werden erste Ergebnisse der Analysen von, im Rahmen des Projektes entstandenen, binauralen Beispielaufnahmen gezeigt und ein Ausblick auf das weitere Vorgehen zur Abschätzung der globalen Lästigkeit gegeben.

• The Relative Influence of Reverberation at the Contralateral versus Ipsilateral Ear on Perceived Externalization of a Lateral Sound Source
  S. Li, R. Schlieper, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Reverberation is important to perceived externalization of headphone-reproduced virtual sound sources, especially the early reflection part. The result of a previous experiment demonstrated that the degree of externalization decreased substantially by reducing the amount of reverberation at the contralateral ear. In contrast, the perceived externalization changed slightly by removing the reverberation part in the ipsilateral ear signal. In that study, a one-second-long white noise was used as the stimulus, and the simulated virtual sound source was located at a distance of 1.7 m for an azimuth angle of 45^∘. However, it is still unknown whether or not this effect depends on the type of stimuli and sound-source distances, and how this effect changes as a source moves from lateral to frontal incidence angles. For these purposes, non-individual binaural room impulse responses (BRIRs) were measured for different azimuth angles and distances in a listening room. The amount of reverberation was reduced in BRIRs of either the contralateral or the ipsilateral ear. Such modified BRIRs were convolved with different stimuli, and subjects rated the degree of externalization of the binaurally rendered signals presented over headphones. The results are discussed in the present study.

• Verfahren zur Multikanal-Echokompensation in immersiv verknüpften Räumen
  M. Nophut, R. Hupke, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts ”LIPS - Live Interactive PMSE Services” arbeiten die Projektpartner aus Industrie und Forschung an einer immersiven audiovisuellen Verbindung zwischen entfernten Räumlichkeiten, die es Menschen erlauben soll in einer möglichst natürlichen Art und Weise miteinander kommunizieren und sogar musizieren zu können. Dazu werden die Schallquellen im einen Raum aufgenommen, die Signale mit geringer Latenz übertragen und im jeweils anderen Raum über ein Multikanal-Lautsprechersetup wiedergegeben. Eine bidirektionale akustische Verbindung von Räumen erzeugt jedoch eine Feedback-Schleife, die akustische Echos oder Rückkopplungen hervorruft. Um diesem Problem zu begegnen nutzen bestehende mono- und stereophonische Systeme häufig eine adaptive Echokompensation, die die akustischen Übertragungsfunktionen im Raum schätzt, um so die Echos der Lautsprechersignale aus den aufgenommenen Mikrofonsignalen herauszufiltern. Bei Mehrkanalsystemen ist dieses Problem aufgrund der Korrelation der Lautsprechersignale in der Regel nicht eindeutig lösbar. Mit wachsender Anzahl der Kanäle tritt dieses sogenannte ”Non-Uniqueness Problem” immer stärker zutage, was zu einer höheren Fehlanpassung der Schätzung führt. Eine vorgeschaltete Dekorrelation der Lautsprechersignale wirkt diesem Phänomen entgegen und führt zu einer Verbesserung der Schätzergebnisse. Dieser Beitrag stellt einige gängige Algorithmen und Methoden der Multikanal-Echokompensation vor und vergleicht deren Leistungsfähigkeit anhand von Simulationen mit Aufnahmen aus einem realitätsnahen Modellaufbau.

Presti, Jacqueline

• Entwicklung einer akustischen Kamera für die zerstörungsfreie Prüfung im Ultraschallfrequenzbereich
  U. Rabe, A. Movahed, T. Waschkies, J. Presti, N. Dengiz, B. Valeske and O. Jäckel
[Abstract]

Bisherige akustische Kameras und Beamformingsysteme sind für den Bereich des Hör-schalls bis zu einer Frequenz von 20 kHz oder wenig mehr ausgelegt. Im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen der GFaI e.V., dem Fraunhofer IZFP und weiteren Indust-rie- und Forschungspartnern soll ein Beamformingsystem für den Ultraschallbereich für Frequenzen bis 500 kHz entwickelt werden, das im Gegensatz zu bislang existierenden Systemen mit aktiver Anregung auch rein passiv nutzbar ist. Ein solches System eröffnet völlig neue Anwendungsbereiche im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung von Kompo-nenten- und Bauteilen sowie für die Materialcharakterisierung, da viele technische Gerä-te und Systeme auch im Ultraschallbereich signifikante Schallemissionen aufweisen. Im Rahmen dieses Beitrags wird erläutert, wie die einzelnen Komponenten des Gesamtsys-tems, d.h. Sensoren, Elektronik und die Datenerfassung an den erweiterten Frequenz-bereich angepasst werden sollen. Im IZFP wurden in Form von Simulationen und mit Hilfe eines synthetischen Arrays Voruntersuchungen zum Beamforming im Ultraschall-bereich durchgeführt. Ferner wurden piezoelektrische Sensoren für das Ultraschall-Beamformingsystem konzipiert, aufgebaut und charakterisiert. Diese Ergebnisse werden vorgestellt.

Preuss, Simone

• Numerische Analyse der Schallabstrahlung eines Ultraschallwandlers für die Auswahl geeigneter Schwingungsmoden in einem Optimierungsprozess
  S. Preuss, J. Henneberg, A. Gerlach and S. Marburg
[Abstract]

Schallwandler mit resonantem Betriebspunkt im Ultraschallbereich werden heutzutage in verschiedenen Industriezweigen eingesetzt. Neben der Medizin- und Automatisierungstechnik finden Ultraschallsensoren auch Anwendung bei Fahrerassistenzsystemen. Derartige Sensoren werden durch ihre Arbeitsfrequenz und die zugehörige Betriebsschwingungsform charakterisiert. Bei Betrieb des Sensors wird die gewünschte Betriebsschwingungsform angeregt und so das an den Anwendungsfall angepasste Schallfeld erzeugt. Bei der Sensorentwicklung ist demzufolge ein sorgfältiger Entwurf der strukturdynamischen Eigenschaften und die nachfolgende Beurteilung der zugeordneten Schallabstrahlung erforderlich.

Dieses Poster präsentiert ein numerisches Verfahren zur Untersuchung und gezielten Auswahl der Betriebsmoden. Im Rahmen einer Parameterstudie werden hierbei verschiedene Betriebsschwingungsformen eines vereinfachten Systemmodells hinsichtlich ihrer Abstrahlcharakteristik untersucht. Besondere Aufmerksamkeit gilt der Ausbildung von Einbrüchen oder Nebenkeulen als bedeutende Störfaktoren bei der Schallabstrahlung. Für die Berechnung der Schallabstrahlung im Ultraschallbereich wird das Rayleigh-Integral verwendet. Dieses Berechnungsmodell bietet neben einer deutlichen Rechenzeiteinsparung gegenüber der klassischen Luftschall-Körperschall-Simulation den Vorteil, durch Variation der Bezugsgeometrie genannte Störeinflüsse näher untersuchen zu können. Weiterführend wird zur Identifikation der gewünschten Mode das Modal-Assurance-Criterion hinzugezogen. Hierbei wird die dominante Mode für den Betriebsfall mit einer Soll-Eigenschwingungsform verglichen. Abschließend werden die Vorteile der Rayleigh-Berechnung und MAC-Wert-Analyse hinsichtlich einer Automatisierung der numerischen Sensorentwicklung herausgearbeitet. Es wird beispielhaft ein Workflow für die automatisierte strukturdynamische und akustische Auslegung eines Ultraschallsensors präsentiert.

Probst, Judith

• Akustische Charakterisierung eines gemittelten Vokaltraktmodells basierend auf den MRT-Daten professioneller Tenöre
  J. Probst, A. Lodermeyer, M. Echternach, S. Kniesburges and S. Becker
[Abstract]

Für die Formung von Stimme ist der menschliche Vokaltrakt verantwortlich. Durch seine Resonatoreigenschaften filtert er das von der Stimmlippenschwingung induzierte Rohsignal und erzeugt so, je seiner nach Form, die unterschiedlichen Laute der menschlichen Stimme. Um den Einfluss des Vokaltrakts auf die Stimmgebung zu untersuchen, werden seine akustischen Eigenschaften charakterisiert. Basierend auf den Daten bildgebender Verfahren konnten so bereits unterschiedliche Laute in numerischen und experimentellen Modellen nachgebildet werden. Bedingt durch die Geometriegewinnung mittels bildgebender Verfahren liegen jedoch nur individuelle Datensätze und somit auch Modelle individueller Vokaltrakte vor. Um den Einfluss des Vokaltrakts auf die Fluid-Struktur-Akustik-Interaktion der Phonation zu untersuchen, ist jedoch ein Modell nötig, das keine starken individuellen Einflüsse aufweist. Dies wird durch eine Mittelung über sechs vereinfachte individuelle Vokaltraktgeometrien basierend auf den MRT-Aufnahmen professioneller Tenöre realisiert. Die akustischen Eigenschaften des erzeugten Modells werden dann in einem experimentellen Aufbau mit künstlichen Stimmlippen untersucht. Die Validierung des Modells anhand von Gesangsaufnahmen der Tenöre zeigt, dass die akustischen Eigenschaften und der vorgegebene Vokalklang reproduziert werden. Der vorgestellte gemittelte Vokaltrakt ist also dazu geeignet, in zukünftigen, detaillierteren Untersuchungen den Einfluss des Vokaltrakts auf die Phonation zu ergründen.

Probst, Wolfgang

• Berechnung von Mehrfachbeugung bei großen Entfernungen mit strahlbasierten Näherungsverfahren
  W. Probst
[Abstract]

Im Rahmen der Lärmkartierung nach der Europäischen Umgebungslärmrichtlinie ist es oft erforderlich, auch die von weit entfernten Quellen verursachten Schallimmissionen zu berechnen. Dies hat sich vor allem dann als problematisch erwiesen, wenn die direkte Sichtverbindung in bebauten Gebieten blockiert ist und aufgrund von ausbreitungsgünstigen meteorologischen Bedingungen mit strahlbasierten Näherungsverfahren wie dem französischen Verfahren NMPB 2008 nach unten gekrümmte Strahlverläufe zu berücksichtigen sind. Die in diesem Verfahren festgeschriebene Methodik, die auch im Verfahren CNOSSOS-EU:2015 zur Umsetzung der Europäischen Umgebungslärmrichtlinie übernommen worden ist, führt in vielen Fällen bei Einfügung weiterer Gebäude in das Gebiet zwischen Quelle und Immissionspunkt zu einer Erhöhung der berechneten Schalldruckpegel. Der Grund für derartig unplausible Ergebnisse liegt in einer aus physikalischen Gründen ungeeigneten Übertragung des sogenannten ”Gummibandverfahrens” auf die genannten ausbreitungsgünstigen meteorologischen Bedingungen. Zur Behebung dieses Mangels wurde ein Verbesserungsvorschlag mit einer logischen und physikalisch plausiblen Erweiterung des genannten Gummibandverfahrens auf derartig gekrümmte Schallstrahlen erarbeitet. Das Verfahren wird erläutert und die mit ihm erzielten Verbesserungen werden an praktischen Beispielen demonstriert.

Püschel, Dirk

• Binaural Reproduction of Signals captured in a reverberant Room with a Virtual Artificial Head
  M. Fallahi, M. Hansen, S. Doclo, S. van de Par, D. Püschel and M. Blau
[Abstract]

As an alternative to conventional artificial heads, a microphone array-based filter-and-sum beamformer, referred to as Virtual Artificial Head (VAH), can be used to synthesize the directivity patterns of individual HRTFs (Rasumow et al. JAES 2017). Fallahi et al. (DAGA 2017/18) proposed to calculate the beamformer filter coefficients by solving a constrained optimization problem, i.e. by minimizing a narrowband least-squares cost function subject to constraints on the spectral magnitude synthesis error and the mean White Noise Gain. So far, this method has been evaluated only for simulated microphone arrays in free-field conditions. Results showed that, when choosing a proper array topology and appropriately defined constraints, the VAH perceptually outperforms classical artificial heads for music content in the horizontal plane (Fallahi et al. AES/Tokyo 2018) with regard to overall audio quality. In this contribution, real recordings were performed with a prototype VAH in a reverberant environment, where sensor noise and positional stability of the microphones come into play, and reflections from azimuths and elevations different from those of the source(s) are present. It is investigated to which extent the parameters and constraints within the optimization problem need to be modified in order to achieve a perceptually convincing binaural sound reproduction.

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Quandt, Eckhard

• Vergleich verschiedener piezoelektrischer Dünnschichtsensoren für SONAR-Anwendungen
  A. Namenas, H. Lewitz, J. Abshagen, E. Quandt and G. Schmidt
[Abstract]

Im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen dem Lehrstuhl für digitale Signalverarbeitung, dem Lehrstuhl für Anorganische Funktionsmaterialien und in Kooperation mit der Wehrtechnischen Dienststelle 71 der Bundeswehr wurden Wasserschallmessungen von piezoelektrischen Dünnschichtsensoren analysiert. Die verwendeten Sensoren unterschieden sich nach Art der verwendeten piezoelektrischen Materialien (AlN, AlScN und PZT). Die Flächengröße der aktiven Schicht war ebenfalls variabel. Als Referenz wurden Aufnahmen von Hydrophonen TC4050 von Reson verwendet. In einem definierten Messablauf wurden die Dünnschichtsensoren und Referenzhydrophone mit CW- bzw. LFM-Pulsen der Dauer 20 ms bzw. 500 ms im Vorbeifahren aus unterschiedlichen Entfernungen und Einfallswinkeln im Sognefjord, Norwegen, beschallt. Bei den gewonnenen Aufnahmen wurde eine SNR-Schätzung durchgeführt. Durch zusätzliche Abschätzung der interferierenden Signale und der Rauschanteile in nutzsignalfreien Zeitbereichen bei Referenzhydrophonen und Dünnschichtsensoren konnte die Robustheit der Frequenzgangschätzung der Sensoren verbessert werden. SNR-technisch unterlagen alle Dünnschichtsensoren den Referezhydrophonen. Eine gute Performance zeigten die AlN- und die AlScN- Sensoren dennoch. Die PZT-Sensoren wiesen geringstes SNR auf. Die betragsmäßige Frequenzgangschätzung anhand der Aufnahmen von LFM-Pulsen mit zusätzlicher Mittelung über alle Pings ergab für Sensoren gleicher Art ähnliche Verläufe.

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Rabe, Ute

• Entwicklung einer akustischen Kamera für die zerstörungsfreie Prüfung im Ultraschallfrequenzbereich
  U. Rabe, A. Movahed, T. Waschkies, J. Presti, N. Dengiz, B. Valeske and O. Jäckel
[Abstract]

Bisherige akustische Kameras und Beamformingsysteme sind für den Bereich des Hör-schalls bis zu einer Frequenz von 20 kHz oder wenig mehr ausgelegt. Im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen der GFaI e.V., dem Fraunhofer IZFP und weiteren Indust-rie- und Forschungspartnern soll ein Beamformingsystem für den Ultraschallbereich für Frequenzen bis 500 kHz entwickelt werden, das im Gegensatz zu bislang existierenden Systemen mit aktiver Anregung auch rein passiv nutzbar ist. Ein solches System eröffnet völlig neue Anwendungsbereiche im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung von Kompo-nenten- und Bauteilen sowie für die Materialcharakterisierung, da viele technische Gerä-te und Systeme auch im Ultraschallbereich signifikante Schallemissionen aufweisen. Im Rahmen dieses Beitrags wird erläutert, wie die einzelnen Komponenten des Gesamtsys-tems, d.h. Sensoren, Elektronik und die Datenerfassung an den erweiterten Frequenz-bereich angepasst werden sollen. Im IZFP wurden in Form von Simulationen und mit Hilfe eines synthetischen Arrays Voruntersuchungen zum Beamforming im Ultraschall-bereich durchgeführt. Ferner wurden piezoelektrische Sensoren für das Ultraschall-Beamformingsystem konzipiert, aufgebaut und charakterisiert. Diese Ergebnisse werden vorgestellt.

Rabenstein, Rudolf

• Physical Modeling of Vibrating Plates
  M. Schäfer, M. Werner and R. Rabenstein
[Abstract]

Die Modellierung von Plattengleichungen der Elastizitätstheorie ist von großem Interesse für die Klangsynthese von Musikinstrumenten. Ein möglichst genaues Modell bietet die Grundlage für die Beschreibung von Xylophonen, Glockenspielen oder Hallplatten. Hierbei erfordert die Herleitung eines Modells eine physikalisch korrekte Beschreibung des Schwingungsverhaltens und eine geeignete numerische Modellierungsmethode. Das dynamische Schwingungsverhalten von Platten kann durch die zeitliche und örtliche Veränderung physikalischer Größen wie Auslenkung, Moment und Beschleunigung beschrieben werden. Systeme dieser Art werden durch partielle Differentialgleichungen beschrieben und im Sinne der Systemtheorie als dynamische mehrdimensionale Systeme betrachtet. Für die numerische Modellierung wird die Funktionaltransformationsmethode (FTM) verwendet. Die Methode basiert auf der Entwicklung eines örtlichen Differentialoperators in einen Satz geeigneter bi-orthogonaler Eigenfunktionen, deren Eigenwerte die einzelnen Schwingungsmoden der Platte darstellen. Das Ergebnis ist ein analytisches Simulationsmodell für die schwingende Platte. Es kann verwendet werden um einen echtzeitfähigen Algorithmus zur Klangsynthese herzuleiten. Eine Formulierung der Lösung in einer mehrdimensionalen Zustandsraumdarstellung erlaubt die Veränderung des Randverhaltens durch Rückkopplungsstrukturen aus der Regelungstechnik. Der Beitrag erklärt die mathematischen Grundlagen, beschreibt den Simulationsalgorithmus und erläutert das Ergebnis durch Klangbeispiele.

Rabl, Hans-Peter

• Measures to Address the Dissonance Perception of Multiple Tonal Components in Sounds
  A. Rieger, C. Mühlbauer, R. Weber and H.-P. Rabl
[Abstract]

As tonal components let increase the annoyance of sounds significantly, characterizing them adequately is a major task in the process of analysis. Thereby especially multi-tone complexes raise new issues. As example, in a musical kind of view it is well known that different tone pitches sounding simultaneously can either cause a harmonious or inharmonious sound event depending on the spectral composition. By taking this into account, it seems quite possible that the perception of dissonance/consonance could have an influence on annoyance perception, too. In established analysis concepts the assessment of single tones by the metric tonality is already realized but it is found that no consideration is made of the sensations differently composed tone-complexes elicit. A hearing test was set up composed of different dyads and triads. Subjects had to rate sounds on their dissonance and annoyance perception. The purpose of this assessment was the evaluation of the subject’s understanding for dissonance and annoyance and the interdependence of both. In a following step dissonance and annoyance models of the literature were aligned to the test’s results regarding significant correlations.

• Entwicklung einer empirischen Formel zur Bewertung der Tickergeräuschanteile von Motorgeräuschen
  S. Schneider, J. Hots, T. Luft, H. Rottengruber, J. Verhey and H.-P. Rabl
[Abstract]

Der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs wird beim Kauf eines Pkw stetig relevanter. Dabei nimmt die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates eine Schlüsselrolle ein. Durch das Auftreten einzelner Störgeräusche, bzw. deren Ausprägung, wird jene Geräuschqualität negativ beeinflusst. Diese Störgeräusche gilt es im Rahmen der Fahrzeugentwicklung weiter zu optimieren, wobei die Identifikation und Bewertung störender Geräuschanteile am Motorgesamtgeräusch (bspw. Injektoren und Hochdruckpumpe) Voraussetzungen für eine effektive Akustikoptimierung sind. Ferner können diese Geräuschphänomene anschließend den zu verursachenden Bauteilen zugeordnet werden. Vor allem die impulshaltigen Geräuschkomponenten, speziell das ”Tickern”, werden als besonders lästig eingestuft, weswegen dieser Beitrag darauf abzielt, die tickernden Geräuschanteile aus dem Gesamtgeräusch zu analysieren und zu bewerten. Dazu werden vorab am Beispiel eines Diesel- sowie Ottomotors jene psychoakustischen Größen im Rahmen einer Signalanalyse, bspw. Kurzzeit-FFT, untersucht, welche das Tickergeräusch in ihrer Gesamtheit am ehesten beschreiben können. Es stellte sich heraus, dass die Impulshaltigkeit, die Lautheit sowie die Schärfe den subjektiven Eindruck am besten wiedergeben können. Mithilfe dieser drei Größen ist es möglich eine empirische Formel zu entwickeln, welche die tickernden Geräuschanteile in ihrer Intensität in Grenzen einstufen kann. Wie auch bei anderen psychoakustischen Bewertungsskalen wird die Benotung von 1 (sehr tickernd) bis 10 (nicht tickernd) vorgenommen.

• Akustische Analyse und Optimierung von mechatronischen Kraftstoffeinspritzsystemen
  C. Mühlbauer, H.-P. Rabl and H. Rottengruber
[Abstract]

Die kontinuierlich strenger werdende Abgasgesetzgebung und der politische und gesellschaftliche Ruf nach ressourcenschonenden Fahrzeugen zwingt die Automobilindustrie innovative, hochpräzise und komplexe mechatronische Regel- und Steuersysteme für den Fahrzeugantrieb zu entwickeln. Einer Zunahme der Präzision dieser mechatronischen Komponenten geht für gewöhnlich auch einer Zunahme der Strukturanregung und damit einer Erhöhung des Störgeräusches einher. Das durch das Einspritzsystem verursachte Tickern weist im Vergleich zum Restmotorgeräusch zwar einen relativ niedrigen Schalldruckpegel auf, wirkt durch den impulsartigen und hochfrequenten Charakter aber qualitativ minderwertig. Um die Geräuschqualität von Einspritzsystemen isoliert zu untersuchen, wurde ein Systemprüfstand entwickelt, der die Körper- und Luftschallabstrahlung des Einspritzsystems in seriennaher Konfiguration abbildet. Der Fokus dieses Beitrags liegt auf der akustischen Vermessung von Hochdruck-Injektoren für direkteinspritzende Ottomotoren in kritischen Betriebsbereichen und der Optimierung der Geräuschabstrahlung durch geeignete aktive Maßnahmen. Im Anschluss werden die Auswirkungen der Optimierungsmaßnahmen im Systembetrieb bezüglich Einspritzratenverlauf und Schwankungen der eingespritzten Kraftstoffmasse diskutiert.

Rabold, Andreas

• Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen in der Bauteilprognose
  S. Mecking, A. Rabold and A. Huber
[Abstract]

Um die Anwendungsmöglichkeiten im Bauwesen für Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen zu fördern, wurde von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. ein Projekt initiiert, das für diese Dämmstoffe die unterschiedlichen Anforderungen aufzeigt und Planungs- und Nachweismöglichkeiten zur Verfügung stellt. Im Bereich des Schallschutzes werden hierzu Bauteilkataloge für diese Dämmstoffe erweitert, Prüfverfahren für die Materialeigenschaften der Dämmstoffe festgelegt und Berechnungsmodelle weiterentwickelt. Die Prognose der Luft- und Trittschallübertragungen der Bauteile erfolgt, um den Einfluss der unterschiedlichen Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen im Vergleich zu konventionellen Dämmstoffen zu untersuchen. Begleitende Bauteilmessungen weisen darauf hin, dass eine Charakterisierung der Hohlraumdämmung allein durch den Strömungswiderstand unzureichend ist. Durch einen semi-analytischen Berechnungsansatz mit einem äquivalenten Fluid können weitere Dämmstoffeigenschaften bei der Prognose von zweischaligen Bauteilkonstruktionen berücksichtigt werden. Die Eingangsdaten für die Prognoserechnung werden durch Messungen der Übertragungseigenschaften der Dämmstoffe an der PTB Braunschweig ermittelt und mit Ergebnissen anderer semi-empirischen Berechnungsmodelle auf Basis des Strömungswiderstandes verglichen. Anhand der Validierung der Prognoseergebnisse gegenüber Bauteilmessungen kann überprüft werden, inwiefern die konventionellen Messgrößen (Strömungswiderstand, dynamische Steifigkeit und Rohdichte) für die Materialbeschreibung ausreichend sind. Im Vortrag wird der bauakustische Schwerpunkt des Projektes sowie erste Ergebnisse der Prognoseberechnungen vorgestellt.

• Schalltechnische Optimierung von Unterdeckenabhängern
  A. Rabold, B. Schödel and U. Schanda
[Abstract]

Gegenüber der konventionellen Massivbauweise im Wohnungs- und Gewerbebau bietet die Holzbauweise eine deutlich größere Konstruktionsvielfalt, die einerseits viel Gestaltungsspielraum lässt, andererseits eine größere Herausforderung an die bauakustische Nachweisbarkeit stellt. Um den aktuellen bauakustischen Anforderungen im Nachweis gerecht zu werden und gleichzeitig wirtschaftliche Deckenkonstruktionen zu ermöglichen, sind unterschiedliche konstruktive Maßnahmen möglich.

Deckenauflagen, Rohdeckenbeschwerungen und Unterdecken reduzieren die Luft- und Trittschallübertragung und sind somit für die schalltechnische Optimierung interessant. Im aktuellen Projekt wurde von den beteiligten Holzbauverbänden aus wirtschaftlichen Gründen die Verbesserung der Unterdecke durch eine optimierte Entkopplung favorisiert.

Als maßgebliche Größe wurde neben der Masse-Feder-Masse Resonanz der Unterdecke die Eigenfrequenz des Unterdeckenabhängers gewählt, die aus der Beplankungsmasse pro Abhänger und seiner dynamischen Steifigkeit resultiert. Dabei sollte die Eigenfrequenzfrequenz möglichst geringgehalten werden, um die besten Ergebnisse zu erreichen. Hierzu wurden im Rahmen einer Bachelorarbeit an der Technischen Hochschule Rosenheim die Eigenfrequenzen verschiedener Unterdeckenabhänger in Abhängigkeit der Dicke und Anzahl der Beplankung gemessen, ausgewertet und ggf. optimiert.

Im Beitrag werden der Prüfaufbau und die Ergebnisse zu den Messungen der Eigenfrequenz der Unterdeckenabhänger vorgestellt. Diese werden anschließend ausgewertet und analysiert. Die Messungen wurden am ift Rosenheim im Labor Bauakustik in Stephanskirchen durchgeführt.

• Schallschutz von Flachdächern in Holzbauweise – Luft- und Trittschalldämmung von Flachdächern und Dachterrassen
  C. Châteauvieux-Hellwig, A. Rabold, S. Bacher, M. Martin and M. Rudolf
[Abstract]

Bei der Planung von modernen Büro- und Wohngebäuden ist vor allem im Bereich der mehrgeschossigen Bauweise i.d.R. ein Flachdach oder ein flachgeneigtes Dach mit ausgebautem Dachgeschoß vorgesehen. Um den Ansprüchen aus Wärmeschutz, Statik, Brandschutz und Schallschutz gerecht zu werden, müssen diese Dachkonstruktionen einer ganzen Reihe von Kriterien entsprechen. Auch im Bereich des Schallschutzes variieren die Ansprüche je nach Ausführung und Nutzung des Dachelementes als reines Dachelement oder als begehbare Dachterrasse. Planungsdaten, insbesondere für Konstruktionen in Holzbauweise, die den bauakustischen Ansprüchen entsprechen, sind nur sehr bedingt verfügbar. Es wurden deshalb in einem aktuellen Forschungsprojekt Planungsunterlagen für die verschiedenen Konstruktionsvarianten von Flachdächern und leicht geneigten Dächern erarbeitet, die insbesondere den Anforderungen an den Schallschutz genügen. Zusätzlich wurden Regengeräusche bei natürlichem Regen an einem Prüfaufbau im Außenbereich untersucht und mit theoretischen Prognosemodellen verglichen. Der Beitrag zeigt Planungsdaten für unterschiedliche Dachausführungen und geht auf erste Ergebnisse der Regengeräuschmessung und -prognose ein.

• Schalltechnische Prognose von Trennbauteilen mit VBAcoustic
  R. Zehetmayr, A. Rabold and C. Châteauvieux-Hellwig
[Abstract]

Die schalltechnische Beurteilung von Trennbauteilen in Holzbauweise ist anhand der erweiterten Bauteilkataloge und -datenbanken oder durch herstellerbezogene Prüfberichte für die verschiedensten Bauteilausführungen möglich. Neben dem reinen Bauteilwert des Trennbauteils ist bei der Planung und dem Nachweis auch die Übertragung der flankierenden Bauteile zu berücksichtigen. Der rechnerische Nachweis nach DIN 4109 stößt im Holzbau jedoch auch in der aktuellen Fassung noch schnell an seine Grenzen. Die Beurteilung des Bauteils im eingebauten Zustand kann im Holzmassiv- und Hybridbau deshalb häufig nur mittels einer Baumessung oder durch die Prognose der Schalldämmung erfolgen. Für diese rechnerische Abschätzung wurden im Rahmen einer Forschungskooperation der TU München, der TH-Rosenheim und des ift-Rosenheim Planungsdaten ermittelt und mit VBAcoustic, einem Prognosetool auf Grundlage der Berechnungsmodelle nach DIN 4109 und DIN EN ISO 12354, aufgesetzt. Dieses wird nun im Rahmen von Bachelorarbeiten an der TH-Rosenheim weiterentwickelt.

Das Prognosetool ermöglicht die Eingabe von Trenn- und Flankenbauteilen in Leicht- Holz- und Massivbauweise unter Betrachtung der Stoßstellenausführungen sowie allgemeinen geometrischen Bedingungen. Hierfür stehen dem Nutzer eingebundene Bauteilkataloge oder eine manuelle Eingabe der Bauteile zur Verfügung. Im Beitrag werden der Aufgabenbereich und die Verwendbarkeit des Prognosetools dargestellt und anhand von Anwendungsbeispielen erläutert.

Radestock, Martin

• Lärmtransmission durch Sandwichplatten mit verschiedenen Wabenkerngeometrien
  M. Radestock and T. Haase
[Abstract]

Im Bereich der Luftfahrt werden ständig leichtbaukonforme Lösungen zur Verringerung der Lärmtransmission gesucht. Das Ziel ist die Erhöhung des Passagierkomforts bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Strukturmasse. Insbesondere unter den neuen Anforderungen der Politik, wie der drastisch zu reduzierende CO2 Ausstoß, ist die Verringerung der Lärmtransmission bei konstanter oder sogar geringerer Masse eine große Herausforderung. Deswegen wird in dieser Studie untersucht, inwiefern mit Hilfe der Wabenkerngeometrie von Sandwichplatten, bei konstanter Masse, die Schalldämmung dieser Strukturen beeinflussen werden kann. Dabei ist der Fokus nicht darauf gerichtet, dass Schalldämmmaß zu erhöhen sondern innerhalb gewisser Frequenzbereiche zu verschieben oder anzupassen. In numerischen Vorstudien mit verschiedenen Wabenkerngeometrien zeigt sich ein deutlicher Einfluss der Wabengeometrie auf das Schalldämmmaß. Dabei lassen sich Einbrüche in der Schalltransmission verschieben. Dieser Effekt könnte gezielt für eine spätere Flugzeugkonfiguration eingesetzt werden, um kritische Frequenzbereiche besser zu adressieren. Erste Prototypen verschiedener Wabenkerngeometrien wurden mit Hilfe des 3D-Druck gefertigt und im Transmissionsprüfstand vermessen. Die Messergebnisse zeigen ebenfalls einen Einfluss der Wabenkerngeometrie auf das Transmissionsverhalten und geben wertvolle Erkenntnisse bzgl. Dämpfung und Schwingungsverhalten für die weiterführende Simulation.

Raida, Hans-Joachim

• Eigenwerte von 1D-Stäben mit variablem Querschnitt nach dem Impulskonzept
  O. Bschorr and H.-J. Raida
[Abstract]

Bei homogenen, zylindrischen Stäben liefern die kräftebasierte und die impulsbasierte Wellengleichung identische Lösungen [1]. Bei einem variablem Stabquerschnittsverlauf zeigen die Konzepte im oberen Frequenzbereich asymptotische Übereinstimmung, im unteren Frequenzbereich treten Unterschiede auf. Während bei dem Impulskonzept die Wellengeschwindigkeit c = √ (E/ρ) dem Lokalitätsaxiom entsprechend nur von der lokalen Dichte ρ und dem lokalem Elastizitätsmodul E abhängt, kommt es beim Kräftekonzept zu einer zusätzlichen, nicht-lokalen Abhängigkeit von der Stabkontur. Die c-Konstanz des Impulskonzepts erlaubt eine einfache, einheitliche Beschreibung der Eigenwerte von endlichen, homogenen Stäben. Das Kraftkonzept hingegen erfordert für jede Stabkontur eine individuelle Integral-lösung 2. Ordnung. Ein weiterer Aspekt ist, dass die kräftebasierte Wellengleichung das Geschwindigkeitsquadrat c² enthält, das gleichzeitig zwei gleichwertige Wellenausbreitungsrichtungen c = {+c und -c} vorsieht, und daher eine ”TWO-WAY WAVE EQUATION” darstellt [2]. Da dieser Gleichungstyp bei der Berechnung der Wellenausbreitung in komplexen Medien (Seismik) irreguläre Phantom-Effekte aufweist, wurden mathematische Abhilfen (beispielsweise Richtungsfilter) konstruiert. Dagegen handelt es sich bei der impulsbasierten Wellengleichung 1. Ordnung - formal - um die in der Seismik seit Jahrzehnten eingesetzte, lediglich symbolisch abgeleitete ”ONE-WAY WAVE EQUATION”. // [1] Konventionelles Kräftegleichgewicht versus hypothetisches Impulsgleichgewicht, Raida/Bschorr, DAGA 2018, S.828-832; [2] A comparison between one-way and two-way wave-equation migration, Mulder/Plessix, Geophysics 2004,69(6),1491-1504 (http://hjraida.de/Mulder_Plessix_2004.pdf)

Rajmane, Abhay

• Studios für die Industrie
  W. Baumann and A. Rajmane
[Abstract]

Studios werden zunehmend auch in der Industrie z.B. für sound design benötigt. Die aus Rundfunk und Fernsehen bekannten Vorschriften bezüglich der Raumakustik sind hier allerdings kaum in die Praxis umzusetzen oder führen zu Widersprüchlichkeiten. Anhand von Messergebnissen in zwei ausgeführten Beispielen soll dies diskutiert werden.

Ram, Matthias

• Validierung der Simulation von Fahrzeug-Lautsprecher-Systemen im hohen Frequenzbereich
  S. Keuchel, H. Lohmann, M. Ram, O. Zaleski and O. von Estorff
[Abstract]

Die Analyse und Simulation von Lautsprecher-Systemen in Fahrzeugen ist eine komplexe Problemstellung. Um eine Aussage über die Klangeigenschaften in einem frühen Entwicklungsstadium tätigen zu können, müssen verschiedene physikalische Disziplinen miteinander gekoppelt werden. Die Simulation beginnt beim Elektromagnetismus und wird von der mechanischen Abbildung gefolgt, die wiederum über die Membrangeschwindigkeit mit dem akustischen Modell in Verbindung steht. Hierbei können mitunter über 20 Lautsprecher gleichzeitig zum Einsatz kommen, die für die jeweils unterschiedlichen Frequenzbereiche ausgelegt werden. Eine grobe Einteilung erfolgt hierbei in den Tiefton-, Mittelton- und Hochtonbereich, wobei jeder der Bereiche unterschiedliche Schwierigkeiten für die Simulation aufweist. Der Fokus des vorgestellten Beitrags liegt auf dem hohen Frequenzbereich, der insbesondere durch die kurzen Wellenlängen große Anforderungen an die Akustiksimulation mit klassischen Diskretisierungsverfahren, wie zum Beispiel der Finite-Elemente-Methode oder der Boundary-Elemente-Methode, stellt. Um die Vorhersage im gesamten Frequenzbereich bis 20.000Hz zu erhalten, müssen entweder beschleunigte Verfahren, wie z.B. die Fast-Multipole-Methode, oder energetische Verfahren, wie die Energie BEM/FEM, eingesetzt werden. Ihre Gültigkeit soll anhand eines generischen PKW-Messaufbaus validiert werden. Neben der numerischen Herausforderung gibt es in diesem Bereich auch besondere Ansprüche an den Messaufbau, da nur kleine Änderungen in der Mikrofonposition durch die kurzen Wellenlängen zu erheblichen Unterschieden führen können.

• Beschleunigungsverfahren für die Energie-Boundary-Elemente-Methode
  M. Ram, S. Keuchel and O. von Estorff
[Abstract]

Die Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist ein etabliertes Verfahren zur Lösung akustischer Fragestellungen. Die zur Modellierung eines Problems erforderliche Zahl der Freiheitsgrade hängt sowohl von der Geometrie der untersuchten Struktur als auch vom betrachteten Frequenzbereich ab. Da die Systemmatrix des zu lösenden Gleichungssystems im Allgemeinen voll besetzt und nicht symmetrisch ist, wird der Speicherbedarf bei der Berechnung von Hochfrequenzproblemen sehr groß und limitiert den Anwendungsbereich auf niedrige bis mittlere Frequenzen. Einen Ansatz zur Erweiterung des Frequenzbereichs stellt die Energie-Boundary-Elemente-Methode (EBEM) dar. Durch den dabei vorgenommenen Übergang auf nicht phasenbehaftete energetische Zustandsgrößen wird die Korrelation zwischen betrachtetem Frequenzbereich und Elementgröße aufgehoben. Die Zahl der Freiheitsgrade wird dadurch bei der EBEM vorrangig durch die Komplexität der Geometrie bestimmt. Zur weiteren Reduktion der Rechenzeiten sowie zur Untersuchung von Strukturen mit sehr hoher geometrischer Komplexität soll ein Fast-Multipole-Algorithmus für die EBEM umgesetzt werden. Diese Klasse von Algorithmen besitzt ein großes Potential zur Aufwandsreduktion in der BEM. Unter anderem können Helmholtz- und Laplace-Probleme hiermit bereits sehr effizient gelöst werden. Die in der EBEM verwendeten Kernel erfordern jedoch eine Anpassung des Algorithmus. Im vorliegenden Beitrag wird die Entwicklung einer Fast-Multipole Formulierung der EBEM vorgestellt und anhand von Testbeispielen diskutiert.

Rasmussen, Birgit

• Use of ISO 717 low-frequency sound insulation descriptors in acoustic regulations and recommendations for housing in Europe
  B. Rasmussen
[Abstract]

Most countries in Europe have acoustic regulations for housing, including airborne and impact sound insulation requirements expressed using ISO 717 descriptors. Most requirements use the default frequency range starting from 100 Hz. However, in some of the Nordic countries low-frequency (LF) spectrum adaptation terms 50-80 Hz are included in the regulations and in others recommended.

In addition to regulations, national acoustic classification schemes for housing exist in more than ten countries in Europe. The schemes specify a number of quality classes, reflecting different levels of acoustic protection, and include class criteria concerning several acoustic performance areas like in regulations. For the airborne and impact sound insulation criteria in the classification schemes, all five Nordic countries as well as Lithuania and Austria use LF descriptors in the upper classes, but other countries do not.

When a high acoustic protection is requested by a builder, one of the upper classes could be recommended as design basis, and use of LF descriptors or not will depend on which national acoustic classification scheme is referred to.

The paper will summarize the specific descriptors and limit values for low-frequency descriptors applied in regulations and recommendations for housing, including the higher classes in acoustic classification schemes.

Rauscher, Thomas

• Webbasierte Hörversuche unter unkontrollierten Abhörbedingungen am Beispiel einer Audioqualitäts-Evaluierung von Lautheitstools
  T. Rauscher
[Abstract]

Anhand eines Hörversuchs - gemäß einer erweiterten Methode nach ITU-R BS.1116 - zur subjektiven bzw. perzeptiven Qualitätsbeurteilung verschiedener Lautheitsalgorithmen werden die Ergebnisse zweier verschiedener Teilnehmer-Gruppen (Panels) gegenübergestellt. Der browser-basierte Hörversuch wurde einerseits als Laborexperiment mit definierten Versuchsbedingungen wie akustisch optimiertem Raum nebst hochwertigem Audio- Interface und Elektrostat-Kopfhörern und andererseits als Feldexperiment mit entsprechend variablen Abhörbedingungen und einer Online-Version des Versuchs durchgeführt. Die Probanden, bestehend aus hörerfahrenen Versuchspersonen, sollten hierbei verschiedene Stimuli, nivelliert auf bestimmte vorgegebene Lautheitszielwerte, zu einem unbearbeiteten Referenzsignal unter Zuhilfenahme ausgewählter Qualitäts-Merkmale (Attribute) bewerten. Die Erweiterung des Laborexperiments erfolgte unter dem Gesichtspunkt einer Steigerung der Reichweite bzw. der Probandenanzahl. Im Vordergrund stand daher die direkte Vergleichbarkeit der Ergebnisse aus diesen beiden Szenarien, um in Ergänzung Aussagen über Reliabilität und ökologischer Validität gewinnen zu können.

Reermann, Jens

• Adaptives Beamforming als Teil einer klassischen SONAR-Signalverarbeitungskette
  S. Knabe and J. Reermann
[Abstract]

Die meisten SONAR-Signalverarbeitungsketten wie beispielsweise die Breitbanddetektion, die Pulsdetektion und die Schmalbanddetektion basieren auf der Analyse von Zeitbereichssignalen. Diese werden in der Regel zuvor einer Richtungsbildung (engl. beamforming, BF) unterzogen. Die Performance der Signalverarbeitungsketten ist folglich durch die Qualität dieser Vorverarbeitung limitiert. Ein konventioneller Delay-and-Sum BF-Ansatz ist begrenzt im Sinne der Verbesserung des Signal-zu-Rausch-und-Störungsverhältnisses (engl. signal-to-noise-plus-interference ratio, SNIR) oder der Zieltrennungsfähigkeit. Adaptive Richtungsbildung (engl. adaptive beamforming, ABF) hingegen kann eine verbesserte Performance erzielen und ist das Mittel der Wahl für Breitbanddetektionen (BDT).

ATLAS ELEKTRONIK GmbH hat einen ABF entworfen, der nicht nur Spektren für die Breitbanddetektion mit einer geringen zeitlichen Auflösung berechnet, sondern ebenfalls entsprechende Zeitbereichssignale bereitstellt. Fokus liegt hierbei auf den Erhalt der vorteilhaften Eigenschaften des ABFs und der Anwendbarkeit von empfindlichen Schmalbandanalysen, wie z.B. Low Frequency Analysis and Recording (LOFAR) oder Detection of Envelope Modulation on Noise (DEMON).

In diesem Paper wird die Generierung der Zeitbereichssignale vorgestellt. Die Eigenschaften des Ansatzes werden anhand von Simulationen und Seedaten diskutiert.

Reffgen, Matthias

• Die Grenzen der Rauigkeit zur Beschreibung der Dissonanzwahrnehmung
  M. Reffgen and A. Fiebig
[Abstract]

Zur systematischen Beschreibung spezifischer auditiver Empfindungen stellt die Psychoakustik Parameter wie Lautheit, Rauigkeit, Schwankungsstärke, Schärfe oder Tonalität bereit, mit deren Hilfe Geräuschbewertungen nachvollzogen bzw. partiell vorhergesagt werden können. Dabei wird aktuell bei technischen Geräten die detaillierte Betrachtung des Zusammenspiels auftretender tonaler Geräuschkomponenten bezüglich der Geräuschqualität zunehmend bedeutsam. Die (abendländische) Musiktheorie besitzt für das Zusammenwirken von mindestens zwei Tönen die Parameter Konsonanz und Dissonanz. Sie beschreiben den aufgrund der verwendeten Tonkombinationen hervorgerufenen Wohlklang bzw. die resultierende ”Unstimmigkeit”, die Dissonanz. Während in der Musik eine permanente Veränderung der tonalen Komponenten in einer zeitlichen Abwechslung konsonanter und dissonanter Passagen resultiert und hier bewusst als stilistisches Mittel verwendet wird, finden insbesondere bei technischen Geräuschen häufig nur geringfügige und langsame Änderungen statt. Bezugnehmend auf die Möglichkeiten und Grenzen veröffentlichter Dissonanzkonzepte werden grundlegende Untersuchungen durchgeführt, welche die Konsonanz- und Dissonanzwahrnehmung tonaler Komponenten einfacher und komplexer stationärer Klänge eruieren. Ausgehend von den Untersuchungsergebnissen werden unterschiedlichen Definitionen der Begriffe erörtert. Zur Übertragung der Versuchsergebnisse auf die Beurteilung synthetischer und realer technischer Geräusche werden grundlegende Fragen zur Wahrnehmung komplexer Klänge diskutiert.

Reichart, Urs

• Passiver Schallschutz – Probleme eines ungeliebten Kindes
  U. Reichart and J. Dittmer
[Abstract]

Völlig zu Recht sieht der Gesetzgeber einen Vorrang des aktiven vor dem passiven Schallschutz vor. Dies ist bei einer quellisolierten Betrachtungsweise konsequent und sinnvoll umsetzbar. In den vergangenen Jahren sind jedoch auf Grund von höchstrichterlicher Rechtsprechung immer neue Anforderungen bezüglich der zu betrachtenden Quellen und Situationen entstanden, wie bspw. die immer öfter notwendige (und sinnvolle) Gesamtlärmbetrachtung oder die Berücksichtigung der Auswirkungen im nachgeordneten (Straßen-)Netz. Hier entsteht das Problem, dass der Baulast- oder Vorhabenträger keine Eingriffsmöglichkeiten für die anderen Quellen (nachgeordnete Straßen, Schienenwege, Flugbetrieb etc.) hat und somit aktiver Lärmschutz - wenn er überhaupt geometrisch sinnvoll anzuordnen ist - nicht oder nicht wirtschaftlich sinnvoll möglich ist. Das ungeliebte Kind passiver Schallschutz wird in der Praxis häufig zur einzig möglichen Maßnahme. Aber auch hier gibt es neue Berührungspunkte und auch Konflikte mit angrenzenden Rechtsbereichen - wie bspw. der Energieeinsparverordnung (ENEV) - oder ähnlichen Anforderungen für andere Quellen - wie bspw. zwischen Flug- und landgebundenem Verkehr. Der Vortrag will an Beispielen aufzeigen, welche Probleme bereits bestehen, welche in Zukunft zur erwarten sind und wie mit diesen Problemen unter der bestehenden Rechtslage umgegangen werden kann.

Reiche, Nils

• Modellierung der Akustik von Axialventilatoren unter gestörter Zuströmung
  P. Dietrich, A. Lucius, M. Schneider, L. Liberson, N. Reiche and R. Ewert
[Abstract]

Das Geräusch von in Geräten eingebauten Ventilatoren unterscheidet sich meist deutlich von Messungen auf dem Prüfstand. Ein Grund hierfür können saugseitige Bauteile, die die Zuströmsituation zum Ventilator beeinflussen, darstellen. Insbesondere bei Axialventilatoren, die hinter Wärmetauschern betrieben werden, ist dieses Verhalten zu beobachten. Zur Beurteilung des Geräuschs und der Analyse von akustischen Quellmechanismen bei Ventilatoren unter gestörter Zuströmung gewinnen, neben experimentellen Untersuchungen, numerische Verfahren zunehmend an Bedeutung. Notwendig für die korrekte Vorhersage der Akustik ist die genaue Beschreibung der, im Vergleich zum Prüfstand, geänderten Grundströmung als auch der entstehenden Turbulenz. Für vergleichsweise einfache Zuströmstörungen, wie einem Turbulenzgitter oder einem saugseitigen Kasten, zeigen skalenauflösende CAA-Simulationen sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen. Häufig werden Axialventilatoren in verschiedenen Anwendungen hinter Wärmetauschern betrieben. Durch die sehr kleinen Strukturen ist die notwendige skalenauflösende Simulation der dort vorherrschenden Strömung aktuell nicht wirtschaftlich realisierbar. In Kooperation mit dem DLR Braunschweig wurde eine Vorgehensweise zur Modellierung von Zuströmturbulenz in skalenauflösenden Simulationen entwickelt und getestet. Diese Methode ermöglicht die numerische Betrachtung der Akustik von Axialventilatoren hinter Wärmetauschern im wirtschaftlich vertretbaren Rahmen.

Reimes, Jan

• Auditory Assessment of Echo during Double Talk and Double Talk Distortions
  S. Bleiholder, J. Reimes and F. Kettler
[Abstract]

Unrestricted double talk capability is one of the key features for acoustic echo cancellation in hands-free devices. Typically, this is one of the most challenging performance requirements to be arranged, e.g., between suppliers and car manufacturers. Usually it is desired to have residual echo components completely removed from the uplink signal, and minimizing unwanted attenuation, disruption or distortion of the near-end speech under double talk conditions at the same time. However, current test methodologies in several measurement specifications do not correctly reflect human double talk perception - but these tests are mandatory for homologation of vehicles in some countries (e.g., eCall). As a basis for the investigation of new perceptual based double talk models several auditory tests were conducted. Since it is intended to simultaneously cover echo disturbance and double talk distortions both were included. A third-party listening test design as per ITU-T P.831 including five-point DCR ratings on a MOS scale was selected. The tests were carried out in a narrowband, wideband and super-wideband context under different disturbance scenarios. Preliminary results of this study are discussed in this contribution and future work is outlined.

• Reproduction of Reverberation
  H.W. Gierlich, M. Schäfer, T. Ungerechts, B. Koppers, J. Reimes, S. Al Hares, C. Nelke and F. Kettler
[Abstract]

Many devices that employ microphones to pick up speech signals are used in a hands-free manner. This includes, e.g., phones in hands-free mode, group-audio terminals or smart speakers with speech recognition capabilities like Amazon Echo or Google Home. Since the distance between talker and device may range from centimeters up to meters, the microphone signals contain a significant amount of noise and reverberation. Testing of these devices requires a realistic reproduction of both the noise as well as the reverberation in a defined and reproducible manner. A background noise reproduction system is already available in ETSI TS 103 224 since 2014. An accompanying system for the reproduction of reverberation is described in the upcoming specification ETSI TS 103 557. This contribution presents the reproduction setup along with the necessary digital signal processing for a realistic reproduction of reverberant sound fields in a measurement chamber. A head and torso simulator is utilized in conjunction with an equalized eight-loudspeaker arrangement to add reverberation to arbitrary speech signals. The capabilities of the reproduction system are illustrated by a comparison of room acoustic parameters and measurements that were done with commercially available devices both in a reverberant room and in the corresponding reproduction.

• Perceived Listening Effort for In-car Communication Systems
  J. Reimes
[Abstract]

Communication inside a car cabin can be quite difficult depending on the driving situation, e.g. due to a low signal-to-noise ratio. Up to a certain degree, in-car communication (ICC) systems serve as a remedy for this situation. ICC systems aim to lower the necessary listening effort by recording the talker’s speech signal and reproducing it over loudspeakers close to the listener’s ears.

Concerning ICC systems in particular, a clear trade-off has to be made between listening effort and speech quality. Accordingly, a tailor- made auditory test design that assesses both attributes simultaneously has been developed recently. The test procedure and the corresponding test conditions are described in the upcoming specification ETSI TS 103 558. Results of auditory tests with this design are presented and analyzed.

The technical specification ETSI TS 103 558 will also contain an instrumental evaluation approach for listening effort, which is based on the same binaural recordings being used as stimuli in the auditory evaluation. This contribution presents an algorithmic overview of the model’s first version, as well as initial prediction results. A comparison with the auditory results illustrates the prediction performance of the novel approach.

Reinhold, Steffi

• Charakterisierung von Körperschallquellen auf der Empfangsplatte mit Hilfe von orthogonalen Funktionen
  B. Zeitler, S. Reinhold, A. Jakob, C. Höller, C. Hopkins and E. Zeitler
[Abstract]

Im Massivbau existieren Prognosemethoden (z.B. EN 12354), um den durch Körperschallquellen erzeugten Schalldruckpegel in benachbarten Räumen zu bestimmen. Eingangsdaten für diese Prognosemethoden sind unter anderem die Körperschallleistung der Quellen. In diesem Beitrag wird eine zunächst akademische Methode beschrieben, wie mit Hilfe orthogonaler Funktionen die Körperschallleistung dieser Quellen aus Messungen auf der Empfangsplatte gewonnen werden kann. Die potentielle Anwendbarkeit und erreichbare Genauigkeit der Methode werden anhand eines validierten FE Models dargestellt.

Reiter, Paul

• Forschungsprojekt SAFETy: Sicherheit und Akustik für den Trenninselspitz
  P. Reiter, M. Conter and M. Czuka
[Abstract]

Lärmschutzwände sind eine weit verbreitete Lärmschutzmaßnahme im Verkehrsbereich. Sie ermöglichen eine Abschirmung von Schienen und Straßenlärm wenn kein Einfluss auf die Schallentstehungmechanismen besteht. Bei Autobahnen, wo die Lärmbelastung besonders groß ist, stellen Auf- bzw. Abfahrten eine besonders kritische Stelle für den Lärmschutz dar. Einerseits soll die Positionierung der Lärmschutzwände bzw. des Trenninselspitzes möglichst günstig von verkehrssichheitstechnischen Gesichtspunkten her gewählt werden, andererseits soll auch der Lärmschutz nur minimal von der Abfahrt beeinflusst werden. Im Forschungsprojekt SAFETy wurde versucht Autobahnabfahrten sowohl von einem akustischen als auch einem sicherheittechnischen Standpunkt her zu optimieren. In dieser Arbeit soll in erster Linie die akustische Parameterstudie präsentiert werden. Hierbei wurden mehrere verschiedene Abfahrtsvarianten mit der Randelementmethode (BEM) simuliert. Diese Methode erlaubt eine genauere Abbildung der Schallausbreitung als eine Raytracing-basierte Berechnungsmethode wie sie in der Planungsakustik üblich ist. Allerdings ist dafür auch der Rechenaufwand wesentlich größer. So können zum Beispiel Immisionspunkte bei Anrainern aufgrund der Entfernung und der Geländegeometrie nicht berücksichtigt werden. Um dennoch zu allgemeingültigen Aussagen mit der BEM zu kommen, wurde anstatt bestimmer Immissionpunkte ein dichtes Mikrofongrid viertelzylinderförmig um die Ausfahrt gelegt und die gesamte abgestrahlte Schallleistung erfasst. Dies erlaubt bei kleiner Simulationsgeometrie dennoch eine Aussage über die gesamte abgestrahlte Schallleistung.

Rennies-Hochmuth, Jan

• Hearing support to reduce listening effort at work: an EEG study
  A. Winneke, M. Meis, I. Wolf, J. Rennies-Hochmuth and S. Goetze
[Abstract]

A prolonged exposition to an acoustically challenging environment can cause cognitive fatigue. Call-Centers are examples of work environments where this is particularly relevant. In several guidelines (EVDI 2569:2016-02, ASR A3.7 and 3382-3), the focus is to avoid deleterious aftereffects of irrelevant speech by means of room acoustical interventions, such as shieldings and zonings. In call-centers however it is furthermore important to ensure good speech quality of the client to reduce listening effort. Technical assistance systems can improve speech intelligibility and alleviate listening effort. Hearing support tailored to the individual’s hearing ability and listening preference, built into the telephone, is an example of such an assistance system. In the current study the effect of an individualized hearing support technology on listening effort was evaluated by means of recording an electroencephalogram (EEG). Via a simulated telephone connection participants listened to sentences in noise and answered questions regarding the content. In trials with hearing support, activity in the EEG-alpha frequency band (9-10 Hz) was reduced significantly, indicating a decrease in listening effort. The results suggest that an individualized hearing support offers a possibility to ease acoustically induced mental load and is an additional tool to improve the working conditions in call-centers.

• Spatial-temporal integration of speech reflections
  J. Rennies-Hochmuth, A. Warzybok, T. Brand and B. Kollmeier
[Abstract]

In reverberant rooms speech is reflected at boundaries and objects and superimposes with the direct sound, thus creating a complex pattern of temporally delayed, spectrally modified and spatially distributed copies of the direct sound. The fundamental assumption of standard measures and models employed to predict speech intelligibility is that reflections arriving briefly after the direct sound can be integrated and are, hence, useful for speech intelligibility, while reflections arriving later than about 50 to 100 ms after the direct sound are detrimental. This assumption was challenged in a series of experiments within this study by systematically varying the energetic, temporal and binaural properties of direct sound, the reflections, and a stationary noise masker. Speech reception thresholds were measured in normal-hearing listeners. In conditions where either energy or binaural information favor the early components of the room impulse response (RIR), the data confirm that adding reflections with delays beyond a critical time window cannot be perfectly integrated. However, in conditions where the later RIR components are favorable in terms of energy or binaural information, the auditory system appears to ignore the early components and exploit the late components instead. This cannot be modeled by any current speech intelligibility prediction models.

• Erfassung der Höranstrengung fertiger TV-Mischungen
  R. Huber, H. Baumgartner, C. Rollwage, S. Goetze and J. Rennies-Hochmuth
[Abstract]

Die Sprachverständlichkeit von Wortbeiträgen in TV-Produktionen wird traditionell subjektiv erfasst, sei es von den Tonkollegen am Set oder in späteren Produktionsschritten im Studio. Innerhalb eines Produktionsprozesses werden die Aufnahmen meist viele Male gehört und das in einer optimalen Hörumgebung - hier kann es leicht zu einer Fehleinschätzung von Mischungsverhältnissen und Sprachverständlichkeit kommen. In der Postproduktion erfolgen neben der Sichtung, dem Schnitt und der Bearbeitung des zuvor aufgenommenen Materials verschiedene Schritte der Nachvertonung sowie die abschließende Mischung. Für diese finale Mischung fließen etliche Tonspuren und Audioelemente wie Musik, Originalton, Atmosphären, Geräusche, Voice-Over etc. zusammen, wodurch es auch immer wieder zu Veränderungen der Sprachverständlichkeit kommen kann. Dieser Beitrag stellt einen referenzsignalfreien (”single-ended”) Ansatz zur instrumentellen Bewertung der Höranstrengung vor, basierend auf der Auswertung von Posteriogrammen, welche bei Systemen zur automatischen Spracherkennung erzeugt werden, vor. Dieser Ansatz eignet sich allgemein zur Bewertung komplexer Mischungen von Sprach- und Hintergrundmaterial und ermöglicht die Darstellung nicht optimaler Sprachverständlichkeit in TV-Produktionen.

• Assessing and reducing listening effort of listening to speech in adverse conditions
  A. Hall, J. Rennies-Hochmuth and A. Winneke
[Abstract]

Normally hearing listeners successfully compensate for speech distortions in everyday environments, but can become fatigued as a result. This electroencephalography (EEG) study measures neurophysiological correlates of this compensation - termed listening effort (LE) - by comparing unprocessed speech to AdaptDRC-processed speech. AdaptDRC is a near-end-listening-enhancement algorithm that alters speech signals for playback, dependent on environmental noise, and significantly improves intelligibility (Schepker et al., 2013). AdaptDRC reduces subjective effort for speech in noise, even at 100% intelligibility (Rennies et al., in press). We recorded EEG while participants (N=30; normally-hearing adults) listened to unprocessed or AdaptDRC-processed OLSA sentences in noise at five SNRs, then rated the effort required to understand the speech using a modified adaptive categorical LE scale. We also measured speech intelligibility, hearing and cognitive abilities. Preliminary data analyses (N=12) indicate that speech intelligibility is at ceiling (98%) at SNRs >0dB. At these SNRs, subjective LE decreases with increasing SNR (r=-.51) and is lower for AdaptDRC speech than unprocessed speech. EEG analysis will identify neurophysiological markers of compensation and their relationships with subjective ratings. This experiment provides insight into the neurophysiological correlates of effortful listening in sub-optimal conditions, and the benefits of near-end-listening-enhancement technology for public and workplace environments.

Requardt, Alicia Flores

• Analysis of the influence of different room acoustics on acoustic emotion features and emotion recognition performance
  J. Höbel-Müller, I. Siegert, R. Heinemann, A.F. Requardt, M. Tornow and A. Wendemuth
[Abstract]

Bei der automatischen Erkennung von Emotionen aus Sprache ist darauf zu achten, dass ähnliche Trainings- und Testbedingungen vorherrschen. Andernfalls kann die Erkennungsleistung von Emotionen aus Sprache erheblich abnehmen. Wesentliche Einflussfaktoren stellen Anwendungsdomäne, Sprechertypen sowie Übertragungskanal und Raumakustik dar. In dieser Arbeit wird auf die Raumakustik als wesentlicher Faktor bei der Erkennung von Emotion aus Sprache fokussiert. Bisherige Studien haben sich auf bestimmte Sprachmerkmale beschränkt oder gebündelte Merkmalsgruppen verglichen. Die aktuelle Studie zielt darauf ab, ein nachvollziehbares Experimentaldesign zu schaffen, das es erlaubt sowohl den Einfluss verschiedener Raumakustiken auf Sprachmerkmale als auch den daraus folgenden Einfluss auf die Erkennungsleistung zu untersuchen.

Grundlage für die Studie ist der Benchmarkdatensatz EMODB, der in einem Probandenraum, in einem modernen und einem älteren Hörsaal sowie in einem Treppenhaus an verschiedensten Positionen aufgenommen wurde. Weiterhin wurden die Räume akustisch vermessen und die raumakustischen Maße T30, EDT, C50 und D50 erfasst. Als Referenzaufnahme gilt eine mit dem gleichen Equipment aufgenommene Version in einer Schalldämmkabine. Ergebnisse statistischer Analysen gängiger Sprachmerkmale wurden mit den akustischen Vermessungen in Beziehung gesetzt. Durch anschließende Erkennungsexperimente wurde untersucht, welche Merkmalsveränderung den größten Einbruch in der Erkennungsleistung zeigt, und auf welche Raumakustiken dies zurückgeführt werden kann.

Richter, Ina

• Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch – Teil 1: Schienenmodelle
  I. Richter, J. Thomsen, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Rollgeräusche sind eine dominante Schallquelle bei der Betrachtung von Schienenlärm. Um die Mechanismen bei der Rollgeräuschentstehung besser zu verstehen, werden zwei Schienenmodelle, welche die Grundlage zweier Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch bilden, validiert und verglichen. Es wird untersucht, ob und inwiefern das Schienenmodell von Nordborg, welches auf der Balkentheorie des Euler-Bernoulli-Balken basiert und das Thompson/Wu-Modell, dem ein Timoschenko-Balken zugrunde liegt, Unterschiede bei einer Punktkraftanregung aufweisen. Die Validierung wird anhand der Track Decay Rate durchgeführt. Beim Vergleich wird zusätzlich die Punktrezeptanz als Vergleichsgröße herangezogen. Es kann gezeigt werden, dass die Verschiedenheit der Balkenmodelle keinen Einfluss auf die Punktrezeptanzen hat, wohingegen Unterschiede in der Track Decay Rate signifikant sind. Weitere Untersuchungen zeigen, dass diese Unterschiede für verschiedene Parameterkonstellationen kleiner werden, was u.a. auf Eigenschaften des Schienenmodells von Nordborg zurückzuführen ist. Bei der Validierung liegt die Track Decay Rate des Thompson/Wu-Modells deutlich näher an den Messwerten.

• Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch – Teil 2: Kontaktmodelle
  J. Thomsen, I. Richter, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Rollgeräusche sind eine dominante Schallquelle bei der Betrachtung von Schienenlärm. Um die Mechanismen bei der Rollgeräuschentstehung besser zu verstehen, werden zwei verschiedene Zeitbereichsmodelle von Nordborg und Thompson/Wu miteinander verglichen und mit Messwerten validiert. Im Gegensatz zu Modellen im Frequenzbereich ermöglichen Zeitbereichsmodelle, auch parametrische Anregungen wie periodische Schwellenlagerung oder Schienenrauheit und Nichtlinearitäten bei der Simulation zu berücksichtigen. Unterschiede zwischen den beiden Modellen finden sich u.a. in der verwendeten Balkentheorie für die Schiene und der Modellierung des Rades. Zum Vergleich der Modelle miteinander werden die Kontaktkraftverläufe und -spektren sowie Beschleunigungsdichtespektren (BDS) bei der simulierten Zugvorbeifahrt zu Hilfe genommen. Es wird gezeigt, dass die Annahme, ob das Rad starr oder elastisch ist, bedeutende Einflüsse auf das BDS hat. Des weiteren wird eine Betrachtung über verschieden starke Schienenrauheiten durchgeführt. Abschließend werden die BDS mit einem Messdatensatz verglichen und Unterschiede anhand der zuvor erlangten Erkenntnisse versucht zu erklären.

Ridder, Vincent

• DrumEverywhere - Ein augmented reality drumkit mit Pure Data
  S. Merchel, A. Peetz, S. Ankermann, V. Ridder and M.E. Altinsoy
[Abstract]

Dieser Beitrag diskutiert das Konzept und die Implementierung eines Pure Data Patches zur Erstellung eines AR-Schlagzeugs. Als Schlagfläche soll dabei ein beliebiges reelles Objekt dienen, z.B. eine Tischplatte, ein Kleiderständer oder eine Teekanne. Mit Hilfe eines Sensors (z.B. eines Piezos) wird ein Vibrationssignal am Objekt gemessen. Aus diesem sollen mit geringer Latenz durch Merkmalsextraktion und -klassifikation verschiedene Anschlagsarten und/oder -positionen erkannt werden. Diesen können dann beliebige Klänge zugeordnet und über Kopfhörer oder Lautsprecher wiedergegeben werden. So lässt sich jeder physikalische Gegenstand in ein perkussives Musikinstrument verwandeln. Im Rahmen des Projektes wurde ein Prototyp entwickelt und getestet. Die Software gliedert sich im Wesentlichen in drei Abschnitte: die Anschlagserkennung, die Klassifizierung und die Berechnung der Anschlagsdynamik. Die entstandenen Patches werden unter einer Copyleft-Lizenz zusammen mit einer kurzen Dokumentation veröffentlicht, sodass sie von Interessierten ausprobiert und weiterentwickelt werden können.

Riegel, Matthias

• Einfluss turbulenter Anströmung und fahrzeugerregter Turbulenz auf das Windgeräusch im Fahrzeug
  D. Staron, M. Riegel, R. Blumrich and J. Wiedemann
[Abstract]

Die aeroakustische Entwicklung von Fahrzeugen findet vorrangig in Aeroakustik-Windkanälen bei stationärer Anströmung statt. Auf der Straße erfahren Fahrzeuge allerdings instationäre, turbulente Strömungsverhältnisse. Es resultieren Schwankungen des Windgeräuschs, die den subjektiven Eindruck der Insassen beeinflussen und somit bei der Fahrzeugentwicklung zu berücksichtigen sind. Da Straßenmessungen mangels Reproduzierbarkeit für gezielte Untersuchungen nur bedingt geeignet sind, werden Methoden zur reproduzierbaren Bestimmung des instationären Windgeräuschs entwickelt. Hierzu zählen quasistationäre Simulationsverfahren auf Basis von stationären Akustikmessungen im Windkanal und Strömungsmessungen auf der Straße sowie aktive Böengeneratoren. In diesem Beitrag werden die Methoden genutzt, um das instationäre Windgeräusch der Entstehung nach zu unterteilen und zu analysieren. Unterschieden werden Anteile aus der Turbulenz der Anströmung und aus fahrzeugerregter Turbulenz. Letztere wird durch die Geometrie des Fahrzeugs erregt, auch bei stationärer Anströmung. Mit steigender Modulationsfrequenz im Windgeräusch werden ein anteilig sinkender Einfluss der Anströmturbulenz und dementsprechend ein steigender Einfluss der fahrzeugerregten Turbulenz gefunden. Die jeweilige Bedeutung der Anteile für das Geräuschempfinden im Fahrzeug wird in einem weiteren Schritt untersucht.

Rieger, Anna

• Measures to Address the Dissonance Perception of Multiple Tonal Components in Sounds
  A. Rieger, C. Mühlbauer, R. Weber and H.-P. Rabl
[Abstract]

As tonal components let increase the annoyance of sounds significantly, characterizing them adequately is a major task in the process of analysis. Thereby especially multi-tone complexes raise new issues. As example, in a musical kind of view it is well known that different tone pitches sounding simultaneously can either cause a harmonious or inharmonious sound event depending on the spectral composition. By taking this into account, it seems quite possible that the perception of dissonance/consonance could have an influence on annoyance perception, too. In established analysis concepts the assessment of single tones by the metric tonality is already realized but it is found that no consideration is made of the sensations differently composed tone-complexes elicit. A hearing test was set up composed of different dyads and triads. Subjects had to rate sounds on their dissonance and annoyance perception. The purpose of this assessment was the evaluation of the subject’s understanding for dissonance and annoyance and the interdependence of both. In a following step dissonance and annoyance models of the literature were aligned to the test’s results regarding significant correlations.

Rigoll, Gerhard

• Performance Comparison of Deep Neural Network Quantizers to Continuous ASR Systems
  T. Watzel, L. Li, L. Kürzinger and G. Rigoll
[Abstract]

Deep Neural Networks (DNNs) conditioned on the input data x are modeling the conditioned probability P(s_k|x). Usually, these networks are combined with a Hidden Markov Model (HMM) in a hybrid approach and achieved good performance in several speech recognition tasks over the last years. Similar approaches using a Discrete Hidden Markov Model (DHMM) has been disregarded in recent past. Our approach takes a closer look at a discrete system, more precisely the so-called Neural Network Vector Quantizer (NNVQ). We demonstrate how a simple NNVQ is build up beginning with a shallow architecture. We are adding several layers to increase the modeling capacity of the network. By creating a conditioned probability exploiting the training data, we offer a way to train the NNVQ in a supervised fashion. The proposed method provides a mapping function from the NNVQ output P(m_j|x) which we are generating during training to a conventional DNN output P(s_k| x). Thus, we are able to apply a frame-based Cross Entropy (CE) training. Our experiments show that the NNVQ achieves competitive performance against continuous systems like HMM/Gaussian Mixture Model (GMM) hybrid systems.

Ring, Tobias

• Ein Multi-Level Verfahren zur Beschleunigung von FEM-Simulationen in der Akustik
  T. Ring and S.C. Langer
[Abstract]

Zur Prognose des akustischen Verhaltens technischer Systeme wird vielfach die Finite-Elemente Methode (FEM) als Lösungsmethode eingesetzt. Die FEM lässt sich dabei sowohl für transiente Probleme im Zeitbereich, als auch unter der Annahme stationären Verhaltens im Frequenzbereich formulieren. In jedem Fall ist es erforderlich die Diskretisierung des Berechnungsgebietes so zu wählen, dass eine ausreichende Anzahl von Elementknoten pro Wellenlänge gewährleistet ist. Diese Diskretisierung wird üblicherweise anhand der höchsten interessierenden Frequenz und der zugehörigen kleinsten Wellenlänge festgelegt. Für Berechnungen im Frequenzbereich ist die so festgelegte Diskretisierung für alle Frequenzstützstellen unterhalb der höchsten Frequenz zu fein, die entstehenden Gleichungssysteme sind größer als erforderlich.

Im Rahmen dieses Beitrages wird ein Verfahren präsentiert, welches neben dem am feinsten diskretisierten Zielmodell zusätzlich vereinfachte Modelle verwendet. Diese vereinfachten Modelle sind nur in Teilen des interessierenden Frequenzbereichs anwendbar, erfordern aber weniger Aufwand zur Lösung. Das Verfahren schätzt den Frequenzgang einer skalaren Zielgröße als Kombination der Lösungen des Zielmodells und der vereinfachten Modelle und ermöglicht so insgesamt die Einsparung von Rechenzeit. Weiterhin wird die Anwendung des Verfahrens auf die Modellierung poroelastischer Materialien vorgestellt. Der Rechenzeitvorteil der vereinfachten Modelle wird dabei durch die Verwendung vereinfachter Materialmodelle erreicht.

Roden, Reinhild

• Zur optimalen Positionierung eines Vent-Mikrophons in akustisch offenen Hörsystemen – eine numerische Studie
  R. Roden, N. Wulbusch, A. Chernov, F. Denk and M. Blau
[Abstract]

Modern hearing systems are expected to offer various functionalities, e.g. aiding pathological hearing, in-ear monitoring, or providing augmented reality. This implies multiple simultaneous optimization targets for signal processing strategies, including sound pressure equalization together with feedback, noise and occlusion control. Ideally, the userexperience should match that of the open-ear scenario (acoustic transparency), plus specific enhancements. In order to approach all targets simultaneously, multiple in-ear microphones and drivers can be employed. In the current study, we investigate the problem of finding an optimal position for a ”vent” microphone that is placed inside the venting tube of the hearing system. Specifically, the transfer function from this microphone to the ear drum in the occluded ear should be minimally dependent on the position of external sources, which is a prerequisite for various signal processing strategies. To this end, we used the Finite Element Method (FEM) to compute transfer functions from external sources to the vent microphone and to the ear drum. By exploiting the reciprocity principle, a large number of external source positions could be considered in one run. Both commercial and custom FEM implementations were used. The resulting optimal positions are discussed for different outer ear and ear canal anatomies.

Röming, Susann

• Wirkung von Lärm auf die Ermüdung bei Konzentrationsarbeit
  S. Röming and A. Hoppe
[Abstract]

Der Einfluss von Lärm auf Aufmerksamkeit und Konzentration ist bekannt. Neben berichteten negativen Wirkungszusammenhängen sind auch positive aktivierende Effekte gemessen worden. Aufgrund der z.T. widersprüchlichen Studienergebnisse zur extra-auralen Lärmwirkung und nur wenigen Hinweisen wie sich z. B. eine zusätzliche Aktivierung auf den Anstieg der Ermüdungsfunktion bei Konzentrationsarbeit auswirken kann, ist weiterführende Forschung in dem Bereich unverzichtbar. Der Beitrag verdeutlicht Ziel und Aufbau der Laborstudie zur Untersuchung der Wirkung von Industrielärm auf die Ermüdung bei Konzentrationsarbeit am Beispiel Sichtprüftätigkeit. Die Probanden der Versuchsgruppe werden realistischem Industrielärm mit einem Pegel < 80 db(A) ausgesetzt und müssen unter standardisierten Versuchsbedingungen einen Konzentrationstest sowie Fragebögen zur subjektiven Bewertung der eigenen Ermüdung bearbeiten. Die Kontrollgruppe arbeitet unter Ruhebedingung. Die objektive Beurteilung der Ermüdung erfolgt über die Leistungsparameter des Tests sowie mittels Frequenzbandanalyse im Elektroenzephalogramm (EEG) und Mapping. Aus den Ergebnissen der Laborstudie sollen spezielle Pausenempfehlungen für zerstörungsfreie Sichtprüfung unter Lärmbedingungen, wie sie in der Praxis häufig zu finden sind, abgeleitet werden.

Rokita, Dagmar

• Schallimmissionsmessungen an Windenergieanlagen mit einer akustischen Kamera zum Aufbau einer Geräuschdatenbank
  S. Mellert, D. Rokita and F. Ueberle
[Abstract]

Auf der Suche nach bestimmten Geräuschen bieten unterschiedliche Geräuschdatenbanken Abhilfe. Vor allem alltägliche Geräusche und Situationen lassen sich in solchen Datenbanken wiederfinden. Andere Geräusche wie z.B. aus dem Bereich der Windenergie sind jedoch kaum vorhanden. Deshalb werden Geräusche von Windenergieanlagen (WEA) in der Praxis meistens künstlich erzeugt. Dahinter stehen komplexe Modelle, die die Realität zwar sehr gut nachahmen, aber nicht vollständig wiederspiegeln. Um diese Lücke an realen Aufnahmen von WEA zu schließen, werden im Forschungsprojekt X-Eptance Impulse unter anderem Schallimmissionsmessungen mit einer akustischen Kamera in unterschiedlichen Windparks durchgeführt. Aus den gewonnenen Rohdaten können neben den eigentlichen Geräuschen der WEA auch für die jeweiligen Anlagentypen spezifische Signaturen ermittelt werden. Bisher wurde eine erste Messkampagne für einen Anlagentyp in zwei Windparks durchgeführt. Die Analyse dieser Messungen haben zu ersten visuellen Indikatoren geführt, die in Anlehnung an den MPEG-7 Standard in eine Geräuschsignatur umgewandelt werden sollen. Dabei sind in die Gestaltung der Signatur auch Umgebungsbedingungen eingeflossen, die das Geräusch einer WEA mit beeinflussen. Die aktuell noch manuell durchgeführte Analyse der Daten soll zu einem späteren Zeitpunkt automatisch in einem Hadoop-Cluster vorgenommen werden. Dieser Cluster übernimmt dabei auch die Funktion der Datenbank.

• Soundwalk in der Lehre - Vom Messen zum bewussten Wahrnehmen von Geräuschen
  D. Rokita, F. Ueberle and S. Mellert
[Abstract]

In der Lehre der Akustik stehen klassischerweise physikalische Zusammenhänge und objektive Messmethoden im Fokus. An der HAW Hamburg wird seit dem Sommersemester 2018 das Curriculum zusätzlich durch einen Soundwalk ergänzt. Dabei werden von den Studierenden auf einer Strecke, die ihnen vom täglichen Weg zum Campus bekannt ist, 14 Stationen angesteuert. An jeder dieser Stationen ordnen die Studierenden ihre Höreindrücke verschiedenen Adjektiven zu. Zusätzlich werden die dominanten Geräuschquellen in absteigender Reihenfolge, sowie Gedanken und Assoziationen zur aktuellen Station notiert. Ein Mitglied der Gruppe trägt ein Messgerät zur Aufzeichnung des Schalldruckpegels. Im Anschluss an den Soundwalk findet ein Gespräch statt, in dem die individuellen Höreindrücke ausgetauscht werden. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Studierenden durch den Soundwalk am eigenen Leib die Diskrepanz zwischen objektiven physikalischen Messwerten und ihrer subjektiven Wahrnehmung erleben. Viele Studierende waren überrascht welche Vielfalt an Geräuschen sie auf dem vertrauten Weg wahrgenommen haben. Außerdem werden Ergebnisse eines Soundwalks an einer kasachischen Hochschule vorgestellt. Hier ist besonders die unterschiedliche Bewertung durch einheimische Studierende und deutsche Gastdozenten interessant.

Rokosch, Frank

• Lärm im Einzelhandel
  J. Selzer, F. Schelle, A. Wolff, F. Rokosch and A. Gehrke
[Abstract]

Lärm am Arbeitsplatz ist trotz des voranschreitenden Wandels der Arbeit ein häufig anzutreffendes Problem. Mit Lärm ist jedoch nicht nur der aurale, innohrschädigende Lärm gemeint. Auch nicht-innenohrschädigender Schall löst extra-aurale Lärmwirkungen aus, durch die langfristig gesundheitliche Beeinträchtigungen entstehen können. In einem gemeinsamen Projekt der BGHW und der Institute der DGUV (IFA, IAG und IPA) wurden im Zeitraum von März bis September 2018 die Situation der Beschäftigten in der Einzelhandelsbranche untersucht. Es konnten insbesondere Betriebe aus dem Lebensmittel- und Textileinzelhandel für dieses Projekt akquiriert werden. Dabei wurden neben dem validierten Fragebogen für die psychologische Bewertung der Arbeitsbedingungen (BASA II) der am Arbeitsplatz vorherrschende Schalldruckpegel mittels Schallpegelmessern und Dosimetern ortsabhängig und personengebunden erfasst. Durch die personengebundene Messung lässt sich die physikalische Einwirkung am Ohr gut erfassen. Eine Beurteilung gestaltet sich wegen unterschiedlicher Normvorgaben jedoch als schwierig. Für die verschiedenen Teilbranchen werden sowohl Aussagen über die personengebundenen und standortabhängigen Lärmexpositionen einzelner Tätigkeiten, wie auch über Raumpegel, z.B. im Kassenbereich, getroffen. Zusätzlich konnten exemplarisch Nachhallzeiten im laufenden Betrieb ermittelt werden. Die Ergebnisse werden im Zusammenhang mit der nach Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A3.7 ”Lärm” anzuwendenden Kenngröße des Beurteilungspegels und der dafür vorgesehenen Messmethode diskutiert.

Rolfes, Raimund

• Analyzing the Sound Propagation of Wind Turbines Based on Measured Acoustical and Meteorological Parameters
  S. Martens, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

Due to the current discussions regarding wind turbine noise, the sound propagation of wind turbines is an ongoing research topic. To fully understand the complex physical phenomena affecting sound propagation, measurements under real field conditions are necessary. Hence, an experimental campaign was carried out in 2017, lasting seven weeks as part of the research project ”WEA-Akzeptanz”.

In the campaign, three sound level meters were placed at various distances to a wind turbine to measure directivity and horizontal sound propagation characteristics. Sound pressure levels, 1/3-octave bands and audio were recorded at each measurement point. A standard 90 mm windscreen as well as a 220 mm secondary windscreen were used to reduce the wind-induced noise during measurements. Extensive meteorological measurements were conducted simultaneously monitoring the meteorological parameters during the campaign. Several devices including i.e. 3D sonic anemometers were installed on a 10m-meteorological mast. Moreover, a sodar was used to measure the vertical wind-profile up to 180 m at specific days. In this contribution, the setup of the measurement campaign will be shown in detail. Additionally, the first results regarding the dependence of acoustical, meteorological and wind turbine parameters will be discussed.

• Modellgestützte Untersuchung der Blasenbildung und des Übertragungsverlusts eines offshore eingesetzten Blasenschleiers
  T. Bohne, T. Grießmann and R. Rolfes
[Abstract]

Der Ausbau der Offshore-Windenergie ist mit einer deutlichen Lärmbelastung der Meeresumwelt verbunden. Der Blasenschleier ist dabei eines der am häufigsten verwendeten Systeme, um die Belastung, die insbesondere auf die Rammung der Gründungspfähle zurückzuführen ist, in den gesetzlich festgelegten Grenzen zu halten. Die Größe der Luftblasen stellt dabei ein entscheidendes Kriterium für die Wirksamkeit des Blasenschleiers dar. Auf Grund der anspruchsvollen Umgebungsbedingungen existieren keine direkten Messungen der Blasengrößenverteilung. Es wird daher ein physikalisch basiertes Modell vorgestellt, das es ermöglicht die Blasengrößenverteilung im Blasenschleier in Abhängigkeit des Düsendurchmessers und des Düsenabstands zu bestimmen. Die so gewonnene Blasengrößenverteilung stellt die Grundlage für die Berechnung des Übertragungsverlusts des Blasenschleiers dar. Im Rahmen des Vortrags werden die Blasengrößenverteilung und der zugehörige Übertragungsverlust für verschiedene Düsenschlauchkonfigurationen vorgestellt.

• Beurteilung der Auswirkung der atmosphärischen Turbulenz auf die Schallausbreitung auf Grundlage einer Parameterstudie
  J. Hörmeyer, T. Bohne and R. Rolfes
[Abstract]

Im Rahmen des Projektes ”WEA-Akzeptanz: Von der Schallquelle zur psychoakustischen Bewertung” wird ein numerisches Schallausbreitungsmodell entwickelt, welches die komplexen atmosphärischen Umgebungsbedingungen berücksichtigt. Eine geeignete numerische Methode für ein atmosphärisches Schallausbreitungsmodell ist die auf der Helmholtz-Gleichung basierende CNPE- (Crank Nicolson Parabolic Equation) Methode.

Eine Umgebungsbedingung mit maßgeblichem Einfluss auf die Schallausbreitung in der Atmosphäre ist die atmosphärische Turbulenz. Diese wird durch zeitliche Fluktuation der Temperatur und der Windgeschwindigkeit beschrieben und hat zur Folge, dass Schallwellen an turbulenten Wirbeln gestreut und vom ursprünglichen Ausbreitungsweg abgelenkt werden. Die Auswirkung dieser Schallstreuung auf die Schallausbreitung ist von Parametern wie beispielsweise der Turbulenzintensität, der Größe von turbulenten Wirbeln sowie der Anzahl an wiederholten und gemittelten Simulationen abhängig.

Durch zufällig generierte Fluktuationen von Temperatur und Windgeschwindigkeit kann die atmosphärische Turbulenz in die CNPE-Methode implementiert werden. In dieser Arbeit wird eine Parameterstudie durchgeführt, mit der Motivation, den Einfluss der zuvor genannten Parameter auf die Schallausbreitung beurteilen zu können. Anschließend kann bewertet werden, welche Parameter eine vergleichsweise hohe Sensitivität aufweisen. Dies stellt die Grundlage für eine Modellanpassung im Zuge der Validierung des Schallausbreitungsmodells mit realen meteorologischen Daten dar.

Rollwage, Christian

• Evaluation of Speaker Localization methods for Vehicle Interior Applications
  M. Ohlenbusch, A. Volgenandt, S. Volke, C. Rollwage and J. Bitzer
[Abstract]

The recent advent of voice-controlled assistance systems and hands-free speakerphones in automobiles results in the necessity of acoustic speaker localization solutions adapted to vehicle interiors. Smart speaker solutions often employ beamforming as a preprocessing step, entailing the need for direction of arrival-information. A number of acoustic source localization algorithms have already been designed for a wide range of applications. While some of these approaches are based on digital signal processing, others rely on machine learning to compute estimates. Their respective practical performance in real environments, however, is often limited when facing various environmental factors, such as reverberation and directional noise. For the concrete scenario of in-car speaker localization, an analysis of existing methods is required. In this context, a number of current approaches will be evaluated against each other in terms of practical performance, using both simulated and real audio recordings. The result of this comparison gives an overview of challenges presented by in-car acoustic localization, as well as the advantages and drawbacks of learning-based approaches for real acoustic environments with known characteristics.

• Erfassung der Höranstrengung fertiger TV-Mischungen
  R. Huber, H. Baumgartner, C. Rollwage, S. Goetze and J. Rennies-Hochmuth
[Abstract]

Die Sprachverständlichkeit von Wortbeiträgen in TV-Produktionen wird traditionell subjektiv erfasst, sei es von den Tonkollegen am Set oder in späteren Produktionsschritten im Studio. Innerhalb eines Produktionsprozesses werden die Aufnahmen meist viele Male gehört und das in einer optimalen Hörumgebung - hier kann es leicht zu einer Fehleinschätzung von Mischungsverhältnissen und Sprachverständlichkeit kommen. In der Postproduktion erfolgen neben der Sichtung, dem Schnitt und der Bearbeitung des zuvor aufgenommenen Materials verschiedene Schritte der Nachvertonung sowie die abschließende Mischung. Für diese finale Mischung fließen etliche Tonspuren und Audioelemente wie Musik, Originalton, Atmosphären, Geräusche, Voice-Over etc. zusammen, wodurch es auch immer wieder zu Veränderungen der Sprachverständlichkeit kommen kann. Dieser Beitrag stellt einen referenzsignalfreien (”single-ended”) Ansatz zur instrumentellen Bewertung der Höranstrengung vor, basierend auf der Auswertung von Posteriogrammen, welche bei Systemen zur automatischen Spracherkennung erzeugt werden, vor. Dieser Ansatz eignet sich allgemein zur Bewertung komplexer Mischungen von Sprach- und Hintergrundmaterial und ermöglicht die Darstellung nicht optimaler Sprachverständlichkeit in TV-Produktionen.

Rommel, Andreas

• Detektion von Schnarchen in Audiosignalen mit Convolutional Neural Networks
  M. Stammler, A. Rommel, B. Wirnitzer and S. Feldes
[Abstract]

Die mit starkem Schnarchen einhergehende Verengung der Atemwege mit ihren vielfältigen negativen Auswirkungen stellt ein ernstes gesundheitliches Problem dar, das bis zum Krankheitsbild der Schlafapnoe führen kann. Zur Unterstützung der Diagnose und Kontrolle des Therapieverlaufs ist eine Überwachung der Schnarchaktivität im häuslichen Umfeld des Patienten sehr hilfreich. Will man dies im Sinne einer einfachen Umsetzbarkeit (bspw. über Smartphone) akustisch realisieren, ist eine robuste Detektion unter verschiedensten akustischen Bedingungen (inkl. Nebengeräuschen) gefordert. Dieser Beitrag untersucht die Eignung von Convolutional Neural Networks (CNN) für diesen Zweck. Dazu werden spektrale Merkmale des Audiosignals in ihrem zeitlichen Verlauf als Input für die Netze in ein Bildformat mit festen Dimensionen gewandelt. Am Netzausgang werden zur Differenzierung des Schnarchens gegenüber Nebengeräuschen und Stille drei entsprechende Klassen angesetzt. Zum Training der CNNs wird umfangreiches Trainingsmaterial aus diversen Quellen (klinisch sowie häusliches Umfeld) herangezogen, dessen Zusammensetzung diskutiert wird. Experimente werden insb. zur Dimensionierung der CNN-Architekturen bzgl. Filtergröße und Filteranzahl durchgeführt, sowie zur Datenaugmentierung, die hier durch Überlagern von Rauschen sowie Aufprägen von unterschiedlicher Raumakustik realisiert wird. Nach Optimierung wurden Tests mit separat aufgezeichneten Übernachtaufnahmen aus häuslichem Umfeld durchgeführt. Im Ergebnis konnte eine Korrektklassifikationsrate von 95,5% in bekanntem Umfeld und von ca. 80% in unbekanntem Umfeld erzielt werden.

Ronneberger, Dirk

• Eine neuartige Impedanz-Randbedingung zur vollständigen Beschreibung des akustischen Verhaltens perforierter Wandauskleidungen mit Überströmung
  A. Schulz, C. Weng, F. Bake, L. Enghardt and D. Ronneberger
[Abstract]

Zur Lärmminderung in Strömungskanälen wie z.B. Flugzeugtriebwerken werden häufig akustische Wandauskleidungen verwendet, wobei die Kanalwände durch Perforationen akustisch durchlässig gemacht werden. Der entscheidende Parameter für die Anpassung der Wandauskleidung an das zu dämpfende Schallspektrum ist dabei -zumindest im strömungslosen Fall- durch die Wandimpedanz gegeben. Bei Anwesenheit einer Strömung wird diese Anpassung erheblich erschwert, da die Wandimpedanz nicht nur strömungsbedingt verändert wird, sondern als alleiniger Parameter auch nicht mehr ausreicht, um den Einfluss der Wand auf das Schallfeld zu beschreiben. Zur Vervollständigung der Randbedingung muss der Effekt des Impulstransfers berücksichtigt werden, welcher durch das Abbremsen des strömenden, in die Wandöffnungen eindringenden Mediums verursacht wird. Dieser Effekt wurde in den bisherigen Arbeiten entweder völlig vernachlässigt oder durch die unrealistische Annahme der Haftbedingung beschrieben. Um den Impulstransfer zwischen Wand und Strömung korrekt zu berücksichtigen, wird in dieser Arbeit die Proportionalitätskonstante zwischen der akustischen Wandschubspannung und der wandnormalen Schnelle als neuer Parameter der Randbedingung eingeführt. Diese, hier Impulstransferimpedanz genannte, Größe liefert zusammen mit der klassischen Wandimpedanz eine vollständige Beschreibung der akustischen Eigenschaften einer perforierten Wand unter dem Einfluss der Überströmung. Es werden erste Messungen der Impulstransferimpedanz vorgestellt und physikalisch plausible Ergebnisse diskutiert.

Roozen, Bert

• Messung des Einflusses von Dübeln zur Befestigung von Wärmedämmverbundsystemen auf das Luftschalldämmmaß von Außenwänden in Massivbauweise
  M. Neusser, B. Roozen, H. Müllner and S. Hinterseer
[Abstract]

Aktuelle Veröffentlichungen haben gezeigt, dass die Befestigung von Wärmedämmverbundsystemen auf dem tragenden Bauteil einen wesentlichen Einfluss auf das resultierende Luftschalldämmmaß des Gesamtbauteils hat. Eine vollständige Erklärung und Quantifizierung dieser Phänomene konnten bis dato aber nicht geliefert werden. Die dargestellten Untersuchungen zeigenden Einfluss einer variierenden Dübelanordnung über das bauakustisch relevante Frequenzspektrum. Untersucht wurden 4 verschiedene Dübelmuster auf jeweils 2 verschiedenen Grundwänden mit 2 unterschiedlichen Dämmstoffmaterialien. Die erzielten Ergebnisse zeigen einen besonders großen Einfluss der Befestigung des Wärmedämmverbundsystems im Bereich der Massefederresonanz. Zusätzlich zu den klassisch nach EN ISO 10140-2 gemessenen Schalldämmmaßen wurde die Schnelligkeitsverteilung an den Bauteiloberflächen mittels Laservibrometrie gemessen und der Abstrahlgrad bestimmt. Die Ergebnisse zeigen ein durch die Dübel und deren Anzahl beeinflusstes Schallabstrahlverhalten der Putzoberfläche. Die Dübel stellen Diskunitäten in der Biegewellenausbreitung der Putzoberfläche dar und beeinflussen dadurch das Abstrahlverhalten unterhalb der Koinzidenzgrenzfrequenz. Die Größe des Einflusses des Dübels auf das Luftschalldämmverbesserungsmaß eines Wärmedämmverbundsystems hängt somit von der Lage der Massefederresonanz im Frequenzspektrum und der dort sich ausbildenden Schwingungsformen ab. Es wird somit empfohlen, in vereinfachte Prognosemodelle des Luftschalldämmmaßverbesserungsmaßes von Wärmedämmverbundsystem die Anzahl der Dübel zur Befestigung als Berechnungsparameter mit aufzunehmen wie es z.B. aktuell durch die EN ISO 12354-1 für die Kleberfläche möglich ist.

Roth, Vincent

• Reinigung von semi-dichten Asphalten zur Erhaltung der akustischen Leistung
  V. Roth, H. Gloor, D. Milo and E. Bühlmann
[Abstract]

Semi-dichte Asphalte (SDA) dienen in der Schweiz als etablierte Lärmschutzmassnahe im Innerortsbereich. Bekannte Alterungsprozesse bei SDA, wie beispielsweise Verstopfungen der von der Oberfläche zugänglichen Poren, führen zu einer Abnahme der akustischen Wirkung. Diese Untersuchung ermittelt, ob und wie sich die (akustische) Lebensdauer eines lärmabsorbierenden Belags mittels verschiedener Reinigungsmassnahmen verlängern lässt. Hierzu werden auf vorbestimmten Abschnitten die auftretenden Verschmutzungsarten dokumentiert und die akustischen Auswirkungen von unterschiedlichen Reinigungsverfahren und -zyklen untersucht (Vorher/Nachher-Messung CPX). Zudem wird anhand von Wasserdurchflussmessungen eine allfällige Veränderung der Porenzugänglichkeit ermittelt. Erste Ergebnisse zeigen, dass sich Oberflächenschmutz gut entfernen lässt und lokal eine positive Wirkung von 1 bis 2.5 dB ergibt, während sich tief eingedrungener Schmutz in den SDA nur schwerlich entfernen lässt und somit lediglich eine Wirkung von <0.8 dB erzielt wird. Aufgrund dieser Ergebnisse wird eine Reinigung bei starkem Schmutzeintrag empfohlen, da dadurch die Verlängerung der Lebensdauer des Belags möglich scheint. Kritisch dabei ist, dass der Reinigungsprozess nicht eine zusätzliche Beanspruchung des Belags zur Folge hat und zu Beschädigungen führt.

Rothe, Sebastian

• Betrachtung der Schallleistungsflüsse körperschalltragender Strukturen mit gekoppeltem Fluid
  S. Rothe and S.C. Langer
[Abstract]

Ein wesentlicher Schritt beim Lärmarmen Konstruieren ist die Identifikation geeigneter Bereiche zur Platzierung konstruktiver Maßnahmen, wie beispielsweise Dämpfungsfolie, Sicken oder Punktmassen. Voraussetzung hierfür ist eine aussagekräftige physikalische Größe, auf welcher diese Entscheidung getroffen werden kann. Eine geeignete Möglichkeit ist die Analyse der Schallleistungsflüsse in dem betrachteten System, welche Informationen darüber liefert, über welchen Pfad sich der Schall ausbreitet.

Die für den Körperschallfluss repräsentative Größe ist die Strukturintensität (STI). Die äquivalente Größe im Fluid ist die Schallintensität. Beim Lärmarmen Konstruieren auf Basis der STI wird in der Literatur davon ausgegangen, dass es in Bereichen hoher aktiver Strukturintensität zu einer verstärkten Schallabstrahlung kommt und die Platzierung von Maßnahmen zur Reduktion der abgestrahlten Schallleistung in diesen Bereichen sinnvoll ist. Es stellt sich die Frage, in welchen Grenzen die genannte Hypothese bei Betrachtung des gekoppelten Systems, insbesondere unterhalb der Koinzidenzfrequenz (Ausbildung unterschiedlicher Schallabstrahlungstypen), Bestand hat.

In diesem Beitrag werden die Schallleistungsflüsse einer generischen körperschalltragenden Struktur gekoppelt mit dem Fluid betrachtet werden, um den Anteil und den Übertragungspfad des Körperschalls in das Fluid zu identifizieren. Zum Vergleich werden die Bereiche hoher aktiver Strukturintensität ohne Berücksichtigung des Fluids herangezogen.

Rottengruber, Hermann

• Entwicklung einer empirischen Formel zur Bewertung der Tickergeräuschanteile von Motorgeräuschen
  S. Schneider, J. Hots, T. Luft, H. Rottengruber, J. Verhey and H.-P. Rabl
[Abstract]

Der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs wird beim Kauf eines Pkw stetig relevanter. Dabei nimmt die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates eine Schlüsselrolle ein. Durch das Auftreten einzelner Störgeräusche, bzw. deren Ausprägung, wird jene Geräuschqualität negativ beeinflusst. Diese Störgeräusche gilt es im Rahmen der Fahrzeugentwicklung weiter zu optimieren, wobei die Identifikation und Bewertung störender Geräuschanteile am Motorgesamtgeräusch (bspw. Injektoren und Hochdruckpumpe) Voraussetzungen für eine effektive Akustikoptimierung sind. Ferner können diese Geräuschphänomene anschließend den zu verursachenden Bauteilen zugeordnet werden. Vor allem die impulshaltigen Geräuschkomponenten, speziell das ”Tickern”, werden als besonders lästig eingestuft, weswegen dieser Beitrag darauf abzielt, die tickernden Geräuschanteile aus dem Gesamtgeräusch zu analysieren und zu bewerten. Dazu werden vorab am Beispiel eines Diesel- sowie Ottomotors jene psychoakustischen Größen im Rahmen einer Signalanalyse, bspw. Kurzzeit-FFT, untersucht, welche das Tickergeräusch in ihrer Gesamtheit am ehesten beschreiben können. Es stellte sich heraus, dass die Impulshaltigkeit, die Lautheit sowie die Schärfe den subjektiven Eindruck am besten wiedergeben können. Mithilfe dieser drei Größen ist es möglich eine empirische Formel zu entwickeln, welche die tickernden Geräuschanteile in ihrer Intensität in Grenzen einstufen kann. Wie auch bei anderen psychoakustischen Bewertungsskalen wird die Benotung von 1 (sehr tickernd) bis 10 (nicht tickernd) vorgenommen.

• Akustische Analyse und Optimierung von mechatronischen Kraftstoffeinspritzsystemen
  C. Mühlbauer, H.-P. Rabl and H. Rottengruber
[Abstract]

Die kontinuierlich strenger werdende Abgasgesetzgebung und der politische und gesellschaftliche Ruf nach ressourcenschonenden Fahrzeugen zwingt die Automobilindustrie innovative, hochpräzise und komplexe mechatronische Regel- und Steuersysteme für den Fahrzeugantrieb zu entwickeln. Einer Zunahme der Präzision dieser mechatronischen Komponenten geht für gewöhnlich auch einer Zunahme der Strukturanregung und damit einer Erhöhung des Störgeräusches einher. Das durch das Einspritzsystem verursachte Tickern weist im Vergleich zum Restmotorgeräusch zwar einen relativ niedrigen Schalldruckpegel auf, wirkt durch den impulsartigen und hochfrequenten Charakter aber qualitativ minderwertig. Um die Geräuschqualität von Einspritzsystemen isoliert zu untersuchen, wurde ein Systemprüfstand entwickelt, der die Körper- und Luftschallabstrahlung des Einspritzsystems in seriennaher Konfiguration abbildet. Der Fokus dieses Beitrags liegt auf der akustischen Vermessung von Hochdruck-Injektoren für direkteinspritzende Ottomotoren in kritischen Betriebsbereichen und der Optimierung der Geräuschabstrahlung durch geeignete aktive Maßnahmen. Im Anschluss werden die Auswirkungen der Optimierungsmaßnahmen im Systembetrieb bezüglich Einspritzratenverlauf und Schwankungen der eingespritzten Kraftstoffmasse diskutiert.

Roy, Axel

• Schall-Immissionsschutz bei Open-Air-Veranstaltungen – Aktuelle Messergebnisse
  A. Nicht and A. Roy
[Abstract]

Grundlage der durchgeführten Untersuchungen bilden die Ergebnisse der 2006 veröffentlichten Sächsischen Freizeitlärmstudie. Mehr als 10 Jahre nach Veröffentlichung der Erstfassung ergab sich die Notwendigkeit, die Emissionskenngrößen und Prognoseverfahren vor allem auf dem Gebiet ”Freiluftkonzerte” zu überprüfen und ggf. zu aktualisieren. Im genannten Zeitraum war eine intensive technische Weiterentwicklung der verwendeten Beschallungsanlagen zu verzeichnen, die im Zusammenhang mit neuen Musikrichtungen und geänderten Klangpräferenzen eine Überprüfung der Emissionskenngrößen hinsichtlich Schallleistungspegel, Richtcharakteristik und Spektrum nahelegen. Auf der Basis aktueller Messungen und der Auswertung vorhandener Berichte und Kenngrößen wurden die in der Sächsischen Freizeitlärmstudie zusammengestellten Emissionskenngrößen insbesondere zum Thema ”Freiluftbühnen” aktualisiert. Zusätzlich wurde die Geräuschquelle ”Freilichtkinos” als eigene Freizeitanlage untersucht und mit ihren spezifischen Emissionskenngrößen erfasst.

• Schall-Immissionsschutz bei Open-Air-Veranstaltungen – Aktualisierte Prognosemethoden
  A. Roy and A. Nicht
[Abstract]

Grundlage der durchgeführten Untersuchungen bilden die Ergebnisse der 2006 veröffentlichten Sächsischen Freizeitlärmstudie. Im Zusammenhang mit den im Vortrag ”Schall- Immissionsschutz bei Open-Air-Veranstaltungen - Aktuelle Messergebnisse” vorgestellten aktuellen Emissionskenngrößen waren auch die Prognosemethoden einer Aktualisierung zu unterziehen. Dabei spielen die Richtcharakteristiken eine wichtige Rolle, die bei modernen Beschallungsanlagen (z.B. Line Arrays) sehr stark vom Abstrahlverhalten eines Kugelstrahlers abweichen. Deshalb wurden Richtungs-Balloons verschiedener Beschallungssysteme durch Simulation gewonnen und ihre Parameter für Prognosezwecke aufgearbeitet. Im Zusammenhang mit den messtechnisch bestimmten Schallleistungspegeln und Signalspektren werden Methoden für die Prognose der Schallausbreitung von Open-Air-Veranstaltungen vorgestellt. Wegen des zunehmenden Tieftonanteils im Signalspektrum von Open-Air-Konzerten wird besonderer Wert auf die genauere Prognose von Subwoofer-Emissionen gelegt. Neben einer überschlägigen Prognose werden die aktuellen Möglichkeiten verschiedener Software-Tools zur Schall-Ausbreitungsrechnung für Open-Air-Konzerte erläutert.

Rucz, Péter

• Simulation framework for detecting and tracking moving sound sources using acoustical beamforming methods
  P. Tapolczai, P. Fiala, G. Firtha and P. Rucz
[Abstract]

Microphone arrays and beamforming procedures enable the localization of sound sources and are used in a great number of industrial applications. Remote sound sources can be localized by creating an acoustical image of the spatial distribution of the source strength. Acoustical focusing can also be implemented in order to get a high-gain directed antenna and hence attain the filtered signal of selected sources. Application to moving sound sources involve a number of challenges, such as taking the effect of the Doppler-shift into account, or to apply the acoustical focusing with a time-varying focal point.

In this contribution a simulation framework for the detection and tracking of moving sources is introduced. It is shown that in case of moving sources, source localization and acoustical focusing can be implemented in a feedback loop to enhance the quality of the detection. The object oriented simulator is capable of evaluating the sound field of arbitrary moving sound sources and contains implementations of various beamforming methods for acoustical imaging and source localization. The reconstruction of the trajectory of the moving source is supplemented by a nonlinear Kalman filter. Tracking of a small unmanned aerial vehicle is demonstrated as an example application.

• NiHu: A multi-purpose open source fast multipole solver
  P. Fiala and P. Rucz
[Abstract]

We introduce the Fast Extension of NiHu, an open source C++ toolbox for the formulation of various engineering BEM problems. The NiHu toolbox has been widely used to discretise boundary integrals in a generic way, using the conventional BEM. The recently developed Fast Multipole extension aims to provide an interface for the efficient and flexible implementation of different fast integration methods, such as the kernel-dependent Fast Multipole Method, it’s black-box extensions, or algebraic approaches, such as ACA. Similar to the conventional BEM core, the Fast Extension massively exploits C++ template metaprogramming in order to generate efficient code for different formalisms, while maintaining a generic programming interface. Parallel processing is implemented using OpenMP.

The flexibility of the toolbox is demonstrated by formulating different problems related to computational acoustics: 2D and 3D acoustic radiation-scattering, potential problems, as well as stochastic eigendecomposition. The open source implementation is validated using the EAA benchmark cases such as the Radiatterer, the Pac-man and the Cat’s eye arrangements.

• Aeroacoustic simulation of a flow-excited Helmholtz resonator using OpenFOAM
  P. Rucz
[Abstract]

The flow-excited Helmholtz resonator is a classical example of acoustical resonance induced by fluid flow. Similar phenomena of sound production are also responsible for the noise amplification in ventilation ducts with side branches and the sound generation of air reed wind instruments, for example. In the past few years several studies investigating the fluid flow and the acoustical feedback in the Helmholtz resonator were published. These examinations include analytical treatments, experiments, and simulations based on discrete vortex dynamic models and computational fluid dynamics.

This paper presents the aeroacoustic simulation of a Helmholtz resonator excited by grazing flow. Numerical simulations at different flow speeds are performed by solving the compressible Navier-Stokes equations using the finite volume method implemented in the OpenFOAM software package. The frequency and amplitude of pressure oscillations in the resonator are evaluated and compared with the results of other models published previously. Flow field decomposition techniques are explored in order to get a better insight on the interaction of the flow and the acoustical feedback mechanism.

Rudolf, Michael

• Schallschutz von Flachdächern in Holzbauweise – Luft- und Trittschalldämmung von Flachdächern und Dachterrassen
  C. Châteauvieux-Hellwig, A. Rabold, S. Bacher, M. Martin and M. Rudolf
[Abstract]

Bei der Planung von modernen Büro- und Wohngebäuden ist vor allem im Bereich der mehrgeschossigen Bauweise i.d.R. ein Flachdach oder ein flachgeneigtes Dach mit ausgebautem Dachgeschoß vorgesehen. Um den Ansprüchen aus Wärmeschutz, Statik, Brandschutz und Schallschutz gerecht zu werden, müssen diese Dachkonstruktionen einer ganzen Reihe von Kriterien entsprechen. Auch im Bereich des Schallschutzes variieren die Ansprüche je nach Ausführung und Nutzung des Dachelementes als reines Dachelement oder als begehbare Dachterrasse. Planungsdaten, insbesondere für Konstruktionen in Holzbauweise, die den bauakustischen Ansprüchen entsprechen, sind nur sehr bedingt verfügbar. Es wurden deshalb in einem aktuellen Forschungsprojekt Planungsunterlagen für die verschiedenen Konstruktionsvarianten von Flachdächern und leicht geneigten Dächern erarbeitet, die insbesondere den Anforderungen an den Schallschutz genügen. Zusätzlich wurden Regengeräusche bei natürlichem Regen an einem Prüfaufbau im Außenbereich untersucht und mit theoretischen Prognosemodellen verglichen. Der Beitrag zeigt Planungsdaten für unterschiedliche Dachausführungen und geht auf erste Ergebnisse der Regengeräuschmessung und -prognose ein.

Rudrich, Daniel

• Improving externalization in Ambisonic Binaural Decoding
  D. Rudrich and M. Frank
[Abstract]

Ambisonics has become the standard audio format for 360-degree videos and virtual reality. Content is typically created by Ambisonic microphone recordings, single synthetically spatialized/encoded sources, or a combination of both. Whereas real-world recordings include room information by nature, synthetically spatialized sources often lack in physically plausible reverberation. However, this room information is crucial for externalization in binaural headphone playback. As production is typically done using loudspeaker playback, the studio’s room already supports externalization, without the need for additional reverberation. However, such productions can suffer from a lack of externalization when played back binaurally over headphones. Employing measured binaural room impulse responses (BRIRs) from loudspeaker setups in studios improve externalization, however the directions of the direct sound are limited to the loudspeaker directions. Our approach tries to combine state-of-the-art binaural Ambisonic decoding without virtual loudspeakers with room information created by virtual loudspeakers in a simulated room. A listening experiment compares the results to binaural playback using BRIRs and evaluates how accurate the room simulation has to be done for plausible playback and improved externalization.

Ruff, Andreas

• Horizontale Stoßstellendämmung von Brettsperrholzwänden
  M. Schneider, A. Ruff, B. Zeitler and J. Weinhold
[Abstract]

Vorgefertigte Massivholzwände mit einem Wärmedämmverbundsystem werden in Seniorenwohnanlagen, in Wohnheimen oder in Hotels häufig als flankierende Außenwände eingesetzt. Die flankierende Übertragung über diese besonders leichten Bauteile begrenzt dabei die resultierende Schalldämmung zwischen den Wohneinheiten, wobei die konstruktive Ausführung der Stoßstelle zwischen Trennwand und den beiden flankierenden Außenwänden die erreichbare Flankendämmung bestimmt. Im Rahmen eines Forschungsauftrages der Ed. Züblin AG wurden im Labor der HFT-Stuttgart am Zentrum für Bauphysik unterschiedliche Stoßstellenvarianten aufgebaut und messtechnisch untersucht. Die Ergebnisse dieser Messungen werden vorgestellt und diskutiert.

• Laboruntersuchungen zur Stoßstellendämmung von Brettsperrholzwänden und Spannbeton-Fertigdecken
  A. Ruff, M. Schneider, B. Zeitler and J. Weinhold
[Abstract]

Im modernen Holzbau kommen verstärkt auch Hybridkonstruktionen, z.B. die Kombination aus Brettsperrholzwänden und Stahlbeton-Hohlkörperdecken, zum Einsatz. Die Decken aus Stahlbeton-Fertigteilen werden dabei in der Regel nicht direkt auf die Massivholzwände aufgelegt, sondern durch eine elastische Zwischenlage getrennt. Im Rahmen eines Forschungsprojekts mit der Ed. Züblin AG wurde im Prüfstand ein solcher Bauteilstoß nachgebildet und hinsichtlich der Stoßstellendämmung zwischen den Bauteilen messtechnisch untersucht. Zusätzlich wurde die Art der elastischen Zwischenlage variiert und der Bauteilstoß mit verschiedenen Auflasten versehen. Im Beitrag werden die Messergebnisse vorgestellt und diskutiert.

Ruhe, Carsten

• Schallabsorbierende Wandpaneele? Ein MUSS für die Klassenraum-Akustik!
  C. Ruhe
[Abstract]

DIN 18041:2016 fordert für Klassenräume (Raumgruppe A4) mit einem typischen Volumen von etwa 180 m³ eine Nachhallzeit von Tsoll = 0,45 s ± 20 %. Auch wenn es rechnerisch ”gerade eben” ausreicht, lediglich die Decke vollflächig hochgradig schallabsorbierend zu belegen, ist nicht von vornherein sichergestellt, dass der Raum den Anforderungen an ein barrierefreies Zuhören und Verstehen entspricht. Werden Schallabsorber auch in der zweiten (und ggf. dritten) Raumdimension angebracht, so verbessert sich die Situation schlagartig erheblich und die Räume werden von den Nutzern als viel besser beurteilt. Im Gegensatz zu den Aussagen vieler Hörer liegen aber nur wenige messtechnische ”Beweise” über diese erheblich bessere Qualität vor. Deshalb sträuben sich die Schulbau-Träger oft, den dafür notwendigen Aufwand von etwa 1.000 je Klassenraum zu investieren. Auch die Argumente einiger Akustiker, die horizontalen Reflexionen würden ohnehin eher eintreffen als die in der Norm benannten 50 ms nach dem Direktschall, sind in diesem Sinne kontraproduktiv. Messergebnisse vorher/nachher aus Klassenraum-Ergänzungen und aus verschiedenen neuen Förderzentren für Hörgeschädigte belegen eindeutig den Gewinn durch die Wandpaneele. Offenbar schränken horizontale Schallreflexionen die Sprachverständlichkeit viel früher ein, als erst nach 50 ms. Hierzu werden verschiedene Plausibilitäts-Überlegungen vorgestellt. Man sollte sie wissenschaftlich untersuchen, sobald die Messtechnik dafür angepasst ist.

Ruhnau, Mirko

• Minderung der akustischen Wirksamkeit von Schalldämpfersystemen durch Körperschallausbreitung
  C. Schulze, P. Lindner, J. Hübelt, M. Ruhnau, J. Troge, T. Georgi and D. Levermann
[Abstract]

Zur Reduzierung des Entwicklungsrisikos bei der Auslegung von Schalldämpfern werden möglichst genaue Auslegungs- und Berechnungswerkzeuge benötigt. Einen wichtigen begrenzenden Faktor stellt hierbei die Übertragung von Körperschall über die Schalldämpferbauteile dar, die bisher ausschließlich durch Sicherheitsbeaufschlagungen berücksichtigt wird. Nun wurde ein neues Berechnungsverfahren geschaffen, das den Körperschalleinfluss auf die Luftschalldämpfung eines Schalldämpfers analytisch beschreiben kann. Dabei kommt ein SEA-Modell (statistische Energieanalyse) zum Einsatz. Die dafür erforderlichen Modellparameter wurden aus den für den Körperschall bedeutsamen Eigenschaften der Schalldämpferbauteile abgeleitet. Im Beitrag werden Ergebnisse zur Validierung der Berechnungsmethodik an Schalldämpfern in Modell- und Originalgröße präsentiert. Insbesondere wird die Gesamtschalldämpfung eines Schiffsschalldämpfers prognostiziert auf Basis der direkt am Motorprüfstand gemessenen Luftschallleistung und Körperschallleistung. Abschließend erfolgt der Vergleich der Durchgangsdämpfung des Schiffsschalldämpfers mit Messergebnissen, die in situ am Abgassystem eines Schiffs ermittelt wurden.

Rupitsch, Stefan J.

• Berechnung der vollständigen Dispersionscharakteristik von abstrahlenden Lambwellen mittels Variablentransformation
  D.A. Kiefer, M. Ponschab and S.J. Rupitsch
[Abstract]

Entlang einer Platte können sich unterschiedliche geführte mechanische Wellen ausbreiten, darunter sogenannte Lambwellen. Grenzt ein Fluid an die Platte an, so ändern sich im Allgemeinen die Ausbreitungseigenschaften dieser Wellen erheblich. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Energie von der Platte in das Fluid übergeht und dort eine akustische Welle anregt. Für Anwendungen ist häufig die Interaktion zwischen Platte und Fluid maßgeblich. Diese Interaktion kann als abstrahlende Lambwelle modelliert werden und führt zu einem nichtlinearen Eigenwertproblem, welches aus numerischer Sicht schwer zu lösen ist. In diesem Beitrag wird eine Variablentransformation vorgestellt, die das Problem auf ein polynomielles Eigenwertproblem zurückführt. Dies erleichtert das Lösen, da polynomielle Eigenwertprobleme durch Überführen in einen höherdimensionalen Zustandsraum als lineares Eigenwertproblem aufgefasst werden können. Für Letztere existieren hoch effiziente und robuste numerische Lösungsmethoden, die somit nach Anwenden der vorgeschlagenen Transformationen direkt zur Berechnung von abstrahlenden Lambwellen eingesetzt werden können. Im Gegensatz zu konventionellen Nullstellensuchverfahren findet die vorgestellte Methode zuverlässig alle Moden der fluidbelasteten Platte. Wie die resultierenden Dispersionskurven zeigen, können sich die Lösungen erheblich von denen der freien Platte unterscheiden. Die Ergebnisse wurden mit anderen Berechnungen verglichen und zeigen eine sehr gute Übereinstimmung.

• Berechnung der Auswirkung mechanischer Spannungen auf die Ausbreitung von Lamb-Wellen
  M. Ponschab, D.A. Kiefer and S.J. Rupitsch
[Abstract]

Mechanische Spannungen in einem Festkörper beeinflussen die Ausbreitung elastischer Wellen. Dieser nichtlineare Effekt wird als Akustoelastizität bezeichnet und wurde für Volumenwellen ausführlich behandelt. Seit einigen Jahren wird auch die Auswirkung auf die Ausbreitung geführter Wellen in üblicherweise eine Methode zur Nullstellensuche oder eine Finite-Elemente-Methode eingesetzt. Ein alternativer numerischer Ansatz zur Berechnung der Dispersion von Lamb-Wellen basiert auf der spektralen Kollokationsmethode. Dieses Verfahren konvergiert schneller als die anderen Methoden und ist unkompliziert zu implementieren. In diesem Beitrag werden geführte Wellen in einer mechanisch vorgespannten Platte modelliert und mittels spektraler Kollokationsmethode berechnet. Die resultierenden Änderungen der Phasen- und Gruppengeschwindigkeit stimmen sehr gut mit Literaturergebnissen überein und werden erörtert. Spannungsgradienten über die Plattendicke, wie sie beispielsweise durch Biegemomente hervorgerufen werden, bereiten bei der Modellierung Schwierigkeiten. Solche Spannungsgradienten wurden bisher durch Schichten mit homogener Spannung angenähert, wodurch Gradiententerme in den zugrunde liegenden Gleichungen vernachlässigt wurden. Wie der Einfluss von Biegemomenten auf die Wellenausbreitung einer Platte ohne diese Vereinfachung mit Hilfe der spektralen Kollokation berechnet werden kann, wird ebenfalls in diesem Beitrag vorgestellt.

Rus, Janez

• Air-Coupled Ultrasonic Inspection of Fiber-Reinforced Plates Using an Optical Microphone
  J. Rus, D. Kulla, J.-C. Grager and C. Grosse
[Abstract]

In comparison to conventional ultrasound techniques, air-coupled ultrasound (ACU) offers an advantage in the automatization of the test process. ACU can also be conveniently applied to fragile or corrosive specimens. In ACU testing, the ultrasound (US) power losses due to impedance mismatches from air to the material necessitate a high power US source and a sensitive-enough detector on the receiver side. A novelty in our measurement setup is a laser-based optical microphone manufactured by XARION which we used together with the focusing US transducer manufactured by SONOTEC. Due to its broad frequency spectrum and small aperture, the optical microphone has a great potential for the C-scan inspection of plates. Firstly, we use it to characterize the US field of the US transducer. Secondly, we changed the setup configuration and performed a C-scan of plates (made of CFRP, wood, PMMA) with different defects (delaminations, cracks) in the through-transmission configuration. The results show a comparable sensitivity (signal-to-noise ratio) and a better spatial resolution compared to the ACU techniques which use piezoelectric receivers.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Saati, Ferina

• Vergleich von iterativen Inversionscharakterisierungsmethoden und direkten Methoden für starre poröse Materialien
  F. Saati, K.-A.H. Hoppe and S. Marburg
[Abstract]

Theoretische und empirische Modelle für die akustischen Eigenschaften granularer Medien ermöglichen es, nichtakustische Eigenschaften wie Durchlässigkeit, Tortuosität und Porengröße invers zu ermitteln. Granulare Materialien werden typischerweise unter Verwendung akustischer Modelle charakterisiert. Die Genauigkeit der Vorhersage hängt jedoch stark von den Eingabeparametern und der gewählten Methode ab. Um makroskopisch granulare Medien mit Hilfe von Impedanzrohrmessungen zu charakterisieren, sind unter der Annahme von Homogenität sowie starrem Rahmen akustische Inversionsmodelle verfügbar. Diese Modelle sagen das Verhalten der Materialien effizient voraus und werden häufig verwendet, um die intrinsischen Eigenschaften der Medien abzuleiten. Oft ist aber unklar, wie solche Modelle die einzelnen Materialeigenschaften darstellen. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass die Vorhersage von Schlüsselporencharakteristika granularer Medien mittels akustischer Charakterisierungsmethoden vergleichbar zur Vorhersage mit bisherigen Methoden ist.

• A computational approach for characterization of rigid frame porous materials
  T. Laila, F. Saati and S. Marburg
[Abstract]

A number of parameters like flow resistivity, porosity and tortuosity are used to characterize a porous material. In general, such parameters are derived using empirical methods or numerical models, including experimental procedures to some extent. However, conducting these experiments is often expensive and a number of uncertainties lie within. The aim of this paper is to introduce a method to calculate these parameters in a full-scale porous model by using finite element method, considering thermal and viscous losses on a range of 2-D geometries. Starting with a simple rectangular rigid skeleton, the process moves forward with taking more complex pore shapes into account. The results give an insight to the different boundary conditions and their influence on the proposed numerical procedure.

Sachau, Delf

• Vergleich verschiedener Anregungensarten einer Platte mit einem Laser-Scanning-Vibrometer
  K. Simanowski, T. Langmann, T. Schaffeld and D. Sachau
[Abstract]

Für die experimentelle Untersuchung des Schall- und Schwingungsverhaltens von Strukturen müssen diese angeregt werden. Als Beispiel dient in dieser Arbeit ein Holzgehäuse, das einseitig von einer allseitig eingespannten Aluminiumplatte berandet ist. Diese wird entweder mit einem (1) Schwingerreger, (2) Inertialschwingerreger, (3) automatischen, skalierbaren Modalhammer oder (4) Lautsprecher angeregt. Die Schwingung der Platte wird berührungslos und in einem feinen Messraster mit einem Laser-Scanning-Vibrometer erfasst, ebenso wie bei (1) bis (3) die eingeleitete Kraft. Die Anregung erfolgt stets am gleichen Ort, die Amplituden werden variiert. Zusätzlich wird der Schall in einer Gehäuseecke gemessen. Die Messdaten werden im Zeit- und im Frequenzbereich ausgewertet.

Sames, Pascal

• Laboruntersuchungen zur Entwicklung prognostischer Geräuschemissionsansätze an einer hybriden Freileitung
  S. Möllenbeck, B. Schröder, J. Wulff, S. Steevens, P. Sames and A. Lingenau
[Abstract]

Im Zuge der Energiewende muss das bestehende Höchstspannungs-Übertragungsnetz neue Aufgaben übernehmen. Dazu gehört auch der Energietransport über lange Distanzen. Dabei bietet die Übertragung mit Gleichstrom Vorteile. Um Neu- oder Umbaumaßnahmen so effizient wie möglich zu gestalten, kann ein Gleichstromkreis parallel zur bestehenden Drehstromübertragung auf einem Mast geführt werden. Bei solchen hybriden Anordnungen gibt es elektrische Kopplungseffekte zwischen den Systemen. Diese können sich über die elektrische Randfeldstärke an den Leiterseilen auf die Entwicklung von Koronaentladungen auswirken und damit die Geräuschemissionen beeinflussen. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von akustischen Untersuchungen in Laborversuchen zu hybriden Anordnungen dargestellt. Dabei wird sowohl die Beaufschlagung eines Wechselspannungssystems mit einer Gleichspannung (”DC-Offset”) als auch die eines Gleichspannungssystems mit einer Wechselspannung (”AC-Ripple”) betrachtet. Die Stärke dieser Einkopplungen wird aus Berechnungen zu einer geplanten hybriden Freileitung hergeleitet. Sich hieraus ergebende Modifikationen der Geräuschemissionen im Vergleich zur reinen Gleich- bzw. Wechselspannungsbeanspruchung werden dargestellt. Auf Basis der Erkenntnisse werden Empfehlungen für ein entsprechendes Berechnungsmodell für die Bestimmung der längenbezogenen Schallleistungen und Beurteilungspegel nach TA Lärm abgegeben.

• Laboruntersuchungen zur Bewertung der Geräuschminderung durch verschiedene Leiterseiltechnologien für Höchstspannungsfreileitungen
  B. Schröder, S. Möllenbeck, A. Gravelmann, S. Steevens, P. Sames, A. Lingenau, O. Pischler and U. Schichler
[Abstract]

In diesem Beitrag werden verschiedene Möglichkeiten dargestellt, um die Schallemissionen durch Koronageräusche an Leiterseilen von Höchstspannungsfreileitungen zu mindern.

Wahrnehmbare Geräusche an Freileitungen können in seltenen Fällen bei entsprechenden Witterungsbedingungen durch sogenannte Koronaentladungen auftreten. Grund hierfür sind die an Höchstspannungsfreileitungen vorhandenen elektrischen Felder. Während die elektrische Feldstärke am Boden einige Kilovolt pro Meter beträgt, nimmt sie in Richtung der Leiterseile bis auf einige Kilovolt pro Zentimeter an deren Oberfläche zu. Bestehen nun zusätzlich Unebenheiten an der Oberfläche der Leiter (Wassertropfen, Beschädigungen, Schmutzteilchen etc.), so können diese in deren Nähe das elektrische Feld zusätzlich erhöhen. Erreicht die Feldstärke einen bestimmten Schwellenwert, kommt es in bis zu einigen cm Entfernung zur Leiterseiloberfläche zu Entladungen, die sich durch ein Knistern und bedingt durch Ionenbewegungen gelegentlich auch als Brummen bemerkbar machen.

Im Laborversuch werden verschiedene technische Lösungen zur Minderung der Geräuschentwicklung mit Hilfe akustischer Messungen bewertet. Hierbei werden insbesondere verschiedene Oberflächenbehandlungen zur Veränderung des Benetzungsverhaltens, eine Vergrößerung des Leiterseildurchmessers zur Verringerung der elektrischen Randfeldstärke und der Einsatz eines verkleinerten Bündeldurchmessers betrachtet.

Sarradj, Ennes

• Estimation of strength and position of individual sound sources with Deep Learning using microphone array data
  A. Kujawski, G. Herold, E. Sarradj and S. Jekosch
[Abstract]

For the localization and characterization of sound sources, the use of microphone arrays has proven itself in various application areas such as acoustic measurement technology. Conventional evaluation methods like beamforming, however, often exhibit a limited spatial resolution of the sources and erroneous source strength reconstruction. In addition, previous developed model-based methods are very complex in terms of the computing power required. At the same time, a large number of research projects in the field of supervised machine learning for image processing have shown that it is possible to recognize various types of objects and its properties on the basis of images. In this contribution it was therefore examined whether the use of Convolutional Neural Networks (CNN) for the identification of point sources using the conventional beamforming map as a visual representation is suitable. Synthetically generated data from single sound sources were used for this purpose. The exact estimation of the sound source properties such as position and strength at high computing efficiency shows the potential as a method for sound source characterization. The talk will be held in german.

• Detektion drehzahlsynchroner und -asynchroner Schallquellen am Axialventilator mithilfe eines Mikrofonarrays
  G. Herold and E. Sarradj
[Abstract]

Arrayverfahren zur Lokalisierung und Quantifizierung rotierender Schallquellen haben sich als Messtechnik für Axialventilatoren etabliert. Ihre Anwendung beschränkt sich hierbei meist auf Quellmechanismen, die an Rotorkomponenten auftreten (wie etwa Vorder- und Hinterkanten der Schaufeln) und somit mit der Drehzahl rotieren. Je nach Betriebspunkt des Ventilators treten jedoch Quellen auf, die mit anderen Geschwindigkeiten als der Drehzahl rotieren. Zusätzlich werden bei jeder Messung auch akustische Phänomene aufgezeichnet, die nicht um die Rotorachse rotieren, wie z.B. statische oder reflektierte Quellen. In diesem Beitrag wird das Verfahren des virtuell rotierenden Arrays verwendet, um einzelne Anteile eines gemessenen Schalldruckspektrums unterschiedlich rotierenden Quellmechanismen zuordnen zu können. Hierfür werden Messungen ausgewertet, die mit einem Ringarray an einem im Prüfstand betriebenen Axialventilator durchgeführt wurden. Eine geeignete Visualisierung erlaubt die klare Trennung unterschiedlich rotierender sowie nicht rotierender spektraler Anteile.

• Auswahl geeigneter Mikrofonarrayverfahren mithilfe von Convolutional Neural Networks
  S. Jekosch, A. Kujawski, E. Sarradj and G. Herold
[Abstract]

Die Berechnung von aeroakustischen Quellverteilung mit Hilfe von Mikrofonarrrays ist ein beliebtes Mittel für die Charakterisierung von Schallquellen. Für die Berechnung der Quellverteilungen besteht neben klassischem Beamforming eine große Auswahl an Entfaltungs- und inversen Verfahren, die zum Teil jedoch hohe Rechenleistung benötigen. Da die Verfahren zu Teil stark von einander abweichende Ergebnisse liefern, ist es für praktische Anwendung hilfreich, bei einer Auswertung der Messung eines unbekannten Schallfeldes abschätzen zu können, wie geeignet ein Verfahren aller Voraussicht nach sein wird. Ziel dieses Beitrags ist es, eine Vorhersage über die Tauglichkeit verschiedener Mikrofonarrayverfahren für unbekannte Messdaten zu geben. Dazu wurde ein Convolutional Neural Network mit synthetischen Messdaten trainiert. Die Synthetischen Messdaten stammen aus einer Monte-Carlo-Simulation mit 12600 bekannten Quellanordnungen und den zugehörigen Pegelabweichungen der Quellen für verschiedene Mikrofonarrayverfahren. Die Eingangsdaten für das Netzwerk sind mit schnellem klassischem Beamforming erstellte Quellkarten. Das dazugehörige Target ist das Mikrofonarrayverfahren mit den kleinsten Pegelabweichungen der Quellen. Das trainierte Netzwerk kann danach entscheiden, welches Verfahren für die jeweilige Situation geeignet ist.

• Untersuchung des Abstrahlverhaltens strukturierter Bleche
  A.-S. Henke, A. Tepe and E. Sarradj
[Abstract]

Stahlbleche sind auf Grund ihrer einfachen Fertigung und vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten unentbehrlich in Bereichen wie dem Maschinen- und Fahrzeugbau oder der Architektur. Durch das Einbringen von Strukturen kann die Steifigkeit von Stahlplatten erhöht werden. So kann bei einem geringeren Materialeinsatz gleichbleibenden statischen Ansprüchen genügt werden. Eine derartige Umformung führt jedoch auch zu einem veränderten akustischen Verhalten von strukturierten Blechen gegenüber glatten Blechen. Im Rahmen einer Studie an der BTU Cottbus-Senftenberg zum akustischen Verhalten hexagonal wabenstrukturierter Stahlbleche wurde das Abstrahlverhalten dieser Bleche untersucht. Dazu wurden im Fensterprüfstand der TU Berlin experimentell die abgestrahlte Schallleistung sowie die Schwingschnelle von mit einem Shaker angeregten Blechen ermittelt. Aus den so gewonnenen Daten wurde das Abstrahlmaß berechnet. Der Beitrag zeigt das Verfahren und veranschaulicht die Ergebnisse vergleichend für glatte und hexagonal strukturierte Bleche. Dabei wird im Besonderen auf den Einfluss der Strukturierung auf das Abstrahlmaß der Stahlbleche eingegangen.

• Berechnung von Biegeschwingungen im Zeitbereich auf einem unendlichen Balken mit der Finiten Differenzen Methode
  K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Das Hauptmotiv dieser Untersuchung ist die Berechnung von Rollgeräuschen bei Schienenfahrzeugen. Diese sind ein wichtiger Punkt, wenn es um die Lärmreduzierung bei Schienenfahrzeugen geht, da Rollgeräusche besonders bei mittleren Fahrgeschwindigkeiten dominant sind. Durch den Kontakt von Rad und Schiene werden durch Unebenheiten Schwingungen angeregt, die dann als Schall abgestrahlt werden. Um also Rollgeräusche ausreichend genau prognostizieren zu können, ist das Wissen über das Antwortverhalten der Schiene auf Kräfte zwingend notwendig. Bei der Betrachtung sollen auch nichtlineare Effekte und parametrische Anregung, wie sie z. B. durch die Überfahrt über Schwellen entsteht, mit einfließen können. Dies ist nur über eine Bestimmung im Zeitbereich möglich. Als einfachstes Modell für die Schiene wird ein unendlicher Balken gewählt. Die Idee ist nun die Antwort des Balkens mit der Finiten Differenzen Methode (FDM) zu bestimmen, da diese unter anderem gut für Berechnungen im Zeitbereich geeignet ist. FDM wurde in der Literatur häufig für endliche Balken angewendet. Berechnungen mit FDM für unendliche Balken sind dagegen in der Literatur nicht zu finden. Daher wird in diesem Beitrag die Berechnung der Biegeschwingungen mit FDM eines unendlichen Balkens vorgestellt und diskutiert.

• Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch – Teil 1: Schienenmodelle
  I. Richter, J. Thomsen, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Rollgeräusche sind eine dominante Schallquelle bei der Betrachtung von Schienenlärm. Um die Mechanismen bei der Rollgeräuschentstehung besser zu verstehen, werden zwei Schienenmodelle, welche die Grundlage zweier Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch bilden, validiert und verglichen. Es wird untersucht, ob und inwiefern das Schienenmodell von Nordborg, welches auf der Balkentheorie des Euler-Bernoulli-Balken basiert und das Thompson/Wu-Modell, dem ein Timoschenko-Balken zugrunde liegt, Unterschiede bei einer Punktkraftanregung aufweisen. Die Validierung wird anhand der Track Decay Rate durchgeführt. Beim Vergleich wird zusätzlich die Punktrezeptanz als Vergleichsgröße herangezogen. Es kann gezeigt werden, dass die Verschiedenheit der Balkenmodelle keinen Einfluss auf die Punktrezeptanzen hat, wohingegen Unterschiede in der Track Decay Rate signifikant sind. Weitere Untersuchungen zeigen, dass diese Unterschiede für verschiedene Parameterkonstellationen kleiner werden, was u.a. auf Eigenschaften des Schienenmodells von Nordborg zurückzuführen ist. Bei der Validierung liegt die Track Decay Rate des Thompson/Wu-Modells deutlich näher an den Messwerten.

• Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch – Teil 2: Kontaktmodelle
  J. Thomsen, I. Richter, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Rollgeräusche sind eine dominante Schallquelle bei der Betrachtung von Schienenlärm. Um die Mechanismen bei der Rollgeräuschentstehung besser zu verstehen, werden zwei verschiedene Zeitbereichsmodelle von Nordborg und Thompson/Wu miteinander verglichen und mit Messwerten validiert. Im Gegensatz zu Modellen im Frequenzbereich ermöglichen Zeitbereichsmodelle, auch parametrische Anregungen wie periodische Schwellenlagerung oder Schienenrauheit und Nichtlinearitäten bei der Simulation zu berücksichtigen. Unterschiede zwischen den beiden Modellen finden sich u.a. in der verwendeten Balkentheorie für die Schiene und der Modellierung des Rades. Zum Vergleich der Modelle miteinander werden die Kontaktkraftverläufe und -spektren sowie Beschleunigungsdichtespektren (BDS) bei der simulierten Zugvorbeifahrt zu Hilfe genommen. Es wird gezeigt, dass die Annahme, ob das Rad starr oder elastisch ist, bedeutende Einflüsse auf das BDS hat. Des weiteren wird eine Betrachtung über verschieden starke Schienenrauheiten durchgeführt. Abschließend werden die BDS mit einem Messdatensatz verglichen und Unterschiede anhand der zuvor erlangten Erkenntnisse versucht zu erklären.

• Aeroakustische Simulation einer umströmten Zylinderkonfiguration mit SU2
  E.W. Schneehagen, B.Y. Zhou, E. Sarradj and N. Gauger
[Abstract]

Für viele technische Anwendungen ist Strömungslärm eine relevante Komponente des Gesamtgeräusches. Die Vorhersage des Strömungsgeräusches gestaltet sich auf Grund der hohen Komplexität des Strömungsfeldes oft schwierig. Auch mit steigender Rechenleistungen und für simple Geometrien ist die direkte numerische Simulation wegen der großen Unterschiede der räumlichen Skalen von Akustik- und Strömungsvariablen oftmals zu teuer. Eine mögliche Lösung bietet die getrennte Berechnung des turbulenten Strömungsfelds und der Akustik. Ein bekannter hybrider Ansatz ist die Kombination einer Grobstruktursimulation (LES) des Strömungsfeldes mit der akustischen Analogie von Ffowcs-Williams-Hawkings (FW-H). Eine Umsetzung dieser Methode mit dem Open-Source CFD Code SU2 wird vorgestellt und auf das Umströmungsgeräusch von wandbündigen Zylinderkonfigurationen angewendet. Da ein implizites Wirbelviskositätsmodell für die Strömungssimulation verwendet wird, das noch nicht vollständig validiert wurde, wird die Qualität der Simulationsergebnisse anhand von experimentellen Messdaten aus einem aeroakustischen Windkanal bewertet.

• Sound Waves as Perturbations of Acoustic Spacetime
  D. Masovic and E. Sarradj
[Abstract]

The model of acoustic spacetime presents an analogy with relativistic spacetime in which speed of sound is the reference speed of propagating waves. So far, it has been established and used for acoustic problems mainly for studying sound propagation in uniform (flat) and non-uniform (curved acoustic spacetime) subsonic flows. In this work, we inspect the hypothesis that sound waves are, analogously to gravitational waves, small perturbations of acoustic spacetime and consider the mechanism of their generation in fluids. In particular, acoustic perturbations are caused by the second-order Lighthill tensor, which acts as a quadrupole source similarly as the spatial (stress) part of the stress-energy tensor in linearized theory of gravitation. However, in contrast to gravitational waves, sound waves are assumed to represent the longitudinal component within Lorenz class of gauges, which is suppressed from the transverse-traceless gauge commonly used for studying plane gravitational waves.

Satzinger, Sven

• Akustik-Herausforderungen und -Lösungen für elektrische Achsen
  M. Kurch, J. Blickensdorff, A. Holz and S. Satzinger
[Abstract]

Die Transformation von Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen zu solchen mit elektrischen Antrieben stellt eine Herausforderung für die Entwickler in der Automobilindustrie dar. Schaeffler adressiert diese Herausforderung mit seiner Strategie ”Mobilität für morgen”. Ein Fokusfeld dieser Strategie behandelt umweltfreundliche Antriebe, wie zum Beispiel elektrische Achsen. Eine Kernaufgabe in deren Produktentwicklungsprozess ist erfahrungsgemäß die Beherrschung der Akustik. Dabei müssen neben den Geräuschen des E-Motors und des Inverters auch die des Getriebes sowie deren subjektive Wahrnehmung fokussiert betrachtet werden. Aufgrund der fehlenden Verdeckung durch die Geräuschkulisse des Verbrennungsmotors können diese Geräusche deutlich in das Zentrum der Wahrnehmung des Anwenders rücken. Für die akustische Optimierung eines Getriebes und das Gesamtsystemverständnis müssen alle beteiligten dynamischen Anregungsmechanismen von E-Maschinen, Zahneingriffen, Überrollfrequenzen und Parameter wie Resonanzen der verbauten Wälzlager und Gehäuse, modale Effekte von Teil- und Gesamtsystem bis hin zu Ankopplungen an die umgebenden Fahrzeugstrukturen betrachtet werden. Die daraus resultierenden Anforderungen können mit zeitgemäßen numerischen und experimentellen Analysemethoden erfüllt werden. Der Vortrag stellt anhand aktueller elektrischer Achsantriebe Lösungsansätze für die obengenannten Herausforderungen dar. Es werden speziell die anwendungsspezifischen Merkmale der E-Achsen-Getriebe betrachtet.

Saurer, Tina

• Strategie zur erfolgreichen Anwendung von leisen Straßenbelägen im Innerortsbereich
  T. Saurer, H. Gloor, D. Milo and E. Bühlmann
[Abstract]

Leise Strassenbeläge stellen eine effektive Lärmschutzmassnahme an der Quelle dar und kommen in der Schweiz auch im Innerortsbereich häufig zur Anwendung. Da sich die spezifischen Eigenschaften von leisen Belägen deutlich von denjenigen konventioneller Strassenbeläge unterscheiden, ergeben sich Auswirkungen auf die Finanzplanung, die Werterhaltungs- und Unterhaltsstrategie sowie auf die internen Abläufe der Tiefbauämter. Eine erfolgreiche Anwendung von leisen Strassenbelägen als Lärmschutzmassnahme setzt voraus, dass der Lärmschutz tief in die Strategie eines Tiefbauamtes verankert wird und in die Budgetierung und die Prozesse einfliesst. Am Beispiel des Kantons Aargau wird aufgezeigt, welche Schlüsselfaktoren für eine erfolgreiche Etablierung von leisen Strassenbelägen als Lärmschutzmassnahme beachtet werden müssen. Der vorliegende Beitrag untersucht die finanziellen Auswirkungen, sowie Folgen auf die Planung, die Realisierung und den Unterhalt von Strassen. Des Weiteren werden Konzepte für die Erfolgskontrolle zur Überprüfung der geforderten Wirksamkeit vorgestellt. Der Beitrag zeigt auf, wie leise Strassenbeläge erfolgreich in der Strategie eines Tiefbauamtes integriert und als Lärmschutzmassnahme etabliert werden können.

Schädler, Marc René

• Calibration of a mobile hearing aid prototype and its validation: Towards transparent listening with commodity hardware
  M. Buhl, F. Denk, M. Bodenstein, N. Wiedemann, S. Jacobsen, M.R. Schädler and B. Kollmeier
[Abstract]

Mobile hearing aid prototypes running open-source software allow for immediate testing under field conditions, and easy distribution of algorithms. Besides low latency and acoustic feedback, an accurate calibration of the device is important for the validity of any experiments. Ideally, the listener would not perceive any difference between listening with and without the device, especially in level and tone colour (transparent listening).

To test if prototypes built of commodity hardware components can be calibrated out-of-the-box, dummy head recordings in approximated diffuse field conditions were conducted for five pairs of earphones with built-in microphones. Two average FIR compensation filters were derived that equalize the microphone and the response of the headphone at the eardrum appropriately. The obtained generic calibration was validated by measuring hearing thresholds of four normal hearing subjects.

The results show that the application of the generic calibration leads to about 2 dB higher variation between the hearing thresholds of the subjects than obtained by measuring the individual hearing thresholds in an open-ear, diffuse field condition (6 dB vs. 4 dB).

A remaining issue is to reduce the comb-filter effect at low frequencies, potentially possible by a suitable manipulation of the gain table.

Schäfer, Ingo

• Integration von FEM-Schalenelementen als Randbedingungen in BEM-Berechnungen unter Verwendung verschiedener Lösungsmethoden
  R. Burgschweiger, I. Schäfer and M. Ochmann
[Abstract]

Im Rahmen von Forschungsprojekten im Bereich ”Computational Acoustics” wurde in den letzten Jahren ein leistungsfähiger, auf der BEM basierender Code zur Ermittlung des rückgestreuten Schalldruckpegels im Fernfeld entwickelt, der mit verschiedenen Lösungsverfahren arbeitet (direkte und iterative Gleichungslöser, Fast Multipole Methode, Raytracing-Verfahren u.a.).

Dieser Code wurde dahingehend erweitert, dass neben den ”klassischen” Randbedingungen (Druck, Schnelle, Impedanz, Trägheitskopplung etc.) zusätzlich FEM-Schalenrandbedingungen und damit elastische Materialeigenschaften berücksichtigt werden können. Hierfür wird für die betroffenen Elemente ein zusätzliches FEM-Gleichungssystem aufgebaut und dieses über entsprechende Transformationsmatrizen unmittelbar in das BEM-Gleichungssystem eingebunden.

Die Lösung dieses Gesamtsystems kann mittels direkter Gleichungslöser (auf Basis einer vollständigen schwachbesetzten Matrix), mit Hilfe von Eigenwert-Berechnungen oder durch das sog. Schur-Verfahren (i.d.R. unter Verwendung von iterativen Lösern) erfolgen.

Der Beitrag geht auf die mathematischen bzw. physikalischen Grundlagen ein, zeigt die Unterschiede zwischen den o.a. Lösungsverfahren des Gesamtsystems und stellt die erzielten Resultate an Teststrukturen vor. Soweit bis dahin verfügbar, erfolgt auch ein Vergleich mit Ergebnissen aus ”reinen” FEM-Berechnungen.

• Experiment zur Wasserschall-Messkörper-Kopplung
  A. Stoltenberg and I. Schäfer
[Abstract]

Eine auf dem Meeresboden abgelegte Masse erhöht lokal die Dichte des Bodens. Dadurch ergeben sich andere Schwingungseigenschaften des meist als quasiflüssig angenommenen Sediments. Um diese Auswirkungen auf das Gesamtsystem Masse - Sediment zu untersuchen, wurde ein skaliertes Modellexperiment für den Wassertank der WTD 71 entworfen.

Bei akustischer Anregung wird der Körperschall von Körpern gleicher Form aber verschiedener Dichten auf der simulierten Bodenoberfläche angeregt und ihre Antwortschwingung auf dem Sediment erfasst. Die Körperschallschwingungen werden mit den Vorhersagen von Formeln zur Amplitudenabschwächung als Funktion der Dichten und Geometrien der beteiligten Körper verglichen, um diese Vorhersagen zu verifizieren.

Schäfer, Magnus

• Reproduction of Reverberation
  H.W. Gierlich, M. Schäfer, T. Ungerechts, B. Koppers, J. Reimes, S. Al Hares, C. Nelke and F. Kettler
[Abstract]

Many devices that employ microphones to pick up speech signals are used in a hands-free manner. This includes, e.g., phones in hands-free mode, group-audio terminals or smart speakers with speech recognition capabilities like Amazon Echo or Google Home. Since the distance between talker and device may range from centimeters up to meters, the microphone signals contain a significant amount of noise and reverberation. Testing of these devices requires a realistic reproduction of both the noise as well as the reverberation in a defined and reproducible manner. A background noise reproduction system is already available in ETSI TS 103 224 since 2014. An accompanying system for the reproduction of reverberation is described in the upcoming specification ETSI TS 103 557. This contribution presents the reproduction setup along with the necessary digital signal processing for a realistic reproduction of reverberant sound fields in a measurement chamber. A head and torso simulator is utilized in conjunction with an equalized eight-loudspeaker arrangement to add reverberation to arbitrary speech signals. The capabilities of the reproduction system are illustrated by a comparison of room acoustic parameters and measurements that were done with commercially available devices both in a reverberant room and in the corresponding reproduction.

• Metrics for the Evaluation of Audio Quality
  M. Schäfer, L. Thieling and L. Vollmer
[Abstract]

The reliability and the performance of an instrumental assessment method for audio systems hinges on the choice of appropriate metrics that quantify the quality of the system in a hearing-adequate manner. The presented approach for instrumental assessment of audio systems is based on binaural recordings of real music signals as well as measurement signals. The music signals were also used for auditory assessment of audio systems in earlier contributions.

Recently, research results revealed that the perceived overall quality of an audio system can be predicted to a high degree from three attributes: timbre, distortions and immersiveness. Besides a common preprocessing, each attribute requires specific analyses. For example, the analyses for distortions are not based on any binaural cues while these are of paramount importance for assessing immersiveness.

This contribution presents an overview of the assessment system along with an explicit description of analyses with their resulting metrics that are the foundation of the instrumental quality prediction. It describes the relation between the metrics and the quality perception, and makes a comparison with auditory results.

Schäfer, Maximilian

• Physical Modeling of Vibrating Plates
  M. Schäfer, M. Werner and R. Rabenstein
[Abstract]

Die Modellierung von Plattengleichungen der Elastizitätstheorie ist von großem Interesse für die Klangsynthese von Musikinstrumenten. Ein möglichst genaues Modell bietet die Grundlage für die Beschreibung von Xylophonen, Glockenspielen oder Hallplatten. Hierbei erfordert die Herleitung eines Modells eine physikalisch korrekte Beschreibung des Schwingungsverhaltens und eine geeignete numerische Modellierungsmethode. Das dynamische Schwingungsverhalten von Platten kann durch die zeitliche und örtliche Veränderung physikalischer Größen wie Auslenkung, Moment und Beschleunigung beschrieben werden. Systeme dieser Art werden durch partielle Differentialgleichungen beschrieben und im Sinne der Systemtheorie als dynamische mehrdimensionale Systeme betrachtet. Für die numerische Modellierung wird die Funktionaltransformationsmethode (FTM) verwendet. Die Methode basiert auf der Entwicklung eines örtlichen Differentialoperators in einen Satz geeigneter bi-orthogonaler Eigenfunktionen, deren Eigenwerte die einzelnen Schwingungsmoden der Platte darstellen. Das Ergebnis ist ein analytisches Simulationsmodell für die schwingende Platte. Es kann verwendet werden um einen echtzeitfähigen Algorithmus zur Klangsynthese herzuleiten. Eine Formulierung der Lösung in einer mehrdimensionalen Zustandsraumdarstellung erlaubt die Veränderung des Randverhaltens durch Rückkopplungsstrukturen aus der Regelungstechnik. Der Beitrag erklärt die mathematischen Grundlagen, beschreibt den Simulationsalgorithmus und erläutert das Ergebnis durch Klangbeispiele.

Schael, Stefan

• Schutz der maritimen Umwelt durch Unterwassergeräuschminderung
  A. Weinrich and S. Schael
[Abstract]

Die Nutzung von Booten und Schiffen beeinflusst die unmittelbare maritime Umwelt auf unterschiedlichen Wegen. Mögliche Geräuschreduzierungen und deren Nachweise werden zunehmend je nach Einsatzbedingungen von Schiffe und Boote erforderlich. Allgemeine akustische Vorgaben im Schiffbau werden in Bau- bzw. Prüfspezifikationen festgelegt. Der Nachweis der in das Wasser abgestrahlten Geräusche erfolgt dabei an geeigneten Messstellen. In Deutschland verfügt die WTD 71 über die einzige Messstelle für Wasserschall von Schiffen und Booten. Welche Möglichkeiten zur Geräuschreduzierung notwendig sind, lässt sich anhand von Messergebnissen nachvollziehen. Diese Präsentation soll einen Überblick über die Geräuschquellen eines Schiffes und deren messtechnischen Nachweis geben sowie Maßnahmen zur Reduzierung der von Schiffen verursachten Unterwassergeräuschen aufzeigen.

Schaffeld, Timo

• Vergleich verschiedener Anregungensarten einer Platte mit einem Laser-Scanning-Vibrometer
  K. Simanowski, T. Langmann, T. Schaffeld and D. Sachau
[Abstract]

Für die experimentelle Untersuchung des Schall- und Schwingungsverhaltens von Strukturen müssen diese angeregt werden. Als Beispiel dient in dieser Arbeit ein Holzgehäuse, das einseitig von einer allseitig eingespannten Aluminiumplatte berandet ist. Diese wird entweder mit einem (1) Schwingerreger, (2) Inertialschwingerreger, (3) automatischen, skalierbaren Modalhammer oder (4) Lautsprecher angeregt. Die Schwingung der Platte wird berührungslos und in einem feinen Messraster mit einem Laser-Scanning-Vibrometer erfasst, ebenso wie bei (1) bis (3) die eingeleitete Kraft. Die Anregung erfolgt stets am gleichen Ort, die Amplituden werden variiert. Zusätzlich wird der Schall in einer Gehäuseecke gemessen. Die Messdaten werden im Zeit- und im Frequenzbereich ausgewertet.

Schaffer, Wolfgang

• Die Raumakustische Simulation im Zuge der Renovierung des Mariendomes in Linz
  J. Benklewski, V. Chmelík, W. Schaffer and H. Müllner
[Abstract]

Gebetshäuser werden nicht mehr nur für Messen, sondern immer öfter für kulturelle Events und Konzerte genutzt. Gleichzeitig versuchen Architekten das Kircheninterieure immer öfter zu alten Traditionen zurückzuführen, was oft zu einer Veränderung, wie der Position des Altares führt. Die folgende raumakustische Fallstudie wurde im Rahmen der Renovierung des Mariendoms der Diözese Linz getätigt. Eine Einschätzung der möglichen Verbesserungen vor dem Sanierungsbeginn wurde in Auftrag gegeben. Ein Vergleich der Raumakustik vor und nach der Sanierung, mit und ohne elektrische Beschallungsanlagen, sowie Varianten mit reflektierenden Deckensegeln, die über den Bänken hängen, wurden berechnet. Aufgrund der neuen Innenarchitektur und der damit verbundenen Umpositionierung von Altar, Chor und Musik, Orgel und Bänke für Besucher der Kirche, wurde besonders auf die Wünsche, Anregungen und auf die Erfahrung des Architekten bzw. des Domkapellmeisters eingegangen. Die Akustiksimulation wurde in der Raumakustik -Software (Odeon) durchgeführt. Die Kalibrierung des virtuellen Modells erfolgte durch Vorort durchgeführte Messungen. Zahlreiche unterschiedliche Varianten wurden im Zuge der Renovierung simuliert, bis hin zur schlussendlich installierten Beschallungsanlage.

Schanda, Ulrich

• Prognose von Installationsgeräuschen im Holzbau
  F. Schöpfer, A.R. Mayr and U. Schanda
[Abstract]

Für den gesetzlich geforderten Schallschutznachweis ist eine Prognose der Schallemissionen von Installationsgeräuschen und gebäudetechnischen Anlagen sowie der Köperschallübertragung im Gebäude erforderlich. Für den Massivbau steht hierfür mit der DIN EN 12354-5:2009-10 ein validiertes Berechnungsverfahren zur Verfügung. Für den Holzbau, der in den vergangenen Jahren auch im mehrgeschossigen Wohnungsbau zunehmende Bedeutung gewinnt, ist dies bislang nicht der Fall. Somit kann der Nachweis des geforderten Schallschutzes im Holzbau formal nur durch bauakustische Messungen im ausgeführten Gebäude erbracht werden. Die schalltechnische Beratung beruht hier aktuell fast ausschließlich auf vorhandener Projekterfahrung der Fachplaner. Dies hat häufig Überdimensionierungen der Baukonstruktionen und doppelte Sicherheiten bei der Auswahl und Montage der Anlagen zur Folge. Ein möglicher Prognoseansatz für den Holzbau, basierend auf gemessenen Übertragungsfunktionen, wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts in den vergangenen beiden Jahren an der Technischen Hochschule Rosenheim untersucht. Der Schwerpunkt des Vorhabens lag in der messtechnischen Erfassung von möglichen Übertragungsfunktionen in Holzhäusern. In diesem Beitrag werden die gesammelten Messdaten zusammengefasst und das vorgeschlagene Prognoseverfahren aufgezeigt.

• Untersuchungen zur Ausweitung des Verfahrens zur Ermittlung der charakteristischen Körperschallleistung haustechnischer Anlagen mittels Empfangsplatten gemäß DIN EN 15657:2017-10 auf Anregungen in Plattenebene
  M. Hoßfeld, F. Schöpfer, A.R. Mayr and U. Schanda
[Abstract]

In der DIN EN 15657:2017-10 werden Messverfahren zur Ermittlung der charakteristischen Körperschallleistung von haustechnischen Anlagen beschrieben. Das sogenannte indirekte Verfahren beruht auf der Verwendung von Empfangsplatten. Das Verfahren ist aus messtechnischer Sicht vergleichsweise robust für den Fall, dass die Admittanz der Quelle (haustechnische Anlage) deutlich höher als die Admittanz der Empfangsplatte ist. Dies wurde in früheren Untersuchungen gezeigt; dabei waren die haustechnischen Anlagen direkt auf der Empfangsplatte montiert. Es gibt jedoch Befestigungssituationen in der Baupraxis, bei der die Montage der haustechnischen Anlage in einer Aussparung der Wand erfolgt, wie zum Beispiel bei Rollladenkästen in Fensteröffnungen. Die Anregung des Baukörpers erfolgt damit stirnseitig, also in Plattenebene. Somit ist zu erwarten, dass in der Empfangsplatte primär nicht Biegewellen, sondern Longitudinalwellen angeregt werden. Diese Befestigungssituation wurde an einer Empfangsplatte im Rosenheimer Technologiezentrum Energie & Gebäude (roteg) nachgestellt. Der Beitrag zeigt Messergebnisse als Grundlage zur Beurteilung, ob das Verfahren gemäß der DIN EN 15657:2017-10 auch in diesem Fall anwendbar ist, insbesondere wie die Bestimmung der Körperschallleistung bei stirnseitiger Anregung in der Platte zu erfolgen hat.

• Schalltechnische Optimierung von Unterdeckenabhängern
  A. Rabold, B. Schödel and U. Schanda
[Abstract]

Gegenüber der konventionellen Massivbauweise im Wohnungs- und Gewerbebau bietet die Holzbauweise eine deutlich größere Konstruktionsvielfalt, die einerseits viel Gestaltungsspielraum lässt, andererseits eine größere Herausforderung an die bauakustische Nachweisbarkeit stellt. Um den aktuellen bauakustischen Anforderungen im Nachweis gerecht zu werden und gleichzeitig wirtschaftliche Deckenkonstruktionen zu ermöglichen, sind unterschiedliche konstruktive Maßnahmen möglich.

Deckenauflagen, Rohdeckenbeschwerungen und Unterdecken reduzieren die Luft- und Trittschallübertragung und sind somit für die schalltechnische Optimierung interessant. Im aktuellen Projekt wurde von den beteiligten Holzbauverbänden aus wirtschaftlichen Gründen die Verbesserung der Unterdecke durch eine optimierte Entkopplung favorisiert.

Als maßgebliche Größe wurde neben der Masse-Feder-Masse Resonanz der Unterdecke die Eigenfrequenz des Unterdeckenabhängers gewählt, die aus der Beplankungsmasse pro Abhänger und seiner dynamischen Steifigkeit resultiert. Dabei sollte die Eigenfrequenzfrequenz möglichst geringgehalten werden, um die besten Ergebnisse zu erreichen. Hierzu wurden im Rahmen einer Bachelorarbeit an der Technischen Hochschule Rosenheim die Eigenfrequenzen verschiedener Unterdeckenabhänger in Abhängigkeit der Dicke und Anzahl der Beplankung gemessen, ausgewertet und ggf. optimiert.

Im Beitrag werden der Prüfaufbau und die Ergebnisse zu den Messungen der Eigenfrequenz der Unterdeckenabhänger vorgestellt. Diese werden anschließend ausgewertet und analysiert. Die Messungen wurden am ift Rosenheim im Labor Bauakustik in Stephanskirchen durchgeführt.

• Zeitverlaufsanalysen des Lärms in Gaststätten vor und nach einer raumakustischen Ertüchtigung
  U. Schanda
[Abstract]

In der Literatur wird von mehreren Messungen des Lärms in Gaststätten als Funktion der Gästezahl berichtet. Modelle zur Prognose des Lärms als Funktion der Nachhallzeit des leeren Gastraums, der zusätzlichen Absorptionsfläche pro Gast, der Lombard-Konstante und der sog. Gruppengröße als das Verhältnis der tatsächlichen Sprecherzahl verglichen zur Gesamtgästezahl sind verfügbar. Aus den Analysen dieser Messungen wurde abgeleitet, dass die Verdoppelung der äquivalenten Absorptionsfläche den Schalldruckpegel im Raum um etwa 6 dB senkt; bei einer konstanten Schallleistung von fiktiven Schallquellen wären nur 3 dB zu erwarten. Grund hierfür ist der Lombard-Effekt, der die Sprecher im Sinne einer lärmreduzierenden Rückkopplung ”leiser” werden lässt, wenn der Störgeräuschpegel geringer wird. Im vorliegenden Vortrag werden Fallbeispiele gezeigt, bei denen eine raumakustische Ertüchtigung durch Einbringen zusätzlicher Absorptionsmaßnahmen durchgeführt wurde. Zeitverlaufsanalysen des Lärms als Funktion der Gästezahl vor und nach der raumakustischen Ertüchtigung lassen es zu, die o.g. Modellparameter zu validieren.

Scheit, Christoph

• Inflow Noise: Prediction and analysis of the relevance for a multi-megawatt turbine
  C. Hornung, C. Scheit, N. Noffke, A. Altmikus, T. Lutz and E. Krämer
[Abstract]

In October 2018, the WHO published new noise guidelines for Europe. They specify a threshold for wind turbine noise which is considered harmless to health. With 45 dB LDEN, the A-weighted mean over 24 hours with penalties for evening and night, it is even below the threshold for road or rail traffic noise. This illustrates once again the relevance of reliable noise prediction in the design process of new wind turbines. Within the audible range, two main sources contribute to their emitted spectrum. Depending on observer position and flow situation, either the turbulent trailing edge noise or the noise from interaction with turbulent structures in the wind (Inflow Noise) determines the overall level. At the Institute for Aerodynamics and Gas Dynamics (University of Stuttgart) the code IAGNoise+ was developed, making it possible to predict both noise sources at rotors. In this research, the predicted inflow noise of a turbine is first compared with field measurements conducted by Enercon. The turbulence intensity of the inflow is obtained from data of a wind met-mast. Subsequently, IAGNoise+ is used to compare the contributions of inflow and trailing edge noise at different observer positions in order to assess the relevance of the noise types.

Schelle, Florian

• Lärm im Einzelhandel
  J. Selzer, F. Schelle, A. Wolff, F. Rokosch and A. Gehrke
[Abstract]

Lärm am Arbeitsplatz ist trotz des voranschreitenden Wandels der Arbeit ein häufig anzutreffendes Problem. Mit Lärm ist jedoch nicht nur der aurale, innohrschädigende Lärm gemeint. Auch nicht-innenohrschädigender Schall löst extra-aurale Lärmwirkungen aus, durch die langfristig gesundheitliche Beeinträchtigungen entstehen können. In einem gemeinsamen Projekt der BGHW und der Institute der DGUV (IFA, IAG und IPA) wurden im Zeitraum von März bis September 2018 die Situation der Beschäftigten in der Einzelhandelsbranche untersucht. Es konnten insbesondere Betriebe aus dem Lebensmittel- und Textileinzelhandel für dieses Projekt akquiriert werden. Dabei wurden neben dem validierten Fragebogen für die psychologische Bewertung der Arbeitsbedingungen (BASA II) der am Arbeitsplatz vorherrschende Schalldruckpegel mittels Schallpegelmessern und Dosimetern ortsabhängig und personengebunden erfasst. Durch die personengebundene Messung lässt sich die physikalische Einwirkung am Ohr gut erfassen. Eine Beurteilung gestaltet sich wegen unterschiedlicher Normvorgaben jedoch als schwierig. Für die verschiedenen Teilbranchen werden sowohl Aussagen über die personengebundenen und standortabhängigen Lärmexpositionen einzelner Tätigkeiten, wie auch über Raumpegel, z.B. im Kassenbereich, getroffen. Zusätzlich konnten exemplarisch Nachhallzeiten im laufenden Betrieb ermittelt werden. Die Ergebnisse werden im Zusammenhang mit der nach Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A3.7 ”Lärm” anzuwendenden Kenngröße des Beurteilungspegels und der dafür vorgesehenen Messmethode diskutiert.

Schenk, Konrad

• Automatische Prüfung der Korrelation von Fluglärmereignissen – Einsatz Tiefer Neuronaler Netze zur Quellenidentifizierung
  T. Schenk, K. Schenk, K. Johannsen and L. Klein
[Abstract]

Für die sachgerechte Auswertung der Messdaten von Geräuschmessanlagen nach § 19a LuftVG ist ein außerordentlich hoher Aufwand erforderlich. Insbesondere zum Ausschluss von Fremdgeräuschen und für die sichere Zuordnung der Geräusche zu bestimmten Flugereignissen ist fast immer eine auditive Kontrolle der Geräuschaufzeichnungen erforderlich. Um diesen Aufwand zu verringern und gleichzeitig die Aussagesicherheit zu erhöhen wurde der Einsatz Tiefer Neuronaler Netze für den Zweck der automatisierten Identifizierung der Fluggeräusche anhand der gespeicherten Tonaufzeichnungen geprüft. Ziel der Entwicklung ist eine automatisierte Vorauswahl der aufgezeichneten Geräusche in zwei Klassen: ”sicheres Fluggeräusch” und ”zweifelhaftes Geräusch”. Der Aufwand für eine auditive Kontrolle ist dann nur noch auf die zweifelhaften Geräuschereignisse beschränkt. Das verwendete neuronale Netz wurde mit ca. 160.000 Geräuschaufzeichnungen (Start und Landung) zweier Messstationen (Flughafen Berlin-Tegel und Flughafen Berlin-Schönefeld) trainiert. Mit einem Trainingsdatensatz von ca. 90.000 Geräuschaufzeichnungen (Flug- und Fremdgeräusche) erfolgte dann eine Validierung der Funktionsfähigkeit des Netzes. Die Erkennungsleistung beträgt ca. 90% bei einer Falschakzeptanzrate von 5%. Hierbei ist das neuronale Netz in der Lage, zwischen Flugzeugen mit Strahltriebwerk und Turboprop-Triebwerk bzw. Helikoptern zu unterscheiden. Derzeitig findet eine Praxiserprobung des neuronalen Netzes bei den Berliner Flughäfen statt. Auf der Basis der hierbei messstellenabhängig erhobenen Daten soll die Erkennungsrate des Netzes weiter verbessert werden.

• Automatische Prüfung der Korrelation von Fluglärmereignissen
  K. Johannsen, T. Schenk, K. Schenk and L. Klein
[Abstract]

Verkehrsflughäfen sind nach §19a Luftverkehrsgesetz dazu verpflichtet eine Fluglärmüberwachungsanlage in der Umgebung des Flughafens zu betreiben. Hierbei müssen die Anforderungen der DIN 45643 Messung von Fluggeräuschen beachtet werden. Danach werden Lärmereignisse durch die Überschreitung einer individuell festgelegten Schwelle identifiziert. Dann findet mithilfe nichtakustischer Daten (Radarspuren/Flugtagebuch) eine Korrelation mit den Flugereignissen statt. Obwohl die Radarspuren eine gute automatische Zuordnung gewährleisten, ist eine manuelle Prüfung der Zuordnung für jedes einzelne Flugereignis in der Regel unverzichtbar. Zum Beispiel kann das Fluggeräusch durch Störgeräusche kontaminiert und damit für die Auswertung ungültig sein. Besonders an den für die Entgeltabrechnung herangezogenen Referenzmessstellen ist eine genaue manuelle Überprüfung unerlässlich.

Um den Aufwand der manuellen Prüfung reduzieren zu können und zukünftig auch eine zeitnahe Abrechnung der Einzelereignisse zur Berechnung der Entgelte zu gewährleisten, sollte eine automatische Prüfung der Lärmereignisse entwickelt werden. Hierzu wurde ein Set von Kriterien definiert, die auf Basis der akustischen Eigenschaften des Signals verdächtige Lärmereignisse identifizieren. Die Prüfungen wurden in die Fluglärmüberwachungssoftware der Flughäfen Tegel und Schönefeld implementiert. In dem Beitrag werden die ersten Ergebnisse aus der Praxis dargestellt und weitere Verbesserungsmöglichkeiten diskutiert. In einem zweiten (Poster)beitrag wird ein Kriterium (neuronale Netze) genauer betrachtet.

Schenk, Thomas

• Automatische Prüfung der Korrelation von Fluglärmereignissen – Einsatz Tiefer Neuronaler Netze zur Quellenidentifizierung
  T. Schenk, K. Schenk, K. Johannsen and L. Klein
[Abstract]

Für die sachgerechte Auswertung der Messdaten von Geräuschmessanlagen nach § 19a LuftVG ist ein außerordentlich hoher Aufwand erforderlich. Insbesondere zum Ausschluss von Fremdgeräuschen und für die sichere Zuordnung der Geräusche zu bestimmten Flugereignissen ist fast immer eine auditive Kontrolle der Geräuschaufzeichnungen erforderlich. Um diesen Aufwand zu verringern und gleichzeitig die Aussagesicherheit zu erhöhen wurde der Einsatz Tiefer Neuronaler Netze für den Zweck der automatisierten Identifizierung der Fluggeräusche anhand der gespeicherten Tonaufzeichnungen geprüft. Ziel der Entwicklung ist eine automatisierte Vorauswahl der aufgezeichneten Geräusche in zwei Klassen: ”sicheres Fluggeräusch” und ”zweifelhaftes Geräusch”. Der Aufwand für eine auditive Kontrolle ist dann nur noch auf die zweifelhaften Geräuschereignisse beschränkt. Das verwendete neuronale Netz wurde mit ca. 160.000 Geräuschaufzeichnungen (Start und Landung) zweier Messstationen (Flughafen Berlin-Tegel und Flughafen Berlin-Schönefeld) trainiert. Mit einem Trainingsdatensatz von ca. 90.000 Geräuschaufzeichnungen (Flug- und Fremdgeräusche) erfolgte dann eine Validierung der Funktionsfähigkeit des Netzes. Die Erkennungsleistung beträgt ca. 90% bei einer Falschakzeptanzrate von 5%. Hierbei ist das neuronale Netz in der Lage, zwischen Flugzeugen mit Strahltriebwerk und Turboprop-Triebwerk bzw. Helikoptern zu unterscheiden. Derzeitig findet eine Praxiserprobung des neuronalen Netzes bei den Berliner Flughäfen statt. Auf der Basis der hierbei messstellenabhängig erhobenen Daten soll die Erkennungsrate des Netzes weiter verbessert werden.

• Automatische Prüfung der Korrelation von Fluglärmereignissen
  K. Johannsen, T. Schenk, K. Schenk and L. Klein
[Abstract]

Verkehrsflughäfen sind nach §19a Luftverkehrsgesetz dazu verpflichtet eine Fluglärmüberwachungsanlage in der Umgebung des Flughafens zu betreiben. Hierbei müssen die Anforderungen der DIN 45643 Messung von Fluggeräuschen beachtet werden. Danach werden Lärmereignisse durch die Überschreitung einer individuell festgelegten Schwelle identifiziert. Dann findet mithilfe nichtakustischer Daten (Radarspuren/Flugtagebuch) eine Korrelation mit den Flugereignissen statt. Obwohl die Radarspuren eine gute automatische Zuordnung gewährleisten, ist eine manuelle Prüfung der Zuordnung für jedes einzelne Flugereignis in der Regel unverzichtbar. Zum Beispiel kann das Fluggeräusch durch Störgeräusche kontaminiert und damit für die Auswertung ungültig sein. Besonders an den für die Entgeltabrechnung herangezogenen Referenzmessstellen ist eine genaue manuelle Überprüfung unerlässlich.

Um den Aufwand der manuellen Prüfung reduzieren zu können und zukünftig auch eine zeitnahe Abrechnung der Einzelereignisse zur Berechnung der Entgelte zu gewährleisten, sollte eine automatische Prüfung der Lärmereignisse entwickelt werden. Hierzu wurde ein Set von Kriterien definiert, die auf Basis der akustischen Eigenschaften des Signals verdächtige Lärmereignisse identifizieren. Die Prüfungen wurden in die Fluglärmüberwachungssoftware der Flughäfen Tegel und Schönefeld implementiert. In dem Beitrag werden die ersten Ergebnisse aus der Praxis dargestellt und weitere Verbesserungsmöglichkeiten diskutiert. In einem zweiten (Poster)beitrag wird ein Kriterium (neuronale Netze) genauer betrachtet.

Schichler, Uwe

• Laboruntersuchungen zur Bewertung der Geräuschminderung durch verschiedene Leiterseiltechnologien für Höchstspannungsfreileitungen
  B. Schröder, S. Möllenbeck, A. Gravelmann, S. Steevens, P. Sames, A. Lingenau, O. Pischler and U. Schichler
[Abstract]

In diesem Beitrag werden verschiedene Möglichkeiten dargestellt, um die Schallemissionen durch Koronageräusche an Leiterseilen von Höchstspannungsfreileitungen zu mindern.

Wahrnehmbare Geräusche an Freileitungen können in seltenen Fällen bei entsprechenden Witterungsbedingungen durch sogenannte Koronaentladungen auftreten. Grund hierfür sind die an Höchstspannungsfreileitungen vorhandenen elektrischen Felder. Während die elektrische Feldstärke am Boden einige Kilovolt pro Meter beträgt, nimmt sie in Richtung der Leiterseile bis auf einige Kilovolt pro Zentimeter an deren Oberfläche zu. Bestehen nun zusätzlich Unebenheiten an der Oberfläche der Leiter (Wassertropfen, Beschädigungen, Schmutzteilchen etc.), so können diese in deren Nähe das elektrische Feld zusätzlich erhöhen. Erreicht die Feldstärke einen bestimmten Schwellenwert, kommt es in bis zu einigen cm Entfernung zur Leiterseiloberfläche zu Entladungen, die sich durch ein Knistern und bedingt durch Ionenbewegungen gelegentlich auch als Brummen bemerkbar machen.

Im Laborversuch werden verschiedene technische Lösungen zur Minderung der Geräuschentwicklung mit Hilfe akustischer Messungen bewertet. Hierbei werden insbesondere verschiedene Oberflächenbehandlungen zur Veränderung des Benetzungsverhaltens, eine Vergrößerung des Leiterseildurchmessers zur Verringerung der elektrischen Randfeldstärke und der Einsatz eines verkleinerten Bündeldurchmessers betrachtet.

Schiffer, Isabel

• Steigerung der Vorhersagequalität von elektrischen Antriebsgeräuschen
  J. Blickensdorff, I. Schiffer and M. Nichols
[Abstract]

In Kooperation mit der FAU Erlangen wird untersucht wie Geräusche elektrischer Antriebe im Automotive-Bereich so gestaltet werden können, dass sie von Fahrzeuginsassen als hochwertig oder sportlich empfunden werden. Auf Basis eines bereits existierenden Synthesemodells werden psychoakustische Parameter untersucht und in Hörversuchen auditiv bewertet. Dabei wird die Geräuschsynthese im Rahmen dieser Arbeit um Wind-, Reifenabroll- sowie Umrichtergeräusche erweitert, sodass diese in der nachfolgenden psychoakustischen Bewertung Berücksichtigung finden. Weiter werden NVH-relevante Eigenschaften der Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM), wie z. B. die Wicklungsart, berücksichtigt.

Schiffner, Falk

• Perzeptive Audio-Qualitätsdimensionen im audio-visuellen Kontext
  F. Schiffner and S. Möller
[Abstract]

In den letzten Jahrzehnten haben sich Informations- und Kommunikationstechnologien in einem Maße entwickelt, dass sowohl das Arbeits- als auch das Privatleben voll vernetzt sind. Die Anbieter dieser Technologien und Dienste sind stets bemüht eine ”best-mögliche” Qualität zu liefern. Es kann nun argumentiert werden, dass die Qualität mittels technischer Parameter effektiv bestimmt werden kann. Nichtdestotrotz kann der Nutzer als Schlüsselfaktor in der Bestimmung der Qualität nicht außeracht gelassen werden; wenn die Technologien und Dienste auf die Nutzung durch den Menschen abzielen. Der Ansatz, nicht nur Gesamtqualität allein, sondern auch ihre wahrnehmungsbasierte Zusammensetzung zu betrachten, ist nicht neu. In der Sprach-Telefonie wurde dieser Ansatz bereits erfolgreich für passive Testszenarien und in Konversationsszenarien angewandt (vgl. Wältermann, Köster). Um nun die Anwendbarkeit der perzeptiven Audio-Dimensionen im audio-visuellen Kontext zu untersuchen, haben wir einen subjektiven Qualitätsversuch durchgeführt. Dafür haben wir typische Szenen aus der Videotelefonie (Kopf-und-Schulter-Szene) verwendet. Die Testpersonen hatten zunächst die Aufgabe, die Audio-, Video und Gesamtqualität zu bewerten. Anschließend wurden die qualitäts-relevanten Audio- und Videodimensionen der Videoproben hinsichtlich ihrer Ausprägung bewertet. Die Auswertung zeigt, dass die Audio- und Videoqualitätsdimensionen unabhängig beurteilt werden können. Somit können die Audiodimensionen auch im audio-visuellen Kontext zur Eigenschafts- und Qualitätsbeurteilung verwendet werden.

Schlatter, Felix

• Widerstandsfähigkeit von semi-dichten Asphalten bei erhöhter Beanspruchung durch schwere Fahrzeuge
  F. Schlatter, H. Gloor, D. Milo and E. Bühlmann
[Abstract]

Die lärmreduzierenden Eigenschaften von semi-dichten Asphalten (SDA), die bevorzugte Bauweise von leisen Strassenbelägen in der Schweiz, werden oftmals durch kleinere Korngrössen erzielt. Die kleinen Korngrössen können aber zu einer geringeren Widerstandfähigkeit gegenüber mechanischen Beanspruchungen führen. Ziel dieser Studie ist es, zu ermitteln inwiefern erhöhte Beanspruchungen negative Auswirkungen auf SDA haben und ob allenfalls auf spezifischen Abschnitten mit höheren mechanischen Belastungen auf andere Bauweisen zurückgegriffen werden muss. Hierzu werden auf einer repräsentativen Strecke drei Abschnitte mit unterschiedlichen mechanischen Belastungen verglichen (Abbiegen, Beschleunigen, konstante Fahrweise). Dabei werden die Veränderungen der Oberflächentextur (LCMS-Laser), die Porenzugänglichkeit (Luftströmungswiderstand) und die Lärmminderung (CPX) erhoben und verglichen. Erste Ergebnisse zeigen, dass gleichmässig fahrende schwere Fahrzeuge kaum Auswirkungen auf die Oberflächenbeschaffenheit des Asphalts haben, dass Beschleunigungen nur zu geringfügigen bis mässigen Belastungen führen und dass die stärksten Auswirkungen bei abbiegenden LKWs beobachtet werden. SDA mit kleinen Korngrössen können somit grundsätzlich auf Strecken mit vielen LKW angewendet werden. Allerdings sollten bei stark befahrenen Kreuzungen mit abbiegenden schweren Fahrzeugen widerstandsfähigere Rezepturen in Erwägung gezogen werden.

Schlieper, Roman

• The Relative Influence of Reverberation at the Contralateral versus Ipsilateral Ear on Perceived Externalization of a Lateral Sound Source
  S. Li, R. Schlieper, S. Preihs and J. Peissig
[Abstract]

Reverberation is important to perceived externalization of headphone-reproduced virtual sound sources, especially the early reflection part. The result of a previous experiment demonstrated that the degree of externalization decreased substantially by reducing the amount of reverberation at the contralateral ear. In contrast, the perceived externalization changed slightly by removing the reverberation part in the ipsilateral ear signal. In that study, a one-second-long white noise was used as the stimulus, and the simulated virtual sound source was located at a distance of 1.7 m for an azimuth angle of 45^∘. However, it is still unknown whether or not this effect depends on the type of stimuli and sound-source distances, and how this effect changes as a source moves from lateral to frontal incidence angles. For these purposes, non-individual binaural room impulse responses (BRIRs) were measured for different azimuth angles and distances in a listening room. The amount of reverberation was reduced in BRIRs of either the contralateral or the ipsilateral ear. Such modified BRIRs were convolved with different stimuli, and subjects rated the degree of externalization of the binaurally rendered signals presented over headphones. The results are discussed in the present study.

Schlittmeier, Sabine

• Sound Design eines kombinierten Maskierers gegen Bürolärm: Effekte auf kognitive Leistung und subjektive Bewertungen
  S. Schlittmeier
[Abstract]

Bürolärm in Gruppen- und Großraumbüros stört kognitive Leistung und wird auch subjektiv als störend erlebt. Um diese negativen Effekte zu reduzieren, können partielle Maskierer als zusätzlicher Schall eingespielt werden. Dazu wird meist kontinuierliches Rauschen verwendet, dem aber eine geringe Akzeptanz nachgesagt wird. Ob Hintergrundmusik oder Naturszenen stattdessen verwendet werden können, ist eine nach wie vor offene Frage. So sprechen zwar Untersuchungen für eine bessere subjektive Beurteilung dieser alternativen Maskierer, allerdings reduzierten sie - anders als kontinuierliches Rauschen - die Störeffekte von Bürolärm auf kognitive Leistung nicht.

In den hier vorgestellten Experimenten wird ein kombinierter Maskierer ”Musik im Rauschen” hinsichtlich Leistungseffekte und subjektiver Präferenz geprüft. Die Idee dahinter ist, ob sich die Potenziale der beiden verwendeten Maskierschalle durch ihre Überlagerung nicht vereinen lassen: kontinuierliches Rauschen, das kognitive Störwirkungen von Bürolärm reduziert, und Instrumentalmusik, die subjektiv gegenüber Rauschen präferiert wird.

In Experiment 1 wurde die Kurzzeitgedächtnisleistung (n=40) unter Ruhe, Bürolärm und drei Maskiererbedingungen geprüft: Bürolärm plus ”Musik im Rauschen”, kontinuierliches Rauschen oder Musik. In Experiment 2 wurden subjektive Bewertungen von 72 Studierenden erhoben, die für 1 h unter einer der genannten Maskiererbedingungen kognitiv arbeiteten. Sowohl Leistungsdaten als auch subjektive Urteile sprechen für den kombinierten Maskierer ”Musik im Rauschen”.

Schlüter, Ralf

• Unsupervised Language Model Adaptation for Speech Recognition with no Extra Resources
  K. Benes, K. Irie, E. Beck, R. Schlüter and H. Ney
[Abstract]

Classically, automatic speech recognition (ASR) models are decomposed into acoustic models and language models (LM). LMs usually exploit the linguistic structure on a purely textual level and usually contribute strongly to an ASR systems performance.

LMs are estimated on large amounts of textual data covering the target domain. However, most utterances cover more specific topics, e.g. influencing the vocabulary used. Therefore, it’s desirable to have the LM adjusted to an utterance’s topic.

Previous work achieves this by crawling extra data from the web or by using significant amounts of previous speech data to train topic-specific LM on. We propose a way of adapting the LM directly using the target utterance to be recognized.

The corresponding adaptation needs to be done in an unsupervised or automatically supervised way based on the speech input. To deal with corresponding errors robustly, we employ topic encodings from the recently proposed Subspace Multinomial Model. This model also avoids any need of explicit topic labelling during training or recognition, making the proposed method straight-forward to use.

We demonstrate the performance of the method on the Librispeech corpus, which consists of read fiction books, and we discuss it’s behaviour qualitatively.

Schmelzer, Martin

• Further considerations on theoretical applications on the sound power substitution method
  S. Brezas, M. Schmelzer and V. Wittstock
[Abstract]

The characterization of sound sources is based on their emission and is quantified by sound power. In broadband analysis the sound power frequency range is limited to frequencies between 50 Hz and 20 kHz, at most. The traceability for the sound power in free- field conditions is suggested as the tool to extend the usable frequency range in sound power measurements. A previous study presented the influential factors of the theoretical implementation of the substitution method, which is a key component for traceability. Further analysis is discussed in the present study. After optimizing the computational needs for the calculations, the substitution method was applied to various configurations. Different source orders were taken into consideration. The sources were positioned in different geometries of different impedances and the substitution was performed in order to project realistic sound power measurements.

• Messung der dynamischen Steifigkeit von Dämmstoffen: Einfluss von statischer Last, Nichtlinearitäten und Strömungswiderstand
  H. Bietz, V. Wittstock and M. Schmelzer
[Abstract]

DIN EN 29052 Teil 1 beschreibt ein Messverfahren zur Bestimmung der dynamischen Steifigkeit von Estrichunterlagen. Da die Messnorm hinsichtlich diverser Aspekte Fragen aufwirft, wurden bereits in der Vergangenheit erste Untersuchungen vorgenommen und auf der DAGA 2018 präsentiert. Mittlerweile sind einige Aspekte des Messverfahrens näher betrachtet worden. Zunächst wurde die Fragestellung untersucht, ob die nach Norm mit einer statischen Vorlast von 2 kPa ermittelten dynamischen Steifigkeiten tatsächlich mit einem tolerierbaren Fehler auf kleine Vorlasten übertragbar sind. Hierzu wurde ein alternativer Messaufbau verwendet, der eine indirekte Anregung des Messobjekts ermöglicht, was bei einer Belastung mit einer leichten Platte erforderlich ist. Weiterhin zeigen viele Dämmstoffe auch eine Abhängigkeit der dynamischen Steifigkeit von der Amplitude der anregenden Wechselkraft. Die Norm schreibt die Messung mit relativ niedrigen Kraftamplituden und anschließender Extrapolation auf 0 N vor. Die Praktikabilität und die Praxisrelevanz dieses Vorgehens wurden anhand von weiterführenden Messungen näher betrachtet. Abschließend wird auf die Fragestellung eingegangen, in wieweit die Steifigkeit der im Dämmstoff eingeschlossenen Luft in Abhängigkeit vom längenbezogenen Strömungswiderstand, insbesondere bei sehr niedrigen Strömungswiderständen, anders als bisher berücksichtigt werden kann. Dies ist für einige Dämmstoffe mit sehr geringen längenspezifischen Strömungswiderständen relevant, deren dynamische Steifigkeit anhand der vorliegenden Norm gar nicht bestimmt werden kann.

Schmid, Johannes

• Interaktive Akustik-App zur Visualisierung akustischer und strukturdynamischer Effekte an Musikinstrumenten
  J. Schmid, J. Schmid, L. Moheit and S. Marburg
[Abstract]

Mithilfe interaktiver Akustik-Apps können zahlreiche Phänomene der Akustik und Strukturdynamik einfach und ohne zeitaufwändige Versuchsaufbauten visualisiert und verdeutlicht werden. Dafür bietet der Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme der TU München eine Reihe von frei zugänglichen Simulations-Apps an, die unkompliziert über einen Webbrowser aufrufbar sind. Unter diesen Apps befindet sich auch eine Musikinstrumente-App, mit der sowohl die akustischen als auch die strukturdynamischen Effekte verschiedener Musikinstrumente zuerst berechnet und im Anschluss visualisiert werden können. Die Ergebnisse werden im Hintergrund mittels COMSOL Multiphysics® über die Finite Elemente Methode (FEM) auf einem Server berechnet und anschließend im Webbrowser dargestellt. Hier hat der Nutzer die Möglichkeit, zahlreiche Einstellungen wie beispielsweise die Geometrie oder andere Berechnungsparameter interaktiv zu verändern. Die Ergebnisse können dann direkt ausgewertet und über verschiedene Darstellungsmöglichkeiten veranschaulicht werden. Dies bietet dem Nutzer eine sehr gute Möglichkeit, sich die beim Spielen eines Musikinstruments ablaufenden physikalischen Effekte zu verdeutlichen. In diesem Beitrag wird zuerst kurz das Konzept des App-Servers vorgestellt und anschließend die Funktionen und Möglichkeiten der Musikinstrumente-App genauer demonstriert und erläutert.

• Interaktive Akustik-Apps zur Veranschaulichung akustischer Phänomene in der Lehre
  J. Schmid, J. Schmid, L. Moheit and S. Marburg
[Abstract]

In der Vorlesung oder im Schulunterricht können physikalische Effekte und die dahinterstehende Theorie anschaulich anhand von Experimenten verdeutlicht werden. Der Aufbau von Versuchen ist jedoch oft sehr zeitaufwendig und mit der Anschaffung von teuren Messgeräten verbunden. Zusätzlich können spezielle Laborbedingungen für das Gelingen eines Experiments notwendig sein. Der Einsatz von Simulations-Apps hingegen umgeht diese Probleme und ermöglicht es, Effekte der Akustik und Strukturdynamik ohne großen Aufwand in einem ”virtuellen Experiment” zu demonstrieren. Dazu bietet der Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme der TU München zahlreiche Simulations-Apps an, die frei zugänglich und einfach über den Webbrowser aufrufbar sind. Die physikalischen Problemstellungen werden dabei im Hintergrund auf Basis der Finite Elemente Methode (FEM) mithilfe von COMSOL Multiphysics ® berechnet und die Ergebnisse werden dann online im Webbrowser dargestellt. Der Nutzer hat dabei die Möglichkeit, die Geometrie und die zugrunde liegenden Berechnungsparameter interaktiv zu verändern und die Ergebnisse in verschiedenen Darstellungsformen zu visualisieren. Dadurch werden die akustischen Phänomene sichtbar und erlebbar gemacht und das interaktive Konzept trägt zu einem besseren Verständnis und zu einer lebhaften Lernumgebung bei. In diesem Beitrag wird zunächst das Konzept des App-Servers erklärt und anschließend anhand konkreter Beispiele die Einsatzmöglichkeiten der Apps in der Lehre der Akustik aufgezeigt.

Schmid, Jonas

• Interaktive Akustik-App zur Visualisierung akustischer und strukturdynamischer Effekte an Musikinstrumenten
  J. Schmid, J. Schmid, L. Moheit and S. Marburg
[Abstract]

Mithilfe interaktiver Akustik-Apps können zahlreiche Phänomene der Akustik und Strukturdynamik einfach und ohne zeitaufwändige Versuchsaufbauten visualisiert und verdeutlicht werden. Dafür bietet der Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme der TU München eine Reihe von frei zugänglichen Simulations-Apps an, die unkompliziert über einen Webbrowser aufrufbar sind. Unter diesen Apps befindet sich auch eine Musikinstrumente-App, mit der sowohl die akustischen als auch die strukturdynamischen Effekte verschiedener Musikinstrumente zuerst berechnet und im Anschluss visualisiert werden können. Die Ergebnisse werden im Hintergrund mittels COMSOL Multiphysics® über die Finite Elemente Methode (FEM) auf einem Server berechnet und anschließend im Webbrowser dargestellt. Hier hat der Nutzer die Möglichkeit, zahlreiche Einstellungen wie beispielsweise die Geometrie oder andere Berechnungsparameter interaktiv zu verändern. Die Ergebnisse können dann direkt ausgewertet und über verschiedene Darstellungsmöglichkeiten veranschaulicht werden. Dies bietet dem Nutzer eine sehr gute Möglichkeit, sich die beim Spielen eines Musikinstruments ablaufenden physikalischen Effekte zu verdeutlichen. In diesem Beitrag wird zuerst kurz das Konzept des App-Servers vorgestellt und anschließend die Funktionen und Möglichkeiten der Musikinstrumente-App genauer demonstriert und erläutert.

• Interaktive Akustik-Apps zur Veranschaulichung akustischer Phänomene in der Lehre
  J. Schmid, J. Schmid, L. Moheit and S. Marburg
[Abstract]

In der Vorlesung oder im Schulunterricht können physikalische Effekte und die dahinterstehende Theorie anschaulich anhand von Experimenten verdeutlicht werden. Der Aufbau von Versuchen ist jedoch oft sehr zeitaufwendig und mit der Anschaffung von teuren Messgeräten verbunden. Zusätzlich können spezielle Laborbedingungen für das Gelingen eines Experiments notwendig sein. Der Einsatz von Simulations-Apps hingegen umgeht diese Probleme und ermöglicht es, Effekte der Akustik und Strukturdynamik ohne großen Aufwand in einem ”virtuellen Experiment” zu demonstrieren. Dazu bietet der Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme der TU München zahlreiche Simulations-Apps an, die frei zugänglich und einfach über den Webbrowser aufrufbar sind. Die physikalischen Problemstellungen werden dabei im Hintergrund auf Basis der Finite Elemente Methode (FEM) mithilfe von COMSOL Multiphysics ® berechnet und die Ergebnisse werden dann online im Webbrowser dargestellt. Der Nutzer hat dabei die Möglichkeit, die Geometrie und die zugrunde liegenden Berechnungsparameter interaktiv zu verändern und die Ergebnisse in verschiedenen Darstellungsformen zu visualisieren. Dadurch werden die akustischen Phänomene sichtbar und erlebbar gemacht und das interaktive Konzept trägt zu einem besseren Verständnis und zu einer lebhaften Lernumgebung bei. In diesem Beitrag wird zunächst das Konzept des App-Servers erklärt und anschließend anhand konkreter Beispiele die Einsatzmöglichkeiten der Apps in der Lehre der Akustik aufgezeigt.

Schmidt, Florian

• Lautheit: Sone oder CU?
  F. Schmidt and S. Uppenkamp
[Abstract]

Bis heute herrscht keine Einigkeit darüber, wie Lautheit adäquat beurteilt werden soll. Es gibt zwei Lager, die entweder die Verhältnisskalierung oder die Kategorienskalierung befürworten. Es ist nicht klar, an welchem Maßstab die Güte dieser Skalierungsmethoden gemessen werden könnte. Einen Ausweg bietet möglicherweise die Untersuchung der Lautheit komplexer Stimuli wie Sprache oder Musik. Es wurde gezeigt, dass Sone-basierte Lautheitsmodelle die Lautheit von komplexen Stimuli nur fehlerhaft vorhersagen und sogar schlechter abschnitten als einfache Pegelmaße. Zwei Schwierigkeiten bleiben jedoch: 1) Anders als für die Sone-Skala gibt es bisher kein eigenständiges kategorial-basiertes Lautheitsmodell. 2) Welche Skalierungsmethode sollte verwendet werden, um nicht allein durch das Experiment eine der beiden Skalen zu bevorteilen? In dieser Studie wird eine Kategorienskala aus der Sone-Skala des Lautheitsmodells von Chalupper und Fastl (2002) abgeleitet. Mit dem Modell wird für beiden Skalen die veränderliche Lautheit eines Musikausschnittes von 20 s Dauer vorhergesagt. Diese Lautheitsvorhersagen werden mit neuronalen Lautheitskorrelaten aus dem EEG verglichen. Für beide Skalen ist eine neuronale Repräsentation nachweisbar. Dabei wird die Sone-Skala an einer früheren Stufe der Hörbahn abgebildet als die CU-Skala. Dies deutet auf eine Hierarchie in der neuronalen Lautheitsverarbeitung im Kortex hin, bei dem letztlich der sensorisch verarbeitete Reiz kategorisiert wird.

Schmidt, Gerhard

• Sprachsignalentzerrung für einen Kunstkopf mit zeitveränderlichem Resonanzvolumen
  T. Hübschen, A. Wilbrandt, M. Brodersen and G. Schmidt
[Abstract]

Bei der anwendungsnahen Evaluierung von Sprachkommunikationssystemen ist es üblich einen Kunstkopf zur Wiedergabe des Quellsignals zur verwenden. Solch ein Kunstkopf ist klassischerweise statisch, das heißt der Mund bewegt sich nicht und auch eine Atmung wird vom Kunstkopf nicht simuliert. Für Anwendungen wie die Evaluierung der Kommunikationseinheiten von Atemschutzmasken ist es jedoch unabdinglich den Kunstkopf zusätzlich atmen zu lassen, da ein signifikanter Teil der in Atemschutzmasken implementierten Signalverarbeitung speziell darauf ausgerichtet ist, natürliche und durch den Luftstrom in der Maske hervorgerufene Atemgeräusche zu unterdrücken. Wird die Atmung durch den Anschluss eines Blasebalgs an einen modifizierten Kunstkopf simuliert, so ist allerdings zu beobachten, dass klassische Ansätze zur Entzerrung des Sprachsignals nur suboptimale Ergebnisse liefern. Dies ist mitunter durch die zeitveränderliche Anpassung des Resonanzraumes zu begründen. Für diesen konkreten Fall wird in diesem Beitrag ein neues zeitvariantes Entzerrverfahren als Alternative gegenüber konventionellen zeitinvarianten Verfahren vorgestellt.

• Zusammenhang zwischen perzeptiven Dimensionen und Störungsursachen bei super-breitbandiger Sprachübertragung
  S. Möller, T. Hübschen, G. Mittag and G. Schmidt
[Abstract]

Zur Analyse der Ursachen gestörter Sprachübertragung bieten sich analytische Hörversuche an, bei denen Probanden verschiedene perzeptive Dimensionen des Gehörten bewerten. Hierzu wurde von Wältermann ein 4-dimensionales Verfahren vorgeschlagen, welches die Dimensionen ”Klangverfärbung”, ”Rauschhaftigkeit”, ”Diskontinuierlichkeit” und ”Nicht-optimale Lautheit” bewerten lässt. Unklar ist bislang, in wie weit sich durch diese Dimensionen auch die technischen Störungsursachen ermitteln lassen.

Zur Klärung dieser Frage wurde das Wältermannsche Verfahren auf 7 Datenbanken angewendet, die super-breitbandige Sprache mit verschiedenen kontrolliert eingestellten Störungen enthalten. Die Bewertungen der Probanden wurden dahingehend klassifiziert, ob eine Dimension auf mehr als die Hälfte des Maximalwertes abfällt, und daraus wurden Klassen von Störungsursachen für jede perzeptive Dimension erstellt. Es zeigt sich, dass das auditive Verfahren sehr gut zur Klassifikation eingesetzt werden kann, auch wenn eine eindeutige Ursachenanalyse damit nicht möglich ist. Insbesondere gibt es Störungsursachen wie bspw. Codecs, die mehr als eine perzeptive Dimension betreffen. Allerdings lässt sich aus der perzeptiven Dimensionsanalyse auch für diese Ursachen eine Diagnose der perzeptiv dominanten Effekte erstellen. Die Ergebnisse sind für die Netzüberwachung von Bedeutung, da sich durch Schätzung der Dimensionen Störungsursachen leichter identifizieren lassen.

• Qualität übertragener Sprache in drahtlosen Ad-Hoc-Netzwerken
  T. Hübschen, B. Kaulen, M.E. Yurdakul and G. Schmidt
[Abstract]

Die Sprachkommunikation über das Mobilfunknetz ist heutzutage absoluter Standard und zeichnet sich dabei vor allem durch Flexibilität bezüglich des Standortes aus. Es existieren jedoch lokale Anwendungen, für die der etablierte Mobilfunk nicht flexibel genug ist. Gründe hierfür können beispielsweise in der Netzverfügbarkeit, extremen Latenz- und Sicherheitsanforderungen oder der gewünschten Kommunikationsform an sich liegen. Eine Alternative zum klassischen Mobilfunk stellen drahtlose Ad-Hoc-Netzwerke dar, dessen Protokolle jeweils für die angestrebte lokale Anwendung modifiziert werden können. In diesem Beitrag werden solche experimentelle Netzwerke in Hinblick auf die Qualität der übertragenen Sprache untersucht. Die Analyse erfolgt dabei in Abhängigkeit verschiedener Netzwerktopologien und Anwendungsfälle.

• Real-time Speech Enhancement System for Surgical Systems
  M.A. Francis, M. Gimm, T. Becker and G. Schmidt
[Abstract]

The communication in surgery rooms might be difficult, especially if the surgeon is located in some distance from the patient due to the usage of minimally invasive operation devices. In order to improve the communication between the medical staff around the patient table and the surgeon controlling the operation device dedicated signal processing can be applied. In particular, such speech enhancement systems focus on suppression of the stationary background noise caused by medical equipment, suppression of the feedback occurring due to a closed electro-acoustic loop, and lastly suppression of instationary noise, e.g. sharp clanging noises. All this should be done without compromising the quality and intelligibility of the speech signals.

In this work, we present an overview of a generic speech enhancement system comprising mainly of a traditional Wiener filter for background noise suppression, a model-based feedback suppression along with additional stages for multidirectional communication and non-linear time domain processing for the attenuation of instationary noise. All this was implemented and tested on an embedded hardware platform with respect to the special requirements of a surgery room.

• Einfluss der Position und Stimmhaftigkeit von verdeckten Paketverlusten auf die Sprachqualität
  G. Mittag, L. Liedtke, N. Iskender, B. Naderi, T. Hübschen, G. Schmidt and S. Möller
[Abstract]

Durch die Einführung von Paketvermittlung in Sprachkommunikationsnetzwerken hat sich die wahrgenommene Sprachqualität dieser Netzwerke in den letzten Jahren erheblich verbessert. Aufgrund einer durchgängigen Übertragung vom Sender bis zum Empfänger kommt es innerhalb des Übertragungskanals selbst kaum zu Beeinträchtigungen des Audiosignals. Wenn jedoch Übertragungsfehler oder Verzögerungen im Kanal auftreten, können Pakete verloren gehen. Moderne Codecs benutzen komplexe Paketverlust-Verdeckungsalgorithmen, die versuchen fehlende Sprachpakete zu ersetzen. Dabei synthetisieren sie ein neues Sprachsignal, basierend auf Informationen vorangegangener Sprachpakete. In dieser Arbeit untersuchen wir, wie sich diese Verdeckungsalgorithmen, in Abhängigkeit der Position des verlorenen Sprachpakets innerhalb eines Satzes, auf die wahrgenommene Sprachqualität auswirken. Hierfür wird zwischen Paketverlusten am Anfang, in der Mitte, oder am Ende eines Lautes unterschieden. Neben der Position, in Relation zum betroffenen Laut, spielt auch die Stimmhaftigkeit des Lautes eine Rolle darin, wie sehr die wahrgenommene Qualität beeinträchtigt wird. Anhand des Verdeckungsalgorithmus des EVS Codecs konnte gezeigt werden, dass hier besonders Paketverluste, die am Anfang stimmloser Segmente und am Ende stimmhafter Segmente auftreten ins Gewicht fallen.

• Vergleich verschiedener piezoelektrischer Dünnschichtsensoren für SONAR-Anwendungen
  A. Namenas, H. Lewitz, J. Abshagen, E. Quandt and G. Schmidt
[Abstract]

Im Rahmen einer Zusammenarbeit zwischen dem Lehrstuhl für digitale Signalverarbeitung, dem Lehrstuhl für Anorganische Funktionsmaterialien und in Kooperation mit der Wehrtechnischen Dienststelle 71 der Bundeswehr wurden Wasserschallmessungen von piezoelektrischen Dünnschichtsensoren analysiert. Die verwendeten Sensoren unterschieden sich nach Art der verwendeten piezoelektrischen Materialien (AlN, AlScN und PZT). Die Flächengröße der aktiven Schicht war ebenfalls variabel. Als Referenz wurden Aufnahmen von Hydrophonen TC4050 von Reson verwendet. In einem definierten Messablauf wurden die Dünnschichtsensoren und Referenzhydrophone mit CW- bzw. LFM-Pulsen der Dauer 20 ms bzw. 500 ms im Vorbeifahren aus unterschiedlichen Entfernungen und Einfallswinkeln im Sognefjord, Norwegen, beschallt. Bei den gewonnenen Aufnahmen wurde eine SNR-Schätzung durchgeführt. Durch zusätzliche Abschätzung der interferierenden Signale und der Rauschanteile in nutzsignalfreien Zeitbereichen bei Referenzhydrophonen und Dünnschichtsensoren konnte die Robustheit der Frequenzgangschätzung der Sensoren verbessert werden. SNR-technisch unterlagen alle Dünnschichtsensoren den Referezhydrophonen. Eine gute Performance zeigten die AlN- und die AlScN- Sensoren dennoch. Die PZT-Sensoren wiesen geringstes SNR auf. Die betragsmäßige Frequenzgangschätzung anhand der Aufnahmen von LFM-Pulsen mit zusätzlicher Mittelung über alle Pings ergab für Sensoren gleicher Art ähnliche Verläufe.

• Entwurf und Implementierung einer kognitiven Steuereinheit für ein Echtzeit-MIMO-SONAR-System
  B. Kaulen, A. Namenas and G. Schmidt
[Abstract]

Kognition ist ein weiterer großer Schritt in modernen RADAR- und SONAR-Systemen. Da das Hauptaugenmerk an Veröffentlichungen der letzten Jahre in diesem Gebiet auf RADAR-Systemen lag, ist die Anwendung in SONAR-Systemen noch relativ selten. Außerdem sind viele der Veröffentlichungen rein theoretischer Natur und motivieren lediglich die Kognition in solchen Systemen. Ziel dieser Arbeit ist daher die konkrete Implementierung einer kognitiven Steuereinheit in ein Echtzeit-MIMO-SONAR-System. Zuerst wird der Begriff der Kognition erläutert und anschließend auf die verschiedenen Anforderungen eines modernen SONAR-Systems bezogen. Anschließend wird ein vorhandenes Echtzeit-MIMO-SONAR-System vorgestellt und um eine kognitive Steuereinheit erweitert. Umgesetzt wurde der kognitive Entscheidungsprozess durch eine Steuereinheit, welche die Sendesignalverarbeitung auf die Umwelt anpasst. Basis dieser Anpassung sind Rückschlüsse auf der Basis der empfangenen Signale. Dazu wurden als Eingangsparameter die Position der Ziele, die entfernungsabhängige Richtung und die vorherigen ausgewählten Gebiete gewählt. Diese Informationsquellen werden auf eine einheitliche und vergleichbare Darstellung abstrahiert, anschließend gewichtet und addiert. Anhand dieser Darstellung wird dann eine Entscheidung getroffen, welches Gebiet im nächsten Ping illuminiert werden soll. Als letzten Schritt werden dann die Parameter des SONAR-Systems auf das neue Gebiet angepasst.

• Nichtlineare Signalverarbeitung für Systeme zur Unterwassertelefonie
  T.O. Wisch and G. Schmidt
[Abstract]

Sprachkommunikation unter Wasser unter Nutzung von sowohl analogen, digitalen und auch gemischten Verfahren ist noch immer ein spannendes Forschungsfeld. Durch die breite Verfügbarkeit von leistungsfähiger Hardware entsteht die Möglichkeit, sich die Vorteile etablierter Verfahren in Kombination mit neuen, komplexen Algorithmen zu Nutze zu machen. Durch die physikalisch bedingten Begrenzungen unter Wasser und im Hinblick auf die spektrale Effizienz kann bspw. die bekannte Technik der Einseitenbandmodulation ohne Träger verwendet werden. Auf der Sprachsignalseite können in einem solchen System verschiedene Signalanpassungen vorgenommen werden, um die Ansteuerung der analogen Verstärker zu verbessern und die Sendeleistung der Schallwandler optimal auszunutzen. Zudem können verschiedene Limiter, Kompressoren und weitere Verfahren angewendet werden, um die Robustheit des Systems gegenüber Störungen im Wasser und Hardwarebeschränkungen zu verbessern. Zur Evaluation der Auswirkungen der Verfahren auf das Sprachsignal werden subjektive und objektive Tests (STOI-Algorithmus) verwendet.

• A Robust Acoustic Head Orientation Estimation and Speech Enhancement for In-Car Communication Systems
  R. Al-Mafrachi, M. Gimm and G. Schmidt
[Abstract]

In order to improve speech intelligibility and communication quality among the passengers in a car driven at high or even moderate speed, so-called In- car communication (ICC) systems are recently used. ICC systems usually work by recording, processing, and playing-back the desired speech signal of the talking passenger over loudspeakers located close to the passengers. Due to the acoustic directionality of human head, various signal processing technique are required to reduce the degraded intelligibility and distortion in the speech signal which could arise when the talking passengers turn their head. In our last contribution, we had presented the first investigations towards a robust acoustic head orientation estimation of the speaking passenger within a simulated noisy car compartment. We were able to estimate the head orientation horizontal angle (azimuth) precisely with less than 2 degree mean magnitude error even at the worst case (- 5 dB scenario). However, in this contribution we are aiming on implementing a more robust head orientation estimation algorithm with a real-time base estimation and evaluating its performance in a real car environment with different test case scenarios. In addition, we are aiming to extend our algorithm to estimate the vertical angle of the speaker head (elevation)

Schmidt, Ulrike

• Schallfeldcharakterisierung an neu entwickeltem mehrkanaligem 20 MHz Annular-Array für die Ultraschallmikroskopie
  A. Juhrig, U. Schmidt, M. Wolf and E. Kühnicke
[Abstract]

Die Schallgeschwindigkeiten in Metallen werden von deren elastischen Eigenschaften und der Dichte des Materials bestimmt. Wirken Kräfte auf das Metall, kommt es neben der Formänderung auch zu einer Texturänderung (Änderung der Kristallstruktur). Bisherige Arbeiten untersuchen den Einfluss dieser Texturänderung auf die nichtlineare Schallausbreitung und stellen eine Amplitudenerhöhung der höheren Harmonischen mit zunehmender Dehnung fest.

In diesem Beitrag wird der Einfluss der Texturänderung auf die Longitudinal- und Transversalwellengeschwindigkeit bei linearer Schallausbreitung in Metallen untersucht. Dazu wurden Zugproben aus Stahl und Aluminium hergestellt und es werden sowohl im ungedehnten Zustand, als auch in mehreren Dehnungszuständen die Dicke und Schallgeschwindigkeit der Proben simultan bestimmt. Zur Messung werden die Fokussierungseigenschaften von Ultraschall Annular Arrays ausgenutzt und die Signale so fokussiert, dass die Amplitude des reflektierten Signals maximal wird. Mit den bestimmten Verzögerungszeiten und der Laufzeit zwischen Oberfläche und Rückwand stehen 2 Messgrößen zur Verfügung, um Probendicke und Schallgeschwindigkeit gleichzeitig zu bestimmen und somit sowohl die Formänderung, als auch die Schallgeschwindigkeitsänderung mittels einer Messung zu erfassen.

Schmutzhard, Sebastian

• Greensche Funktion für einen horizontal geschichteten anisotropen Boden
  H. Waubke, W. Kreuzer, T. Hrycak and S. Schmutzhard
[Abstract]

Die Greensche Funktion für einen anisotropen horizontal geschichteten Halbraum kann im Wellenzahl-Frequenz-Raum bestimmt werden, wobei nur die vertikale Koordinate im Originalraum verbleibt. Für eine Simulation in 2.5 D wird eine numerische Rücktransformation über eine der beiden horizontalen Koordinaten des geschichteten Halbraums benötigt. Dies kann mittels der numerischen inversen Fourier Integraltransformation geschehen. Dies ist jedoch problematisch, da die Greensche Funktion Singularitäten aufweist. Für die Randelemente Methode in 2.5D können die linienförmigen Randintegrale in den Fourier Raum transformiert werden und dort werden Randintegrale analytisch gelöst. Es verbleibt eine numerische inverse Fourier Transformation. Die Amplitude des Spektrums wird durch den Filter der sich aus den Randintegralen ergibt mit zunehmender Wellenzahl stärker abgeschwächt. Dies erleichtert die numerische Behandlung erheblich. Für eine effiziente Transformation wird eine Demodulation mit der Filon Methode zusammen mit einem adaptiven Verfahren verwendet.

Schneehagen, Erik Wilhelm

• Aeroakustische Simulation einer umströmten Zylinderkonfiguration mit SU2
  E.W. Schneehagen, B.Y. Zhou, E. Sarradj and N. Gauger
[Abstract]

Für viele technische Anwendungen ist Strömungslärm eine relevante Komponente des Gesamtgeräusches. Die Vorhersage des Strömungsgeräusches gestaltet sich auf Grund der hohen Komplexität des Strömungsfeldes oft schwierig. Auch mit steigender Rechenleistungen und für simple Geometrien ist die direkte numerische Simulation wegen der großen Unterschiede der räumlichen Skalen von Akustik- und Strömungsvariablen oftmals zu teuer. Eine mögliche Lösung bietet die getrennte Berechnung des turbulenten Strömungsfelds und der Akustik. Ein bekannter hybrider Ansatz ist die Kombination einer Grobstruktursimulation (LES) des Strömungsfeldes mit der akustischen Analogie von Ffowcs-Williams-Hawkings (FW-H). Eine Umsetzung dieser Methode mit dem Open-Source CFD Code SU2 wird vorgestellt und auf das Umströmungsgeräusch von wandbündigen Zylinderkonfigurationen angewendet. Da ein implizites Wirbelviskositätsmodell für die Strömungssimulation verwendet wird, das noch nicht vollständig validiert wurde, wird die Qualität der Simulationsergebnisse anhand von experimentellen Messdaten aus einem aeroakustischen Windkanal bewertet.

Schneider, Andreas

• Einfluss von Vernetzungsparametern auf die Modalanalyse geometrisch unterschiedlich komplexer Strukturen mittels der Finite-Elemente-Methode
  A. Schneider, K.-A.H. Hoppe, P. Langer, C. Guist and S. Marburg
[Abstract]

Diese Arbeit behandelt die Quantifizierung von Diskretisierungsfehlern für einfache und komplexe Komponenten bei der Anwendung der Finite-Elemente-Methode. Ziel ist die Minimierung des Fehlers einer numerischen Modalanalyse relativ zu entsprechenden, hochgenauen experimentellen Ergebnissen. Zunächst werden existierende Vernetzungsstrategien und verbundene Qualitätskriterien betrachtet. Nachfolgend werden an Hand geometrisch einfacher Strukturen die Einflüsse geometrischer Approximationsgüte, verzerrter Elemente und der Netzfeinheit auf die Simulationsergebnisse untersucht. Die Autoren fokussieren sich hierbei auf eine angemessene räumliche Verfeinerung des Netzes, speziell in Bereichen hoher Dehnung. Auf den gewonnen Erkenntnissen baut eine Parameterstudie einer komplexeren Geometrie auf. Um die Ergebnisse der Parameterstudie in Relation zu bekannten Unsicherheiten zu setzen, werden zusätzlich die Parameterunsicherheiten bezüglich der Materialeigenschaften sowie der Geometrie betrachtet. Die Arbeit lässt Diskussionen zu, inwieweit der Fehler durch die Diskretisierung zu industriell relevanten Material- und Geometrieunsicherheiten vernachlässigbar ist.

Schneider, Marc

• „Brummen“ oder „Rauschen“? – Störende Phänomene in der Geräuschbeurteilung eines Axialventilators
  C. Feldmann, M. Schneider and T. Carolus
[Abstract]

Wärmepumpen stellen nach Angaben des Bundesverbandes Wärmepumpe e.V. mittlerweile die am zweitstärksten nachgefragte Heizungstechnologie dar. Damit steigt die Lärmbelästigung durch diese Anlage immer weiter an. Insbesondere der vom Ventilator emittierte Schall sorgt häufig für Beschwerden der Umgebung. Hörversuche mit dem semantischen Differential konnten zeigen, dass neben der psychoakustischen Schärfe auch die zeitlichen Veränderungen im Signal einen wesentlichen Einfluss auf die Qualitätsbewertung von Ventilatorgeräuschen haben. Akustikexperten beschreiben eine auffällige Zeitstruktur, die bei Axialventilatoren mit einer Drehtonfrequenz f < 100 Hz auftritt, häufig mit dem Begriff ”helikopterartig”. Modulationsanalysen zeigen, dass diese ”helikopterartige” Empfindung besonders dann auftritt, wenn tonale Signaturen im Geräusch mit der Drehtonfrequenz amplitudenmoduliert sind. Obwohl nach Terhardt ganzzahlige Verhältnisse von Tönen zu einer kaum bis gar nicht wahrnehmbaren zeitlichen Struktur führen, scheint das Verhältnis der Drehtonamplituden eine deutliche Auswirkung auf das Qualitätsurteil zu besitzen. Im Rahmen einer Hörversuchsstudie wurde auf Basis von synthetisch erzeugten, ventilatornahen Geräuschen ermittelt, wie sich das Amplitudenverhältnis auf die Qualitätsbeurteilung auswirkt. Als Ergebnis des Hörversuches wurden zwei unterschiedliche Beurteilungsgruppen bestimmt, die einerseits das ”Brummen des Elektromotors” und andererseits das ”Rauschen des Ventilators” bevorzugen. Im an den Versuch angeschlossenen Interview merkte eine kleine Teilnehmergruppe an, dass ein ”harmonisches Verhältnis” der beiden genannten Anteile als ideal angesehen wird.

• Modellierung der Akustik von Axialventilatoren unter gestörter Zuströmung
  P. Dietrich, A. Lucius, M. Schneider, L. Liberson, N. Reiche and R. Ewert
[Abstract]

Das Geräusch von in Geräten eingebauten Ventilatoren unterscheidet sich meist deutlich von Messungen auf dem Prüfstand. Ein Grund hierfür können saugseitige Bauteile, die die Zuströmsituation zum Ventilator beeinflussen, darstellen. Insbesondere bei Axialventilatoren, die hinter Wärmetauschern betrieben werden, ist dieses Verhalten zu beobachten. Zur Beurteilung des Geräuschs und der Analyse von akustischen Quellmechanismen bei Ventilatoren unter gestörter Zuströmung gewinnen, neben experimentellen Untersuchungen, numerische Verfahren zunehmend an Bedeutung. Notwendig für die korrekte Vorhersage der Akustik ist die genaue Beschreibung der, im Vergleich zum Prüfstand, geänderten Grundströmung als auch der entstehenden Turbulenz. Für vergleichsweise einfache Zuströmstörungen, wie einem Turbulenzgitter oder einem saugseitigen Kasten, zeigen skalenauflösende CAA-Simulationen sehr gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen. Häufig werden Axialventilatoren in verschiedenen Anwendungen hinter Wärmetauschern betrieben. Durch die sehr kleinen Strukturen ist die notwendige skalenauflösende Simulation der dort vorherrschenden Strömung aktuell nicht wirtschaftlich realisierbar. In Kooperation mit dem DLR Braunschweig wurde eine Vorgehensweise zur Modellierung von Zuströmturbulenz in skalenauflösenden Simulationen entwickelt und getestet. Diese Methode ermöglicht die numerische Betrachtung der Akustik von Axialventilatoren hinter Wärmetauschern im wirtschaftlich vertretbaren Rahmen.

Schneider, Martin

• Horizontale Stoßstellendämmung von Brettsperrholzwänden
  M. Schneider, A. Ruff, B. Zeitler and J. Weinhold
[Abstract]

Vorgefertigte Massivholzwände mit einem Wärmedämmverbundsystem werden in Seniorenwohnanlagen, in Wohnheimen oder in Hotels häufig als flankierende Außenwände eingesetzt. Die flankierende Übertragung über diese besonders leichten Bauteile begrenzt dabei die resultierende Schalldämmung zwischen den Wohneinheiten, wobei die konstruktive Ausführung der Stoßstelle zwischen Trennwand und den beiden flankierenden Außenwänden die erreichbare Flankendämmung bestimmt. Im Rahmen eines Forschungsauftrages der Ed. Züblin AG wurden im Labor der HFT-Stuttgart am Zentrum für Bauphysik unterschiedliche Stoßstellenvarianten aufgebaut und messtechnisch untersucht. Die Ergebnisse dieser Messungen werden vorgestellt und diskutiert.

• Laboruntersuchungen zur Stoßstellendämmung von Brettsperrholzwänden und Spannbeton-Fertigdecken
  A. Ruff, M. Schneider, B. Zeitler and J. Weinhold
[Abstract]

Im modernen Holzbau kommen verstärkt auch Hybridkonstruktionen, z.B. die Kombination aus Brettsperrholzwänden und Stahlbeton-Hohlkörperdecken, zum Einsatz. Die Decken aus Stahlbeton-Fertigteilen werden dabei in der Regel nicht direkt auf die Massivholzwände aufgelegt, sondern durch eine elastische Zwischenlage getrennt. Im Rahmen eines Forschungsprojekts mit der Ed. Züblin AG wurde im Prüfstand ein solcher Bauteilstoß nachgebildet und hinsichtlich der Stoßstellendämmung zwischen den Bauteilen messtechnisch untersucht. Zusätzlich wurde die Art der elastischen Zwischenlage variiert und der Bauteilstoß mit verschiedenen Auflasten versehen. Im Beitrag werden die Messergebnisse vorgestellt und diskutiert.

Schneider, Sebastian

• Entwicklung einer empirischen Formel zur Bewertung der Tickergeräuschanteile von Motorgeräuschen
  S. Schneider, J. Hots, T. Luft, H. Rottengruber, J. Verhey and H.-P. Rabl
[Abstract]

Der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs wird beim Kauf eines Pkw stetig relevanter. Dabei nimmt die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates eine Schlüsselrolle ein. Durch das Auftreten einzelner Störgeräusche, bzw. deren Ausprägung, wird jene Geräuschqualität negativ beeinflusst. Diese Störgeräusche gilt es im Rahmen der Fahrzeugentwicklung weiter zu optimieren, wobei die Identifikation und Bewertung störender Geräuschanteile am Motorgesamtgeräusch (bspw. Injektoren und Hochdruckpumpe) Voraussetzungen für eine effektive Akustikoptimierung sind. Ferner können diese Geräuschphänomene anschließend den zu verursachenden Bauteilen zugeordnet werden. Vor allem die impulshaltigen Geräuschkomponenten, speziell das ”Tickern”, werden als besonders lästig eingestuft, weswegen dieser Beitrag darauf abzielt, die tickernden Geräuschanteile aus dem Gesamtgeräusch zu analysieren und zu bewerten. Dazu werden vorab am Beispiel eines Diesel- sowie Ottomotors jene psychoakustischen Größen im Rahmen einer Signalanalyse, bspw. Kurzzeit-FFT, untersucht, welche das Tickergeräusch in ihrer Gesamtheit am ehesten beschreiben können. Es stellte sich heraus, dass die Impulshaltigkeit, die Lautheit sowie die Schärfe den subjektiven Eindruck am besten wiedergeben können. Mithilfe dieser drei Größen ist es möglich eine empirische Formel zu entwickeln, welche die tickernden Geräuschanteile in ihrer Intensität in Grenzen einstufen kann. Wie auch bei anderen psychoakustischen Bewertungsskalen wird die Benotung von 1 (sehr tickernd) bis 10 (nicht tickernd) vorgenommen.

Schneiderwind, Christian

• Comparing the Directivity of a Mouth Simulator and a Simple Physical Model
  G. Fischer, C. Schneiderwind and A. Neidhardt
[Abstract]

For increasing refinement of virtual acoustic environments, a detailed modelling of source directivities is desired. To include human speech in virtual scenarios it is of interest to create appropriate representations of a mouth as a sound source. Physical mouth simulators are available to test telecommunications devices. However, their directivity is invariant and may not represent the directivity of a human mouth accurately. In order to gain flexibility a customizable parametric model has to be employed. As a starting point a simple physical model is considered. In this paper the physical properties of this simple model are compared with that of a mouth simulator.

• Data set: Eigenmike-DRIRs, Kemar 45BA-BRIRs, RIRs and 360° pictures captured at five positions of a small conference room
  C. Schneiderwind, A. Neidhardt, S. Fichna and F. Klein
[Abstract]

A data set was created to study the position dependent perception of room acoustics in case of a small conference room. Binaural room impulse responses (BRIRs) were measured with KEMAR 45BA at 5 different potential listening positions. To keep the direct sound similar the Genelec 1030A two-way loudspeaker was always placed at a distance of 2.5m. In one condition, the loudspeaker was turned towards the listening position, in the other condition it was turned by 180^∘ to achieve an indirect reproduction with low direct sound energy. Furthermore, an mh acoustics Eigenmike was placed at each of the five listening positions and 32-channel directional room impulses responses (DRIRs) as well as an omnidirectional room impulse response (RIR) was captured where the center of the head was placed before. Additionally, 360^∘ visual footages were captured with a GoPro Omni spherical camera array to provide audiovisual impressions of the listening situation at the five positions. The data set is documented according to the new DEGA recommendation and is freely available for download.

Schödel, Benjamin

• Schalltechnische Optimierung von Unterdeckenabhängern
  A. Rabold, B. Schödel and U. Schanda
[Abstract]

Gegenüber der konventionellen Massivbauweise im Wohnungs- und Gewerbebau bietet die Holzbauweise eine deutlich größere Konstruktionsvielfalt, die einerseits viel Gestaltungsspielraum lässt, andererseits eine größere Herausforderung an die bauakustische Nachweisbarkeit stellt. Um den aktuellen bauakustischen Anforderungen im Nachweis gerecht zu werden und gleichzeitig wirtschaftliche Deckenkonstruktionen zu ermöglichen, sind unterschiedliche konstruktive Maßnahmen möglich.

Deckenauflagen, Rohdeckenbeschwerungen und Unterdecken reduzieren die Luft- und Trittschallübertragung und sind somit für die schalltechnische Optimierung interessant. Im aktuellen Projekt wurde von den beteiligten Holzbauverbänden aus wirtschaftlichen Gründen die Verbesserung der Unterdecke durch eine optimierte Entkopplung favorisiert.

Als maßgebliche Größe wurde neben der Masse-Feder-Masse Resonanz der Unterdecke die Eigenfrequenz des Unterdeckenabhängers gewählt, die aus der Beplankungsmasse pro Abhänger und seiner dynamischen Steifigkeit resultiert. Dabei sollte die Eigenfrequenzfrequenz möglichst geringgehalten werden, um die besten Ergebnisse zu erreichen. Hierzu wurden im Rahmen einer Bachelorarbeit an der Technischen Hochschule Rosenheim die Eigenfrequenzen verschiedener Unterdeckenabhänger in Abhängigkeit der Dicke und Anzahl der Beplankung gemessen, ausgewertet und ggf. optimiert.

Im Beitrag werden der Prüfaufbau und die Ergebnisse zu den Messungen der Eigenfrequenz der Unterdeckenabhänger vorgestellt. Diese werden anschließend ausgewertet und analysiert. Die Messungen wurden am ift Rosenheim im Labor Bauakustik in Stephanskirchen durchgeführt.

Schöneweiß, Robert

• Ein Labormesssystem zur Charakterisierung von Luftultraschallfeldern
  R. Schöneweiß, C. Kling and C. Koch
[Abstract]

Bei der Messung von luftgeleitetem Ultraschall sind gegenüber Hörschallmessungen besondere Anforderungen an das Messsystem zu berücksichtigen. Es ist ein großer Frequenzbereich abzudecken, um das primäre Ultraschallsignal mitsamt seiner möglichen Harmonischen zu erfassen. Die gesamte Messkette muss dabei die Detektion und Verarbeitung von hohen Frequenzen bis beispielsweise 100 kHz ermöglichen. Darüber hinaus führt die kurze Wellenlänge von Ultraschall zu einer ausgeprägten Richtwirkung. Gemeinsam mit möglichen Reflexionen und Streuungen ergibt sich ein fein strukturiertes Interferenzmuster. Zur Charakterisierung von Luftultraschallfeldern muss diesem durch eine entsprechende hohe räumliche Auflösung bei der Schalldruckpegelbestimmung Rechnung getragen werden.

Diese vorgenannten Aspekte finden in einem Labormesssystem der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Berücksichtigung. Das dreiachsige Scannersystem mit einem mehrkanaligen Mikrofonarray ermöglicht erstmalig die großvolumige Vermessung von Luftultraschall mit einer Auflösung im Submillimeterbereich.

Im Beitrag werden das Messsystem vorgestellt und repräsentative Ergebnisse der Schallfeldmessungen präsentiert.

Schöpfer, Fabian

• Prognose von Installationsgeräuschen im Holzbau
  F. Schöpfer, A.R. Mayr and U. Schanda
[Abstract]

Für den gesetzlich geforderten Schallschutznachweis ist eine Prognose der Schallemissionen von Installationsgeräuschen und gebäudetechnischen Anlagen sowie der Köperschallübertragung im Gebäude erforderlich. Für den Massivbau steht hierfür mit der DIN EN 12354-5:2009-10 ein validiertes Berechnungsverfahren zur Verfügung. Für den Holzbau, der in den vergangenen Jahren auch im mehrgeschossigen Wohnungsbau zunehmende Bedeutung gewinnt, ist dies bislang nicht der Fall. Somit kann der Nachweis des geforderten Schallschutzes im Holzbau formal nur durch bauakustische Messungen im ausgeführten Gebäude erbracht werden. Die schalltechnische Beratung beruht hier aktuell fast ausschließlich auf vorhandener Projekterfahrung der Fachplaner. Dies hat häufig Überdimensionierungen der Baukonstruktionen und doppelte Sicherheiten bei der Auswahl und Montage der Anlagen zur Folge. Ein möglicher Prognoseansatz für den Holzbau, basierend auf gemessenen Übertragungsfunktionen, wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts in den vergangenen beiden Jahren an der Technischen Hochschule Rosenheim untersucht. Der Schwerpunkt des Vorhabens lag in der messtechnischen Erfassung von möglichen Übertragungsfunktionen in Holzhäusern. In diesem Beitrag werden die gesammelten Messdaten zusammengefasst und das vorgeschlagene Prognoseverfahren aufgezeigt.

• Untersuchungen zur Ausweitung des Verfahrens zur Ermittlung der charakteristischen Körperschallleistung haustechnischer Anlagen mittels Empfangsplatten gemäß DIN EN 15657:2017-10 auf Anregungen in Plattenebene
  M. Hoßfeld, F. Schöpfer, A.R. Mayr and U. Schanda
[Abstract]

In der DIN EN 15657:2017-10 werden Messverfahren zur Ermittlung der charakteristischen Körperschallleistung von haustechnischen Anlagen beschrieben. Das sogenannte indirekte Verfahren beruht auf der Verwendung von Empfangsplatten. Das Verfahren ist aus messtechnischer Sicht vergleichsweise robust für den Fall, dass die Admittanz der Quelle (haustechnische Anlage) deutlich höher als die Admittanz der Empfangsplatte ist. Dies wurde in früheren Untersuchungen gezeigt; dabei waren die haustechnischen Anlagen direkt auf der Empfangsplatte montiert. Es gibt jedoch Befestigungssituationen in der Baupraxis, bei der die Montage der haustechnischen Anlage in einer Aussparung der Wand erfolgt, wie zum Beispiel bei Rollladenkästen in Fensteröffnungen. Die Anregung des Baukörpers erfolgt damit stirnseitig, also in Plattenebene. Somit ist zu erwarten, dass in der Empfangsplatte primär nicht Biegewellen, sondern Longitudinalwellen angeregt werden. Diese Befestigungssituation wurde an einer Empfangsplatte im Rosenheimer Technologiezentrum Energie & Gebäude (roteg) nachgestellt. Der Beitrag zeigt Messergebnisse als Grundlage zur Beurteilung, ob das Verfahren gemäß der DIN EN 15657:2017-10 auch in diesem Fall anwendbar ist, insbesondere wie die Bestimmung der Körperschallleistung bei stirnseitiger Anregung in der Platte zu erfolgen hat.

Schörkhuber, Christian

• A Super-Resolution Ambisonics-to-Binaural Rendering Plug-In
  P.M. Giller and C. Schörkhuber
[Abstract]

Headphone-based reproduction of Ambisonic sound scenes is an active research area. Potential applications are to be found in gaming and virtual reality, simulation and auralization, or music production. Binaural rendering can be achieved via Ambisonic decoding for an array of virtual loudspeakers and subsequent convolution with the respective HRTF, or, in case of the more recent least-squares methods, direct rendering via multiplication with a decoder matrix. For lower-order input signals, the output suffers from poor resolution and externalization, and, most notably, a severe roll-off towards higher frequencies. While various methods have been proposed to remedy timbral artifacts or to enhance the spatial resolution, the effectiveness of signal- independent rendering methods appears to be limited for lower-order input signals. In this contribution we present an open source audio plug-in for signal-dependent binaural rendering of low order Ambisonic signals. The plug-in is based on a recently proposed parametric extension of the constrained least-squares decoder, where both direct sound impinging from the most prominent source direction and diffuse sound are reproduced exactly.

Scholz, Magdalena

• Numerische und experimentelle Evaluierung eines Arbeitsumfeldes auf Basis einer Sprachverständlichkeitskartierung
  M. Maeder, M. Gatt, M. Scholz and S. Marburg
[Abstract]

Im Bereich der Arbeitsplatzkonzipierung sind sowohl die technischen Anforderungen an den Arbeitsplatz als auch die sozialen Belange der Mitarbeiter von entscheidender Bedeutung, um die Basis für ein funktionierendes Arbeitsumfeld zu etablieren. Häufig entstehen durch den Antagonismus zwischen störendem Lärm und gewünschter Sprachverständlichkeit Interessenskonflikte. Ein Mitarbeiter, der sich an seinem Arbeitsplatz stark konzentrieren muss, kann sowohl von störenden Hintergrundgeräuschen (Klimaanlagen, Lüfter, Aggregate usw.) bedingt durch eine zu hohe Nachhallzeit im Innenraum, als auch durch das Mithören themenfremder Gespräche in einem überdurchschnittlich trockenen Raum abgelenkt werden. Bei der Einschätzung derartiger Situationen ist der Sprach- Verständlichkeits-Index (englisch Speech Transmission Index, kurz STI) eine wichtige Größe. Beeinflusst durch die Nachhallzeit und den Signal-Rausch-Abstand, dient der STI als potentes Werkzeug bei der Beurteilung von anspruchsvollen Arbeitsumfeldern. Die vorliegende Arbeit behandelt die Ermittlung einer STI- Kartierung auf Basis von numerischen Simulationen unter Zuhilfenahme von Ray-Tracing-Methoden und Berechnungen der Schallenergiedichteverteilung in der Raumakustik. Die experimentell validierten Modelle können zur Optimierung der Arbeitsplatzkonfiguration verwendet werden, um anforderungsgerechte Arbeitsumfelder zu schaffen und gleichzeitig soziale Belange der Mitarbeiter zu adressieren.

• Jazz-Glocke: Sound Design, Strukturoptimierung und Guss
  M. Scholz, F. Thomann, L. Moheit, T. Greß, W. Volk and S. Marburg
[Abstract]

Sound Design wird mit der Entwicklung neuartiger Produkte und Technologien ohne gesellschaftlich gefestigten und akzeptierten Klangcharakter zunehmend wichtiger. Als Beispiel dafür wird häufig die Umstellung von Verbrennungs- auf Elektromotoren, die damit einhergehende Gestaltungsfreiheit und die wiederum einschränkende Nutzergewohnheit besprochen. Sound Design kann in Zukunft noch verstärkt dazu beitragen, Produkte hinsichtlich der Erwartungshaltung der Kunden zu optimieren oder innovative Sounds zu kreieren, die mit Gewohnheiten brechen. Unzulässige Modellannahmen und Abweichungen zwischen dem Modell und dem fertigen Produkt etwa durch Fertigungsungenauigkeiten führen zur Veränderung des gestalteten Klangs.

Der Prozess von Sound Design über die Erstellung eines Modells, dessen entsprechenden Auslegung, bis hin zur Produktion und Evaluation des fertigen Produkts wird am Beispiel einer Glocke komplett durchlaufen. Als Ziel-Design wird ein Klang mit Jazz-typischen Eigenschaften ausgewählt, der mit der Erwartungshaltung an den Klang einer Glocke brechen soll. Das Modell der Glocke wird auf den Zielklang hin optimiert und hinsichtlich des Gusses simulativ ausgelegt. In additiv gefertigten Sandformen werden vier Glocken, zwei im steigenden und zwei im fallenden Schwerkraftgießverfahren, gegossen. Diese werden akustisch und geometrisch vermessen und sowohl miteinander, als auch mit dem Modell verglichen. Bei allen vier Glocken werden starke Abweichungen festgestellt, was unterstreicht, wie sensitiv die Akustik auf Modell- und Fertigungsungenauigkeiten reagiert.

Schopf, Kristina

• Irrelevant Background Speech Disrupts Serial Short-Term Memory for Verbal but not for Spatial Information: A Pre-Registered Replication Study
  T. Kvetnaya, K. Schopf and F. Wickelmaier
[Abstract]

The irrelevant speech effect (ISE)-the phenomenon that background speech impairs serial recall of visually presented material-has been widely used for examining the structure of short-term memory. Jones, Farrand, Stuart, and Morris (1995) employed the ISE paradigm to challenge modularity as a fundamental principle of working memory. In Experiment 4, they observed an ISE in both verbal and spatial serial memory tasks, thereby demonstrating that changing-state characteristics of the material, rather than its modality of origin, may determine the impairment of memory performance. The present study constitutes a cumulative, pre-registered replication of Experiment 4 with 80 German participants (n = 40 per memory task condition). In line with Jones et al. (1995), a main effect of sound type was observed for the verbal domain, with disruption being more marked for a changing sequence of spoken syllables than for a steady sequence. However, no such cross-modal effect was replicated for the spatial domain. Contrary to the original findings, this resulted in an interaction of sound condition and task type. These results do not support a model of functional equivalence of verbal and spatial information in serial short-term memory.

Schröder, Benjamin

• Laboruntersuchungen zur Entwicklung prognostischer Geräuschemissionsansätze an einer hybriden Freileitung
  S. Möllenbeck, B. Schröder, J. Wulff, S. Steevens, P. Sames and A. Lingenau
[Abstract]

Im Zuge der Energiewende muss das bestehende Höchstspannungs-Übertragungsnetz neue Aufgaben übernehmen. Dazu gehört auch der Energietransport über lange Distanzen. Dabei bietet die Übertragung mit Gleichstrom Vorteile. Um Neu- oder Umbaumaßnahmen so effizient wie möglich zu gestalten, kann ein Gleichstromkreis parallel zur bestehenden Drehstromübertragung auf einem Mast geführt werden. Bei solchen hybriden Anordnungen gibt es elektrische Kopplungseffekte zwischen den Systemen. Diese können sich über die elektrische Randfeldstärke an den Leiterseilen auf die Entwicklung von Koronaentladungen auswirken und damit die Geräuschemissionen beeinflussen. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von akustischen Untersuchungen in Laborversuchen zu hybriden Anordnungen dargestellt. Dabei wird sowohl die Beaufschlagung eines Wechselspannungssystems mit einer Gleichspannung (”DC-Offset”) als auch die eines Gleichspannungssystems mit einer Wechselspannung (”AC-Ripple”) betrachtet. Die Stärke dieser Einkopplungen wird aus Berechnungen zu einer geplanten hybriden Freileitung hergeleitet. Sich hieraus ergebende Modifikationen der Geräuschemissionen im Vergleich zur reinen Gleich- bzw. Wechselspannungsbeanspruchung werden dargestellt. Auf Basis der Erkenntnisse werden Empfehlungen für ein entsprechendes Berechnungsmodell für die Bestimmung der längenbezogenen Schallleistungen und Beurteilungspegel nach TA Lärm abgegeben.

• Laboruntersuchungen zur Bewertung der Geräuschminderung durch verschiedene Leiterseiltechnologien für Höchstspannungsfreileitungen
  B. Schröder, S. Möllenbeck, A. Gravelmann, S. Steevens, P. Sames, A. Lingenau, O. Pischler and U. Schichler
[Abstract]

In diesem Beitrag werden verschiedene Möglichkeiten dargestellt, um die Schallemissionen durch Koronageräusche an Leiterseilen von Höchstspannungsfreileitungen zu mindern.

Wahrnehmbare Geräusche an Freileitungen können in seltenen Fällen bei entsprechenden Witterungsbedingungen durch sogenannte Koronaentladungen auftreten. Grund hierfür sind die an Höchstspannungsfreileitungen vorhandenen elektrischen Felder. Während die elektrische Feldstärke am Boden einige Kilovolt pro Meter beträgt, nimmt sie in Richtung der Leiterseile bis auf einige Kilovolt pro Zentimeter an deren Oberfläche zu. Bestehen nun zusätzlich Unebenheiten an der Oberfläche der Leiter (Wassertropfen, Beschädigungen, Schmutzteilchen etc.), so können diese in deren Nähe das elektrische Feld zusätzlich erhöhen. Erreicht die Feldstärke einen bestimmten Schwellenwert, kommt es in bis zu einigen cm Entfernung zur Leiterseiloberfläche zu Entladungen, die sich durch ein Knistern und bedingt durch Ionenbewegungen gelegentlich auch als Brummen bemerkbar machen.

Im Laborversuch werden verschiedene technische Lösungen zur Minderung der Geräuschentwicklung mit Hilfe akustischer Messungen bewertet. Hierbei werden insbesondere verschiedene Oberflächenbehandlungen zur Veränderung des Benetzungsverhaltens, eine Vergrößerung des Leiterseildurchmessers zur Verringerung der elektrischen Randfeldstärke und der Einsatz eines verkleinerten Bündeldurchmessers betrachtet.

Schröder, Max

• Reproducible research is more than publishing research artefacts: A systematic analysis of Jupyter notebooks from research articles
  M. Schröder, F. Krüger and S. Spors
[Abstract]

With the advent of Open Science, researchers start to publish their research artefacts in order to allow others to reproduce their investigations. While this is good for science in general, the publication often lacks a comprehensive documentation and completeness with respect to the artefacts, which in turn prevents the successful reproduction of the analyses. Typical examples are missing scripts, incomplete datasets or specification of used software. Moreover, issues about licences often create legal concerns. This is true for the use of commercial software but also for the publication of research artefacts without proper sharing licence. As a result, the sole publication of research artefacts does not automatically result in reproducible research.

To empirically confirm this, we analysed research artefacts that were published. Indeed, the preliminary results suggest that despite the public availability of research artefacts, the investigations could not easily be reproduced. We discuss the reasons for lacking reproducibility and potential solutions. Based on the analysis, we propose the use of virtual research environments which help researchers to collect information about their research artefacts during the entire research life cycle. These information can then be used to document the provenance of the research artefacts.

Schultz, Frank

• Array Design for Increased Spatial Aliasing Frequency in Wave Field Synthesis Based on a Geometric Model
  F. Winter, F. Schultz and S. Spors
[Abstract]

Wave Field Synthesis aims at a physically accurate synthesis of a desired sound field inside a target region. Typically, the region is surrounded by a finite number of discrete loudspeakers. For practical loudspeaker setups, this spatial sampling causes spatial aliasing artefacts and does not allow for an accurate synthesis over the entire audible frequency range. Recently, the authors proposed a geometric model to predict the so-called aliasing frequency up to which the spatial aliasing is negligible for a specific listening position or area. Besides its dependency on the desired sound field, this frequency is influenced by the spacing between individual loudspeakers. This work discusses the effects of non-uniform spacing on the aliasing frequency. We further propose optimal discretisation patterns for a given array geometry and desired sound field. The derived patterns are compared to a uniform sampling scheme via numerical simulations of the synthesised sound fields. The results show an increase of the aliasing frequency for the optimised patterns.

• On the Connections of High-Frequency Approximated Ambisonics and Wave Field Synthesis
  F. Schultz, G. Firtha, F. Winter and S. Spors
[Abstract]

From numeric 2.5D sound field synthesis (SFS) it is known that the spatially-fullband technique Wave Field Synthesis (WFS) constitutes a high-frequency approximation of Near-Field Compensated Infinite Order Ambisonics. Recently, the authors have analytically shown equivalence of 2.5D WFS and a high-frequency/far-field approximation of the Spectral Division Method (SDM) using linear arrays. SDM constitutes the explicit SFS solution in cartesian coordinates. This contribution therefore aims at showing equivalence of the explicit solution in circular/spherical coordinates, namely Ambisonics, and the WFS. For that the recently introduced local wavenumber vector concept is utilised, which essentially links SFS approaches to geometric acoustics.

Schulz, Anita

• Eine neuartige Impedanz-Randbedingung zur vollständigen Beschreibung des akustischen Verhaltens perforierter Wandauskleidungen mit Überströmung
  A. Schulz, C. Weng, F. Bake, L. Enghardt and D. Ronneberger
[Abstract]

Zur Lärmminderung in Strömungskanälen wie z.B. Flugzeugtriebwerken werden häufig akustische Wandauskleidungen verwendet, wobei die Kanalwände durch Perforationen akustisch durchlässig gemacht werden. Der entscheidende Parameter für die Anpassung der Wandauskleidung an das zu dämpfende Schallspektrum ist dabei -zumindest im strömungslosen Fall- durch die Wandimpedanz gegeben. Bei Anwesenheit einer Strömung wird diese Anpassung erheblich erschwert, da die Wandimpedanz nicht nur strömungsbedingt verändert wird, sondern als alleiniger Parameter auch nicht mehr ausreicht, um den Einfluss der Wand auf das Schallfeld zu beschreiben. Zur Vervollständigung der Randbedingung muss der Effekt des Impulstransfers berücksichtigt werden, welcher durch das Abbremsen des strömenden, in die Wandöffnungen eindringenden Mediums verursacht wird. Dieser Effekt wurde in den bisherigen Arbeiten entweder völlig vernachlässigt oder durch die unrealistische Annahme der Haftbedingung beschrieben. Um den Impulstransfer zwischen Wand und Strömung korrekt zu berücksichtigen, wird in dieser Arbeit die Proportionalitätskonstante zwischen der akustischen Wandschubspannung und der wandnormalen Schnelle als neuer Parameter der Randbedingung eingeführt. Diese, hier Impulstransferimpedanz genannte, Größe liefert zusammen mit der klassischen Wandimpedanz eine vollständige Beschreibung der akustischen Eigenschaften einer perforierten Wand unter dem Einfluss der Überströmung. Es werden erste Messungen der Impulstransferimpedanz vorgestellt und physikalisch plausible Ergebnisse diskutiert.

• Impedanzbestimmung von überströmten Linern: Vergleich modenbasierter und nicht-modenbasierter Methoden
  F. Bake, C. Weng, A. Schulz and L. Enghardt
[Abstract]

Schalldämpfende Wandauskleidungen, genannt Liner, sind eine wesentliche Technologie zur Schallreduktion in durchströmten Kanälen wie z.B. im Einlauf und Nebenstromkanal von Flugtriebwerken. Eine wichtige Größe zur Beschreibung von Linern ist die Impedanz, das Verhältnis des Schalldrucks zur wandnormalen Schallschnelle an der Lineroberfläche. Bei Überströmung des Liners kann diese Impedanz bisher nicht direkt gemessen werden. Daher kommen hier meist indirekte Verfahren, sogenannte Impedanzeduktionsmethoden, zum Einsatz. Bei diesen wird in der Regel das Kanalschallfeld, mit eingebautem Liner und Überströmung, an verschiedenen Mikrofonpositionen vermessen und dann über entsprechende Modelle für die Schallausbreitung und die Linerrandbedingung eine Linerimpedanz soweit iteriert, bis die Differenz vom modellierten zum gemessenen Schallfeld möglichst minimiert wird. Hierbei unterscheidet man Methoden, bei denen das Schallfeld in akustische Moden zerlegt betrachtet wird, von Verfahren, die das Schallfeld als gesamte numerische Lösung auswerten. In dem vorliegenden Beitrag werden an einem Beispielliner verschiedene Impedanzeduktionsmethoden, z.T. modenbasiert und z.T. nicht-modenbasiert, hinsichtlich Ihrer Eigenschaften und der sich daraus ergebenen Eignung zur Impedanzbestimmung verglichen. Im Ergebnis zeigt sich, dass bei Linern mit sehr kleiner Resistanz eher nicht-modenbasierte Eduktionsmethoden sinnvolle Ergebnisse liefern, während sie in Frequenzbereichen mit sehr hoher Dissipation unrealistische Ergebnisse zeigen. In diesen Bereichen erscheint vielmehr die Anwendung der modenbasierten Methoden von Vorteil zu sein.

Schulze, Christian

• Minderung der akustischen Wirksamkeit von Schalldämpfersystemen durch Körperschallausbreitung
  C. Schulze, P. Lindner, J. Hübelt, M. Ruhnau, J. Troge, T. Georgi and D. Levermann
[Abstract]

Zur Reduzierung des Entwicklungsrisikos bei der Auslegung von Schalldämpfern werden möglichst genaue Auslegungs- und Berechnungswerkzeuge benötigt. Einen wichtigen begrenzenden Faktor stellt hierbei die Übertragung von Körperschall über die Schalldämpferbauteile dar, die bisher ausschließlich durch Sicherheitsbeaufschlagungen berücksichtigt wird. Nun wurde ein neues Berechnungsverfahren geschaffen, das den Körperschalleinfluss auf die Luftschalldämpfung eines Schalldämpfers analytisch beschreiben kann. Dabei kommt ein SEA-Modell (statistische Energieanalyse) zum Einsatz. Die dafür erforderlichen Modellparameter wurden aus den für den Körperschall bedeutsamen Eigenschaften der Schalldämpferbauteile abgeleitet. Im Beitrag werden Ergebnisse zur Validierung der Berechnungsmethodik an Schalldämpfern in Modell- und Originalgröße präsentiert. Insbesondere wird die Gesamtschalldämpfung eines Schiffsschalldämpfers prognostiziert auf Basis der direkt am Motorprüfstand gemessenen Luftschallleistung und Körperschallleistung. Abschließend erfolgt der Vergleich der Durchgangsdämpfung des Schiffsschalldämpfers mit Messergebnissen, die in situ am Abgassystem eines Schiffs ermittelt wurden.

Schumann, Christian

• Trennung, Zuordnung und psychoakustische Bewertung von Fahrzeuginnengeräuschen
  F. Doleschal, C. Schumann, J. Verhey and S. Pischinger
[Abstract]

Zur automatisierten Detektion von Störgeräuschen im Fahrzeuginnenraum werden Techniken der Mustererkennung herangezogen. So ermöglichen Bildverarbeitungsalgorithmen die Detektion und Extraktion von tonhaltigen Motorkomponentengeräuschen. Mittels der segmentweisen Schwellwertanwendung auf das Amplitudenspektrum werden effektiv geschlossene Linienstrukturen im Amplitudenspektrum erfasst. Neben auffälligen Motorordnungen können so auch motordrehzahlunabhängige Geräuschphänomene (z.B. das Turboladerheulen) automatisiert getrennt werden. Impulshaltige Störgeräusche werden aufgrund der zeitlich ausgeprägten Wiederholrate mittels der nicht-negativen Matrixfaktorisierung detektiert. Die extrahierten Störgeräusche werden anschließend mittels zuvor trainierter Klassifikatoren Motorkomponenten zugeordnet. Anschließend wird die Angenehmheit des Gesamtgeräuschs sowie der einzelnen Geräuschkomponenten durch ein psychoakustisches Modell ermittelt, welches auf einer multiplen linearen Regression basiert. Dabei dienen berechnete psychoakustische Parameter als Prädiktoren (z.B. Lautheit nach DIN 45631, Schärfe nach DIN 45692). Die Schätzung der Prädiktoren erfolgt durch Vergleich mit den experimentell erhobenen Angenehmheitswerten. Diese wurden mit einer Kategorienskala abgefragt, die sich an die kategoriale Lautheitsskalierung (z.B. ”sehr angenehm”) anlehnt. Die Hörbarkeit der einzelnen Komponenten wird mit Hilfe eines auditorischen Verdeckungsmodells betrachtet: Die Abschätzung der Mithörschwelle erfolgt durch Simulation eines typischen psychoakustischen Verdeckungsexperiments, wobei das Modell als virtuelle Versuchsperson agiert. Somit können Komponenten, deren Pegel unter der jeweiligen Mithörschwelle liegt, erkannt und für die Bewertung der Angenehmheit vernachlässigt werden.

• Entwicklung eines Analysewerkzeugs zur Erkennung und Bewertung von störenden Geräuschanteilen im Fahrzeuginnenraum
  C. Schumann, F. Doleschal, S. Pischinger and J. Verhey
[Abstract]

Neben optischen und haptischen Kriterien beeinflusst das Fahrzeuginnengeräusch stark den empfundenen Qualitätseindruck. Insbesondere separat wahrnehmbare Störgeräuschanteile werden häufig mit einer unzureichenden Produktqualität verbunden, weshalb diese Anteile im Gesamtgeräusch gezielt reduziert werden sollen. Da die akustische Optimierung ein zeit- und kostenintensiver Prozess ist, wurde ein Analysewerkzeug zur automatisierten Erkennung und Zuordnung von tonhaltigen und impulshaltigen Störgeräuschkomponenten entwickelt, das diesen Prozess gezielt unterstützt.

Die Geräuschtrennung in einzelne Fragmente erfolgt mit Hilfe der nichtnegativen Matrixfaktorisierung sowie mittels Methoden aus der Bildverarbeitung. Die Fragmente werden dann anhand ihrer zeitlichen Korrelation und anderen Parametern zusammengefasst und durch Klassifikatoren den verursachenden Motorkomponenten zugeordnet.

Das Programm bewertet darüber hinaus auf Basis einer Metrik aus Empfindungsgrößen die Angenehmheit jeder einzelnen Geräuschkomponente sowie die des Gesamtgeräusches. Neben den psychoakustischen Empfindungsgrößen wird ebenfalls die auditorische Verdeckung berücksichtigt, d.h. inwieweit Komponenten oberhalb ihrer Mithörschwelle liegen.

Anhand von Beispielen wird die Analyse vorgestellt und zudem gezeigt wie sie es ermöglicht, neben der Charakterisierung bestehender Geräusche auch einzelne Komponentengeräusche variabel gewichtet zu neuen Zielgeräuschen zu synthetisieren und diese wiederum bzgl. der Angenehmheit zu analysieren.

Schwendicke, Anna

• Rattert es noch oder holpert es schon? Wahrnehmung amplitudenmodulierter Ganzkörperschwingungen
  A. Schwendicke and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In vielen Situationen des Alltags sind Menschen nicht nur Geräuschen sondern auch Vibrationen ausgesetzt. Sind nicht nur einzelne Körperteile der Vibration ausgesetzt, sondern wird die Vibration in den kompletten Körper eingeleitet, spricht man von Ganzkörpervibrationen. Insbesondere sitzende Menschen in Fahrzeugen sind Ganzkörperschwingungen ausgesetzt, aber auch beispielsweise Besucher von Konzerten.

Sowohl bei der Bewertung von Vibrationen in Alltagssituationen als auch in Virtuellen Umgebungen ist es wichtig die Wahrnehmung dieser Vibrationen durch den Menschen beschreiben zu können analog zu den bekannten psychoakustischen Größen wie z.B. Rauigkeit oder Schärfe. Ein Großteil der Forschung konzentriert sich vor allem auf den wahrgenommenen Komfort der Schwingungen. Komfort ist jedoch stark kontextbezogen und die Erwartungen an den Komfort eines Fahrzeuges unterscheiden sich von einem Kleinwagen zu einer Luxuslimousine erheblich. Frühere Untersuchungen mit einer Auswahl von Signalarten haben ein größeres Set an möglichen Attributen zur Beschreibung von Ganzkörperschwingungen geliefert.

Mit Hilfe eines semantischen Differentials wird die Ausprägung verschiedener besonders häufiger genannter und als gut geeignet bewerteter Attribute von Ganzkörperschwingungen untersucht. Dabei werden für mehrere Vibrationspegel systematisch über einen breiten Frequenzbereich sowohl Grundfrequenz als auch Modulationsfrequenz variiert und die Wahrnehmung mit einen großen Probandenkollektiv getestet.

Schwertfirm, Florian

• Akustik-Fluid-Struktur-Kopplung (AFSI) eines Trapped Mode
  J. Kreuzinger and F. Schwertfirm
[Abstract]

Das abgestrahlte Schallspektrum eines turbulent durchströmten Kanalsystems ist geprägt von seinen akustischen Moden. Innerhalb des Systems treten an den Bäuchen der Moden hohe akustische Druckamplituden auf, so dass die Wandstruktur sowohl durch die Strömung als auch durch das Schallfeld angeregt werden kann. Die Vibrationen der Wände wiederum können auf das Schallfeld rückwirken.

Die Simulation dieser Vorgänge erfolgt mit einer Zwei-Wege-Kopplung der in MGLET implementierten hybriden Strömungsschallsimulation mit der Lösung der Bewegungsgleichungen der Struktur.

Betrachtet wird das Beispiel des trapped mode um eine Drosselklappe. Vereinfachend wird nur ein Teil der Kanalwand als nachgiebig modelliert, der Rest als harte Wand. Ziel ist es, die Wechselwirkungen zwischen Strömungsfeld, Schallfeld und Wandbewegung qualitativ und quantitativ zu analysieren.

Schwickert, Susanne

• Softwaregestützte Entwicklung von Gestaltungskonzepten für Musikübungsräume
  I. Oshkai, S. Schwickert and M. Kob
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die Entwicklung von Gestaltungskonzepten für Übungsräume eines Musikinternats erläutert. Der Übungsraum stellt für die Kinder und Jugendliche, die über 4 Stunden täglich musizieren, ein Werkzeug zum erfolgreichen Lernen und Üben der musikalischen Inhalte dar. Er ist somit ein wesentlicher Einflussfaktor für die Persönlichkeitsbildung der begabten Jungstudierenden. Das besondere Augenmerkmal bei der Gestaltung der kleinen Übungsräume richtet sich auf das Zusammenspiel der Raumakustik und der Architektur, das ermöglicht, das Üben zu einem Ereignis für die Kinder zu machen. Die Gegenüberstellung und die Kombination der relevanten theoretischen Grundlagen der Raumakustik und der aus einer raumakustischen Analyse der Bestandsübungsräume der Musikhochschule gewonnen Kenntnisse führen zur begründeten Formulierung der optimalen akustischen Qualitätskriterien für die kleinen Übungsräume. Es werden die gestaltete Geometrie, Atmosphäre und Akustik der Räume des neugeplanten Musikinternats vorgestellt und anschließend die Ergebnisse der softwaregestützten Simulation der Raumakustik in Bezug auf Erfüllung der gestellten Anforderungen diskutiert.

Schwinn, Leo

• Impact of Pathologies on Automatic Age Estimation
  L. Schwinn, T. Haderlein, E. Nöth and A. Maier
[Abstract]

In this paper, we present interrelations between the age estimation of patients with and without speech and voice disorders. 2672 speakers, of whom 909 suffer from speech or voice disorders, read the German version of ”The North Wind and the Sun”. The relation between the automatically calculated word accuracy of the speakers and the performance of the age estimation system is evaluated, in addition to the impact of pathologies on the age estimation system. The features used for the age estimation are i- vectors generated from Mel frequency cepstral coefficients. The actual age estimation is done using support vector regression. The mean absolute error between computed and chronological age was best for only healthy patients with a high word accuracy of over 70. The worst results were achieved, with only pathological patients without considering their word accuracy. It’s 4.1 years and 5.8 years respectively, which is 68% and 80% of the mean absolute error of an optimistic trivial estimator.

Seeber, Bernhard

• The interaural coherence of physically widened sound sources
  C. Hollomey and B. Seeber
[Abstract]

The apparent auditory source width (ASW) is one of the key spatial properties of sound sources, and is often modified by decorrelating the time-domain signal. The present study investigates ASW of sound sources with variable physical width. These are constructed by superposition of coherently radiating point sources along a line of variable width using head-related transfer functions (HRTFs).

The approach was investigated in a preliminary listening test. Perceived position and apparent source width were indicated in a graphical user interface. Initial results suggest that the perceived source width correlates only weakly with the physical source width generated via HRTFs. A stronger, negative, correlation was observed for the perceived distance of the sound source. The reasons for the poor ability to judge physical source width are under investigation.

• Binaurale Entmaskierung zirkulär bewegter Schallquellen
  N. Kolotzek and B. Seeber
[Abstract]

Interaurale Phasendifferenzen beeinflussen die Maskierungsschwellen von Tönen in Rauschen. Bei bewegten Schallquellen ändert sich diese Phasendifferenz über der Zeit. Diese Studie untersucht den Einfluss der Bewegung einer Quelle auf die Maskierungsschwellen. In zwei Pilotexperimenten wurden die Mithörschwellen eines sich zirkulär bewegenden 500 Hz Sinustons sowohl in diffusem Bandpassrauschen als auch in Rauschen von vorne mit einem adaptiven Zwangswahlverfahren gemessen. Der bewegte Stimulus wurde mit Ambisonics D-Format 3. Ordnung generiert und über 36 Lautsprecher in der Horizontalebene wiedergegeben. Startpunkt der Bewegung war jeweils 0^∘. Es wurden fünf Bewegungsgeschwindigkeiten getestet: 10^∘/s, 30^∘/s, 50^∘/s, 100^∘/s und 150^∘/s. Die ermittelten Mithörschwellen wurden mit denen einer statischen Freifelddarbietung eines Sinustons an den lateralen Endpositionen der Bewegung verglichen. Die vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass sich im diffusen Rauschen die Mithörschwellen auch bei seitlicher Darbietung sowohl im statischen als auch im dynamischen Fall nicht ändern (±1 dB). Im Rauschen von vorne kann aus den vorläufigen Ergebnissen für eine laterale, statische Darbietung eine Entmaskierung von bis zu 11 dB beobachtet werden. Im bewegten Fall ist auch hier eine Abnahme der Mithörschwellen zu erkennen, jedoch ist diese Abnahme im Vergleich zu der maximalen Entmaskierung an den statischen, lateralen Endpositionen selbst bei langsamen Bewegungsgeschwindigkeiten geringer.

• Modeling Loudness Perception in Electrical Hearing with a Phenomenological Auditory Nerve Model
  N. Löcherer and B. Seeber
[Abstract]

The development of new coding strategies for electrical stimulation in cochlear implants (CI) motivates the demand for models of stimulated auditory nerve fibers (ANF), which can be fitted to individual subjects. With the intention of predicting patients’ loudness percepts for biphasic pulse trains, a phenomenological ANF model based on a stochastic leaky integrator approach (Takanen and Seeber, 2017), which takes into account a variety of temporal (refractoriness, rate adaptation, accommodation, facilitation) and spatial (spread of excitation) response properties of the neurons, was combined with a widely accepted loudness model for electrical stimulation (McKay et. al., 2001). The latter considers both temporal and spatial loudness summation effects and takes the neuronal response spread over the whole cochlea as input. It was adapted to incorporate the stochastically fluctuating output of the leaky integration and includes a definition of loudness threshold and maximum comfortable level (MCL) based on the firing probability width along the electrode array. In past work at AIP the ANF model was fitted to individual patients using measurements of the electrically evoked compound action potential (ECAP). The present work extends the approach to reproduce psychophysical loudness data, individual loudness growth and effects on loudness of stimulation rate and phase duration.

• Aufnahme und Wiedergabe räumlicher Schallszenen: Fehleranalyse und Korrekturansatz
  M. Kuntz and B. Seeber
[Abstract]

Ambisonics erlaubt die weitgehend akkurate Aufnahme und kontrollierte Wiedergabe räumlicher akustischer Szenen. Das Schallfeld wird idealerweise an einem Punkt in Kreisharmonische zerlegt, um die Richtungsinformation zu extrahieren. In dieser Arbeit werden die Fehler bei der Aufnahme und Wiedergabe horizontaler Schallszenen mit Ambisonics untersucht. Die Hauptprobleme werden präsentiert und eine einfache Korrektur der Mikrofonsignale vorgestellt. Dabei werden ein geschlossenes, zylindrisches, 36-kanaliges Mikrofonarray sowie ein 36-kanaliges, laufzeitentzerrtes Lautsprecherarray verwendet. Zum einen entstehen Laufzeitenunterschiede aufgrund der Nicht-Koinzidenz der Mikrofone, die frühe Reflexionen im wiedergegebenen Schallfeld verursachen und zu frequenzabhängigen Phasenverschiebungen führen. Bei einem Mikrofonarray mit 31.5 cm Durchmesser entstehen Laufzeitenunterschiede von bis zu 1.2 ms. Zum anderen beeinflusst der Zylinder das Schallfeld: Hohe Frequenzen werden abgeschattet und die Summierung direkter und umlaufender Wellen bildet Kammfilter. Dadurch wird der Frequenzgang des aufgenommenen Schalldrucks an der Oberfläche des Zylinders richtungsabhängig stark beeinflusst (bis zu -40 dB für hohe Frequenzen). Durch Schätzen der Richtung der Quelle wurde eine richtungsabhängige Gewichtung der Signale berechnet, um den Einfluss der vom Schall abgewandten Mikrofone zu mindern. Mit anschließendem Verzögern der Mikrofonsignale konnte der normalisierte mittlere absolute Fehler im Frequenzgang von 5.6 dB auf 2.6 dB verringert werden. Aktuelle Forschung befasst sich mit der Erweiterung auf Schallszenen mit mehreren Quellen.

Seidel, Johannes

• Sensitivitäten in der Vibroakustik gerippter Strukturen infolge Unschärfe aufgesetzter Feder-Dämpfer-Massen
  J. Seidel, S. Lippert and O. von Estorff
[Abstract]

Bereits geringe Fertigungstoleranzen sowie Varianzen in Materialparametern können in der Akustik vibrierender Systeme signifikante Auswirkungen auf Moden und deren Intensität haben. So kann es unbeabsichtigt zur Verschiebung von Eigenmoden in Richtung dominanter Erregerfrequenzen kommen, was in der Fahrzeugakustik - hier im Speziellen im Flugzeuginnenraum - infolge zunehmender Schwingungsamplituden unmittelbar zur Beeinträchtigung des Komforts führt.

Der Fokus des gegenwärtigen Beitrags liegt auf nicht-strukturellen Massen im Flugzeugbau, den sogenannten Sekundärmassen, die über Feder-Dämpfer-Systeme an der Primärstruktur befestigt sind und einen nicht zu vernachlässigenden Anteil an der Gesamtmasse eines Flugzeugrumpfs ausmachen. Am Beispiel des vereinfachten Modells eines Seitenwandpaneels wird der Einfluss ebendieser Sekundärmassen auf das vibroakustische Verhalten des Gesamtsystems unter Berücksichtigung von Parameterunsicherheiten in den Verbindungselementen untersucht.

Die Fuzzy Arithmetik bietet hier ein geeignetes Framework zur Beschreibung von Unschärfe in den Parametern, der strukturierten Erzeugung von Kombinationsmatrizen und einer abschließenden Auswertung der Ergebnisse hinsichtlich des Einflusses jedes Parameters auf die untersuchte Zielgröße und der dazugehörigen Sensitivitäten. Zur Beurteilung der Schwingungen des Paneels infolge von Unschärfe in den Verbindungselementen werden Frequenzantwortanalysen im Frequenzbereich der zu erwartenden Anregung durch Triebwerkslärm durchgeführt.

Seidler, Hannes

• Lärmbelastung und Sprachverständlichkeit im Operationssaal
  H. Seidler
[Abstract]

Neben dem hochqualifizierten Personal arbeiten in einem Operationssaal eine zunehmende Anzahl von Geräten, die zum Teil mechanische Aktionen ausführen oder zur Beleuchtung und Überwachung eine Zwangskühlung benutzen. In beiden Fällen entstehen Geräusche. Sie stellen bei entsprechendem Schalldruckpegel für alle Personen eine Belastung dar und verschlechtern zudem die Sprachverständlichkeit, die lebenswichtige Bedeutungen trägt. Raumakustische Maßnahmen sind ein möglicher Weg, die Situation zu verbessern, leider jedoch noch nicht selbstverständlich. Am Beispiel von Operationssälen für die universitäre HNO wird die gegenwärtige Lärmsituation erfasst und verglichen mit neuen, hochmodern eingerichteten Sälen für dasselbe Fachgebiet. Die Geräuschkulisse wird hier bestimmt von Lüftern, Status- und Warngeräuschen, der Absaugung und natürlich von den agierenden Personen. Der Beitrag zeigt die akustische Situation in beiden Arbeitsumgebungen und diskutiert den Einfluss der modernen Technikausstattung, der Raumgröße und der Raumoberflächen. Die Messungen erfassen die allgemeine Situation im Raum sowie die Position des Operateurs und Assistenten unmittelbar am Patienten.

Seidler, Marcel

• Entwicklung und Validierung einer Simulationsmethodik zur Berechnung der Fluid-Struktur-Akustik Interaktionen an einem vereinfachten Fahrzeugmodell
  M. Seidler, K. Nusser and S. Becker
[Abstract]

Im heutigen aeroakustischen Fahrzeugdesign spielt die Turbulenzentstehung und -ausbreitung hinter den Seitenspiegeln eine große Rolle. Da das Seitenfenster unmittelbar durch die Spiegelturbulenzen angeregt wird und dadurch Schall in den Fahrzeuginnenraum abstrahlt, ist das Verständnis und die effiziente Rekonstruierbarkeit aller beteiligten Prozesse entscheidend für die Abschätzung des von den Insassen wahrnehmbaren Schallspektrums. Während bisherige Arbeiten den Fokus auf einzelne Teilprozesse legten, soll mit dieser Untersuchung eine ganzheitliche Simulationsmethodik eingeführt und validiert werden. Dadurch soll eine realitätsnahe Vorhersage des resultierenden Geräuschspektrums ermöglicht werden. Dabei liegt der Fokus insbesondere auf der Implementierung einer Kopplungsmethodik, da die Auflösung der Fluid-Struktur-Akustik Wechselwirkung an der Seitenscheibe entscheidend für die Ergebnisqualität ist. Letztendlich wird für die Fluid-Struktur Interaktion eine einfache Kopplung verwendet, während die akustische Ausbreitungsrechnung im Fahrzeuginnenraum gemeinsam mit der Simulation der Scheibenschwingung erfolgt. Zusätzlich konnten die Elastizität der Fensterlagerung sowie die akustischen Eigenschaften der Fahrzeuginnenverkleidung im Modell integriert werden. Der Abgleich der Simulationsergebnisse mit Windkanalmessungen zeigt eine gute Übereinstimmung, weist allerdings lokale Abweichungen auf, deren Diskussion Teil dieses Beitrags ist. Insgesamt beschreibt diese Arbeit damit einen vollständigen Simulationsansatz, der es ermöglicht schon früh im Automobildesign den Einfluss der Spiegelgeometrie auf die wahrnehmbare Akustik im Fahrzeuginnenraum abzuschätzen.

Seitz, Christopher

• Spectral Envelope Estimation Based on Deep Neural Networks and its use for Speech Reconstruction
  C. Seitz and M. Krini
[Abstract]

The speech quality achieved by conventional noise suppression methods at high noise conditions is often unsatisfactory. By recovering highly disturbed speech components with speech reconstruction methods, the overall speech quality can be further improved. The speech reconstruction method presented in this paper is based on the so-called source-filter model of speech production. The focus in this contribution will be on the estimation of the vocal tract filter characteristics (spectral envelope) at high noise conditions as it has been proved to be very important for speech reconstruction. For this purpose a deep recurrent neural network (Deep-RNN) which operates as a regression model for given noise features is utilized. The performance of the trained Deep-RNN will be compared with a priori trained spectral envelope codebooks. Subsequently, a synthetic speech signal is generated using the envelope estimate of the Deep-RNN which is then combined adaptively with a conventionally noise reduced signal depending on the SNR. The quality of the resulting enhanced speech is analysed with objective measures like the log-spectral distance as well as with subjective tests. Both tests indicate a remarkable quality improvement compared to conventional schemes - especially in high noise conditions.

Selzer, Jan

• Lärm im Einzelhandel
  J. Selzer, F. Schelle, A. Wolff, F. Rokosch and A. Gehrke
[Abstract]

Lärm am Arbeitsplatz ist trotz des voranschreitenden Wandels der Arbeit ein häufig anzutreffendes Problem. Mit Lärm ist jedoch nicht nur der aurale, innohrschädigende Lärm gemeint. Auch nicht-innenohrschädigender Schall löst extra-aurale Lärmwirkungen aus, durch die langfristig gesundheitliche Beeinträchtigungen entstehen können. In einem gemeinsamen Projekt der BGHW und der Institute der DGUV (IFA, IAG und IPA) wurden im Zeitraum von März bis September 2018 die Situation der Beschäftigten in der Einzelhandelsbranche untersucht. Es konnten insbesondere Betriebe aus dem Lebensmittel- und Textileinzelhandel für dieses Projekt akquiriert werden. Dabei wurden neben dem validierten Fragebogen für die psychologische Bewertung der Arbeitsbedingungen (BASA II) der am Arbeitsplatz vorherrschende Schalldruckpegel mittels Schallpegelmessern und Dosimetern ortsabhängig und personengebunden erfasst. Durch die personengebundene Messung lässt sich die physikalische Einwirkung am Ohr gut erfassen. Eine Beurteilung gestaltet sich wegen unterschiedlicher Normvorgaben jedoch als schwierig. Für die verschiedenen Teilbranchen werden sowohl Aussagen über die personengebundenen und standortabhängigen Lärmexpositionen einzelner Tätigkeiten, wie auch über Raumpegel, z.B. im Kassenbereich, getroffen. Zusätzlich konnten exemplarisch Nachhallzeiten im laufenden Betrieb ermittelt werden. Die Ergebnisse werden im Zusammenhang mit der nach Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A3.7 ”Lärm” anzuwendenden Kenngröße des Beurteilungspegels und der dafür vorgesehenen Messmethode diskutiert.

Semmler, Christoph

• Bedeutung der Laufrad-Anströmung für die Aeroakustik eines Kfz-Kühlerlüfters
  M. Gollub, D. Gnannt, R. Blumrich, C. Semmler and J. Wiedemann
[Abstract]

In der Abkühlphase von Fahrzeugen aber auch im Ladebetrieb von Elektrofahrzeugen wird das Außengeräusch eines Kraftfahrzeugs vom Kühlerlüfter besonders deutlich dominiert. In diesen Betriebszuständen fehlen maskierende Geräusche, wodurch das Lüftergeräusch in den Vordergrund tritt. Besonders störend werden tonale Komponenten des Lüftergeräusches empfunden, die zudem auch pegelbestimmend sein können. In einem Prüfstandsaufbau, der die Einbausituation im Fahrzeug mit den strömungsmechanisch relevanten Bauteilen berücksichtigt, wurden die Ursachen der tonalen Komponenten eines Serienlüfters detailliert experimentell analysiert. Bei dem vorliegenden Lüfter, der schon übliche Maßnahmen zur Reduktion der Rotor-Stator-Interaktion aufweist, zeigte sich die Anströmsituation als effiziente Möglichkeit, tonale Komponenten zu reduzieren. Es wurde hierdurch ein deutlich angenehmeres Geräusch erreicht.

Sepahvand, Kheirollah

• Stochastic vibro-acoustic analysis in the uncertain thermal environment
  S. Chandra, K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

There is an increasing interest among the engineers and scientists of using the composite material in aerospace, automobile, military application due to their high strength-to-weight ratio, excellent fatigue resistance, thermal stability and many other superior properties. The application of the flexible composite structure to manufacture the cabin like structure of the aircraft and car modify the characteristics of the sound responses inside the cavity. The vibro-acoustic response inside the cavity is mostly influenced by the interaction between enclosing fluid and vibrating composite structure. Moreover, during service life, these structures are subjected to the thermal environment which is very uncertain in nature. The elastic properties of the composite structures are also varied with the increment of the temperature. Therefore, the variation of the temperature influences the vibro-acoustic response of the enclosed structure. The aim of this work is to present a stochastic interior vibro-acoustic analysis of a partially flexible enclosed cabin structure due to random thermal parameters. A coupled FE -BE analysis is proposed for interior coupled structural analysis of the partially flexible enclosed cabin. The uncertainty of the temperature is modeled using non-sampling based polynomial chaos (PC) expansion to represent the stochastic frequency dependent response inside the cavity.

• Three-dimensional stochastic free vibration of the tire using generalized polynomial chaos expansion method
  Z. Liu, K. Sepahvand, Y. Wei and S. Marburg
[Abstract]

In this paper, an analysis model of the three-dimensional stochastic free vibration of the tire using the generalized polynomial chaos (gPC) expansion method is given, and the model was applied to the stochastic vibration analysis of a radial tire. Considering the displacement model of the in-plane and out-of-plane bend and the out-of-plane torsion, the three-dimensional rings on elastic foundation (REF) model and the dynamic equations are given. Based on the REF tire model, the stochastic analysis under the uncertainties in geometrical parameters elasticity moduli and internal pressure is investigated. The uncertain geometrical and structural parameters of the tire are approximated by the truncated gPC expansions. The constructed gPC expansions for the uncertain parameters are used as inputs to a deterministic tire model to analyze the random natural frequencies of the tire. The probability density function (PDF) of the random natural frequencies derived from the PC expansion has reasonable accuracy in respect to the MC simulation.

• Uncertainty quantification analysis for torsional vibration of crankshaft based on generalized polynomial chaos expansion
  X. Sun, K. Sepahvand, J. Liu and S. Marburg
[Abstract]

Torsional vibration is the main vibration form of crankshaft in power machine, which directly affects the operational reliability of power machine, especially for the case when some parameters are undetermined. In order to calculate the risk and improve the operational reliability efficiently, some of uncertainties have to be taking in account for a reliable analysis. In this research, a non-sampling probabilistic method based on generalized polynomial chaos (gPC) expansion is employed to torsional vibration analysis of crankshaft with uncertain geometrical and material parameters. At first, a probabilistic model of uncertainties is constructed using gPC to describe random parameters and to predict variabilities in torsional vibration response. The gPC expansion possessing random orthogonal basis is served as uncertain dynamic responses, while the calculation of the polynomial coefficients for uncertain parameters by using various procedures, e.g. Galerkin projection, collocation method, and moment method is presented. Then a comprehensive error and accuracy analysis of the method is discussed for various random variables and random processes compared with the exact solution or/and Monte Carlo simulations. In addition, the impact of parameter uncertainties on the torsional vibration of crankshaft is also investigated.

• Spektral-stochastische Infinite-Elemente-Methode in der Vibroakustik
  F. Kronowetter, L. Moheit, K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Im ingenieurtechnischen Bereich der Akustik benötigen numerische Untersuchungen von Außenraumproblemen eine spezielle Behandlung der Randbedingungen des zugrunde liegenden Randwertproblems. Grundlegend hat sich in den letzten Jahrzehnten die Methode der finiten Elemente (FEM) als ein für die Industrie taugliches Verfahren etabliert. Neben absorbierenden Rändern und sogenannten perfekt absorbierende Schichten (PML) stellt die Methode der infiniten Elemente (IFEM) ein Verfahren zur Verfügung, um den Effekt der Schallabstrahlung ins Unendliche, d. h. ins Fernfeld, auf den Rand des zu begrenzenden Berechnungsgebietes zu applizieren. Ein weiterer, über die letzten Jahre immer bedeutend werdender Aspekt besteht darin, Unsicherheiten in der Simulationstechnik zu betrachten. In der vorliegenden Arbeit wird ein neu implementierter Code basierend auf der Finite- und Infinite-Elemente-Methode vorgestellt und die Genauigkeit in Bezug auf die analytische Lösung einer abstrahlenden Monopolquelle in Voll- und Halbraum validiert. Durch die Erweiterung der Methode hinsichtlich zufällig verteilter, spektral zerlegter Eingangsvariablen entsteht die sogenannte spektralstochastische Infinite-Elemente-Methode. Ein Cabriolet mit einem geöffneten Dach dient als anschauliches Beispiel, wobei die Vibration der Frontscheibe und die Admittanz der Sitzpolster als unsicher betrachtet werden. Die Übertragungsfunktion zwischen Frontscheibe und Fahrerohr steht hier im Mittelpunkt der Untersuchungen. Den Abschluss bildet der Vergleich der vorgestellten Methode mit der Monte Carlo Methode.

• Numerical Analysis on Transportation Characteristics of a Self-running Sliding Stage Based on Near-field Acoustic Levitation
  Y. Liu, K. Sepahvand, K. Feng and S. Marburg
[Abstract]

Owing to its distinct non-contact and oil-free characteristics, a self-running sliding stage based on near-field acoustic levitation can be used in an environment, which demands clean rooms and zero noise. This paper presents a numerical analysis on the lifting and transportation capacity of a non- contact transportation system. Two simplified structure models, namely, free vibration and force vibration models, are proposed for the study of the displacement amplitude distribution. After obtaining the displacement amplitude distribution, the Reynolds equation is solved by finite difference method to obtain the lifting and thrusting forces. Analysis on the stage was acquired the levitation distance versus the amplitude and the relationship between the thrust force and the phase difference, the provided result show good agree with the published experimental results. The former result shows that the levitation distance increasing with the amplitude increasing and they are not linear relationship, and the later result shows positive thrust has been produced when the phase difference was in the range 0∼180 degree and negative thrust has been produced when the phase difference was in the range 180∼360 degree. The simulated data suggest the thrust force increase with the standing wave ratio decrease or the amplitude increase.

• Einfluss verschiedener Lagerung bei der experimentellen Bestimmung von Dämpfungswerten
  C.A. Geweth, S. Boche, K. Sepahvand and S. Marburg
[Abstract]

Die Ursachenidentifikation bei eventuell vorhanden Abweichungen zwischen einem numerischen Modell und experimentellen gewonnen Daten kann sich nicht nur als zeitintensives, sondern auch als kostspieliges Unterfangen erweisen. Dabei lassen sich einzelne Eingangsparameter eines numerischen Modells nur über experimentelle Untersuchungen bestimmen. Von diesen für computergestützten strukturdynamischen Modell üblicherweise benötigten Eingangsparameter gehört die Dämpfung zu denen, welche sich nur mit einem vergleichsweise großen Aufwand bestimmen lassen. Ursächlich hierfür ist unter anderem das Problem, dass eine ideal frei-freie oder ideal feste Lagerung, anders als bei der numerischen Modellierung, in einem Experiment nicht realisierbar ist. Dies hat zur Folge, dass eine Beeinflussung der zu messenden Struktur durch die verwendete Lagerung nicht ausgeschlossen werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss verschiedener Möglichkeiten zur Lagerung von Proben auf die gemessen Dämpfungswerte untersucht. Dafür wurden verschiedene Strukturen unter unterschiedlichen Randbedingungen untersucht. Durch die mehrfache Wiederholung der einzelnen Messungen, erlauben es dabei Rückschlüsse auf dies Wiederholbarkeit der einzelnen Messungen zu ziehen. Aus den im Rahmen dieser Untersuchungen gewonnen Erkenntnisse werden Vorschläge zu der Reduzierung des Messaufwandes bei Dämpfungsmessungen abgeleitet.

Serafimov, Radi

• eCall Testing and Certification – Lessons Learned
  U. Müsch, F. Kettler, M. Lepage, A. Sethi and R. Serafimov
[Abstract]

eCall modules are mandatory today and speech communication between driver, respectively passengers in the vehicle involved in the accident and the emergency control center are ex-tremely helpful to judge the severity of a crash. This is considered in the Russian certification process, audio tests according to the GOST 33468 specification cover this and are mandato-ry for vehicle homologation. EU eCall refers to ITU-T P.1140, which highlights other parame-ter compared to the Russian GOST specification. Both specifications are applied in the auto-motive industry today, often simultaneously for the different markets. The contribution dis-cusses typical challenges and experiences gained from numerous audio tunings and homolo-gation tests with almost all kind of vehicle types. Some performance requirements in both specifications are challenging to meet (like double talk capability), as it could be expected. Other test cases lead to unexpected problems in practice. The specific ”Silent call” test from P.1140 requires different noise reduction settings compared to SNR tests in GOST, and can in general be hard to meet with specific, active microphone implementations.

Sessler, Gerhard M.

• Schwingungsbasierte Nanogeneratoren mit Parallel-Tunnel-Ferroelektreten
  P. Pondrom, X. Zhang, G.M. Sessler, X. Ma and M. Kupnik
[Abstract]

Im vorliegenden Beitrag werden Ferroelektret-Nanogeneratoren (FENG) vorgestellt. FENG lassen sich in die Kategorie der Piezoelektret-Energy-Harvester einordnen. Die in FENG verwendeten Parallel-Tunnel-Ferroelektrete (oder -Piezoelektrete) bestehen aus Sandwichstrukturen aus Fluoropolymerfolien und weisen im Unterschied zu Ferroelektreten aus zellularem Polypropylen einen starken transversalen Piezoeffekt auf. Piezoelektrische Spannungskonstanten g31 im Bereich von 3 Vm/N wurden gemessen, die im Vergleich zu den herkömmlichen piezoelektrischen Materialien PZT oder PVDF sehr hohe Werte darstellen. Die hohe Flexibilität, die geringe Masse und die kleinen Abmessungen von Parallel-Tunnel-Ferroelektreten ermöglichen ihren Einsatz als Nano- und Mikrosensoren oder Nanogeneratoren. Die im vorliegenden Beitrag vorgestellten FENG bestehen jeweils aus einem länglichen Piezoelektretstreifen, der an beiden Enden einer U-förmigen Halterung eingespannt ist und in dessen Mitte eine seismische Masse befestigt ist. Bei einer Beschleunigung von 1 g (g = 9,81 m/s²) und einer seismischen Masse von 0,3 g wird eine Leistung von 108 µW bei einer Resonanzfrequenz von 57 Hz generiert. Wenn man die geringe seismische Masse betrachtet, übertrifft dies deutlich die in der Literatur mit Piezoelektret-Energy-Harvestern zuvor vorgestellten Ergebnisse und ist vergleichbar mit den besten Ergebnissen mit gängigen piezoelektrischen Energy-Harvestern. Die Untersuchung von alternativen Anordnungen lässt eine weitere Verbesserung der generierten Leistung erwarten.

Sethi, Anuj

• Acoustic Performance Testing of ANC Headsets
  A. Sethi, S. Poschen and F. Kettler
[Abstract]

Active Noise Cancelling (ANC) headsets are quite popular today. They isolate the wearer from disturbing, tiring acoustic environment or workplaces and provide high music or speech playback quality at the same time. Additional features, such as talk-through capability, allow almost normal conversation with other persons in the vicinity of the user. These devices em-ploy very sophisticated signal processing which cannot be comprehensively characterized by noise attenuation or SNR improvement. The effectiveness of attenuation in non-stationary scenarios, the ANC influence on music playback, the perceptibility of the users own voice as well as conversational aspects (such as echo coupling between loudspeaker and microphone, microphone sensitivity, when linked via Bluetooth® to a mobile phone in an active phone call,...) are further parameters influencing the overall quality for the user. A set of acoustic performance tests is discussed, distinguishing the different use cases. Test results compare existing solutions on the market.

• eCall Testing and Certification – Lessons Learned
  U. Müsch, F. Kettler, M. Lepage, A. Sethi and R. Serafimov
[Abstract]

eCall modules are mandatory today and speech communication between driver, respectively passengers in the vehicle involved in the accident and the emergency control center are ex-tremely helpful to judge the severity of a crash. This is considered in the Russian certification process, audio tests according to the GOST 33468 specification cover this and are mandato-ry for vehicle homologation. EU eCall refers to ITU-T P.1140, which highlights other parame-ter compared to the Russian GOST specification. Both specifications are applied in the auto-motive industry today, often simultaneously for the different markets. The contribution dis-cusses typical challenges and experiences gained from numerous audio tunings and homolo-gation tests with almost all kind of vehicle types. Some performance requirements in both specifications are challenging to meet (like double talk capability), as it could be expected. Other test cases lead to unexpected problems in practice. The specific ”Silent call” test from P.1140 requires different noise reduction settings compared to SNR tests in GOST, and can in general be hard to meet with specific, active microphone implementations.

Sextro, Walter

• Modellbasierte und experimentelle Charakterisierung von intensiven Ultraschall-Stehwellenfeldern für die Zerstäubung hochviskoser Flüssigkeiten
  P. Dunst, T. Hemsel, P. Bornmann, W. Littmann and W. Sextro
[Abstract]

Bisher ist die Zerstäubung von Flüssigkeiten mittels Ultraschall auf niederviskose Fluide begrenzt, da Systeme für hochviskose Flüssigkeiten aufgrund ihres geringen Durchsatzes oder den hohen Kosten nicht marktfähig sind. Bei der Herstellung von feinen Polymerpulvern oder der Zerstäubung von hochviskosen Klebstoffen werden hohe Schalldrücke benötigt, die nur in gut abgestimmten Stehwellenfeldern erreicht werden. Aktuelle Forschungen konzentrieren sich daher auf die Entwicklung von Systemen, die in einem großen Arbeitsraum bei hoher Effizienz und niedrigen Kosten maximale Schalldrücke erzeugen. Als Alternative zu leistungsstärkeren Ultraschallwandlern kann die Optimierung der Randbedingungen des akustischen Stehwellenfeldes ebenfalls zu höheren Schalldrücken führen. Eine Optimierung von Reflektor- und Sonotrodengeometrie stellt sicher, dass einerseits weniger Schallwellen aus dem Prozessraum entweichen und andererseits keine Auslöschungen durch Interferenz auftreten. Dieser Beitrag zeigt zunächst die modellbasierte Optimierung eines Ultraschall-Stehwellensystems mithilfe eines linearen Modells. Zur Validierung der Modellergebnisse werden Schallfelder mithilfe des Prinzips der Refraktovibrometrie sowie mit Mikrofonen vermessen. Die in intensiven Schallfeldern auftretenden Nichtlinearitäten werden untersucht und die Abweichungen zur Modellvorhersage diskutiert. Durch Zerstäubungsversuche mit repräsentativen Testfluiden werden abschließend die Auswirkungen der Schallfeldoptimierung auf resultierende Tröpfchengrößen und damit das Potential des modellbasierten Systementwurfs gezeigt.

Sgrieß, Daniel

• Messung von richtungsabhängigen Materialkennwerten in Transmissionsrohren
  D. Sgrieß and V. Wittstock
[Abstract]

Ziel eines vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft über die Fachagentur nachwachsende Rohstoffe geförderten Verbundprojekts ist es, die Anwendbarkeit von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen zu verbessern. Im Rahmen dieses Projekts wurden an der PTB zwei neue Transmissionsrohre nach ASTM E 2611-09 aufgebaut, die eine Messung der akustischen Kenngrößen, z.B. komplexe Wellenzahl und Impedanz, im Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 7 kHz ermöglichen. Die Rohre besitzen einen quadratischen Querschnitt, so dass würfelförmige Materialproben in insgesamt 24 verschiedenen Ausrichtungen eingebaut werden können. Außerdem ist auch eine Messanordnung als Kundt’sches Rohr nach ISO 10534-2 möglich, so dass nach unterschiedlichen Methoden gemessene Absorptionsgrade und Impedanzen verglichen werden können. Im Beitrag wird auf die Konstruktion der Messrohre und die Ergebnisse von Testmessungen eingegangen. Zudem werden Messergebnisse für verschiedene Probenausrichtungen sowie für Schüttungen vorgestellt.

Sickert, Peter

• Beurteilung der Kommunikationsfähigkeit mit Gehörschutz von Personen mit Hörminderung
  P. Sickert
[Abstract]

Im Rahmen eines von der DGUV geförderten Forschungsvorhabens soll geklärt werden, ob für Personen mit Hörminderung in Lärmbereichen eine ausreichende Kommunikation möglich ist. Außerdem soll die subjektive Wahrnehmung durch die Betroffenen erfasst werden. In die Studie werden Personen mit leichter Hörminderung und Hörgeschädigte einbezogen.

Im ersten Teil der Studie wurden persönliche Befragungen von Personen mit Hörminderung, die an Arbeitsplätzen mit Lärmexposition tätig sind, durchgeführt. Explizit wurde die Zufriedenheit bei der Gehörschutzbenutzung während der Kommunikation abgefragt. Die Befragung bezog sich auf die von den Betroffenen am Arbeitsplatz benutzten Gehörschützer. Außerdem wurde den Befragten pegelabhängig dämmender Kapselgehörschutz zur zeitweiligen Benutzung bereitgestellt. Neben den Charakteristika der Arbeitsplatzsituation wurde der Grad der Hörminderung, ein vorhandener Tinnitus und die akustische Anpassung des Gehörschutzes berücksichtigt.

Als Ergänzung dazu wurde in einem zweiten Teil der Studie die Fähigkeit der sprachlichen Kommunikation derselben Personen nun durch einen Hörtest mit ihrem Gehörschutz unter Arbeitslärmbedingungen geprüft. Dazu wurden die Testsätze zur aktuellen Hörgeräteversorgung am Lärmarbeitsplätzen und die ersten vier Satzreihen aus dem Göttinger Satztest verwendet. Der Test wurde mit pegelabhängig dämmenden Gehörschützern bei unveränderten Randbedingungen wiederholt, um die mögliche Nutzung der Sprachverstärkung durch die elektronischen Gehörschützer zu klären.

Es werden subjektive Einschätzungen und objektive Ergebnisse in Relation zueinander gesetzt.

Siegert, Ingo

• Analysis of the influence of different room acoustics on acoustic emotion features and emotion recognition performance
  J. Höbel-Müller, I. Siegert, R. Heinemann, A.F. Requardt, M. Tornow and A. Wendemuth
[Abstract]

Bei der automatischen Erkennung von Emotionen aus Sprache ist darauf zu achten, dass ähnliche Trainings- und Testbedingungen vorherrschen. Andernfalls kann die Erkennungsleistung von Emotionen aus Sprache erheblich abnehmen. Wesentliche Einflussfaktoren stellen Anwendungsdomäne, Sprechertypen sowie Übertragungskanal und Raumakustik dar. In dieser Arbeit wird auf die Raumakustik als wesentlicher Faktor bei der Erkennung von Emotion aus Sprache fokussiert. Bisherige Studien haben sich auf bestimmte Sprachmerkmale beschränkt oder gebündelte Merkmalsgruppen verglichen. Die aktuelle Studie zielt darauf ab, ein nachvollziehbares Experimentaldesign zu schaffen, das es erlaubt sowohl den Einfluss verschiedener Raumakustiken auf Sprachmerkmale als auch den daraus folgenden Einfluss auf die Erkennungsleistung zu untersuchen.

Grundlage für die Studie ist der Benchmarkdatensatz EMODB, der in einem Probandenraum, in einem modernen und einem älteren Hörsaal sowie in einem Treppenhaus an verschiedensten Positionen aufgenommen wurde. Weiterhin wurden die Räume akustisch vermessen und die raumakustischen Maße T30, EDT, C50 und D50 erfasst. Als Referenzaufnahme gilt eine mit dem gleichen Equipment aufgenommene Version in einer Schalldämmkabine. Ergebnisse statistischer Analysen gängiger Sprachmerkmale wurden mit den akustischen Vermessungen in Beziehung gesetzt. Durch anschließende Erkennungsexperimente wurde untersucht, welche Merkmalsveränderung den größten Einbruch in der Erkennungsleistung zeigt, und auf welche Raumakustiken dies zurückgeführt werden kann.

Simanowski, Kai

• Vergleich verschiedener Anregungensarten einer Platte mit einem Laser-Scanning-Vibrometer
  K. Simanowski, T. Langmann, T. Schaffeld and D. Sachau
[Abstract]

Für die experimentelle Untersuchung des Schall- und Schwingungsverhaltens von Strukturen müssen diese angeregt werden. Als Beispiel dient in dieser Arbeit ein Holzgehäuse, das einseitig von einer allseitig eingespannten Aluminiumplatte berandet ist. Diese wird entweder mit einem (1) Schwingerreger, (2) Inertialschwingerreger, (3) automatischen, skalierbaren Modalhammer oder (4) Lautsprecher angeregt. Die Schwingung der Platte wird berührungslos und in einem feinen Messraster mit einem Laser-Scanning-Vibrometer erfasst, ebenso wie bei (1) bis (3) die eingeleitete Kraft. Die Anregung erfolgt stets am gleichen Ort, die Amplituden werden variiert. Zusätzlich wird der Schall in einer Gehäuseecke gemessen. Die Messdaten werden im Zeit- und im Frequenzbereich ausgewertet.

Simon, Michael

• Ortsaufgelöstes haptisches Feedback für Touch-Displays
  M. Simon, S. Wöckel and U. Steinmann
[Abstract]

Touch-Displays sind etablierte Mensch-Maschine-Interfaces, denen es aufgrund von fehlendem haptischen Feedback auf den üblicherweise glatten Oberflächen (Glas, Kunststoff) aber teilweise noch an Akzeptanz mangelt. Die vorgestellte Arbeit verfolgt die Realisierung einer kostengünstigen Lösung zur Integration von fühlbarer Rückkopplung mittels Körperschallwellen. Als methodischer Ansatz dient die Zeitumkehr akustischer Wellen, die im Gegensatz zu konventionellen Methoden (z.B. Unwucht-Motor) eine ortsaufgelöste Nutzerinteraktion ermöglicht. Der Fokussierungsprozess ist dabei nicht auf ein Signal oder eine Position (lokal) begrenzt und unterstützt somit ”Multi-Touch”. Praxisrelevant und gegenwärtig nicht zufriedenstellend gelöst sind u.a. die Realisierung und Zuverlässigkeit von hoher Auflösung, starkem Kontrastverhältnis und das Vermeiden von Knotenlinien (Bereiche mit vermindertem Effekt).

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Simulation, Optimierung und Realisierung von ortsaufgelöstem haptischen Feedback unter Verwendung gebräuchlicher Transducer. Mit dem Ziel der Integration in Touch-Geräte verschiedener Baugröße sollen Aussagen zur Parametrierung getroffen werden, die eine hohe Auflösung und Dynamik sowie ein hohes Kontrastverhältnis im Fokuspunkt sicherstellen. Im Hinblick auf eine biomechanisch maximale Rückwirkung wurden verschiedene Strategien zur Anzahl und räumlichen Anordnung der Schallwandler, Signalformen zur Kalibrierung von Zielpositionen (time forward) und optimale Signallängen bei Re-Emittierung (time reverse) analysiert. Weitere Schwerpunkte bilden das Generieren simultaner Feedbacks (≥ 2) und Vermeidung unerwünschter Störimpulse außerhalb der Fokuspunkte.

Sinapius, Michael

• Aktive Reduktion des Schallfeldes in einer zylindrischen Kompositstruktur anhand struktureller Fehlersensoren
  B.-C. Hölscher, C. Hesse, T. Haase and M. Sinapius
[Abstract]

Aktive Systeme sind effektive Lösungen für tieffrequente Problemstellungen der Schwingungsdämpfung, sowohl zur Unterdrückung von Strukturschwingungen als auch für Probleme der Schallab- und -einstrahlung. Insbesondere für gekoppelte Systeme aus Struktur und Fluid, bei denen unter Verwendung struktureller Fehlersensoren eine globale Reduktion des Schallfeldes erreicht werden soll, ist die Implementierung derartiger Lösungen allerdings häufig sehr ineffizient. Bei der oft verwendeten Behandlung der Schallabstrahlung mittels Singulärwertzerlegung entstehen frequenzabhängige Schallstrahlungsmoden, die daraus resultierende hohe Modellordnung des benötigten Reglers ist durch heutige Signalverarbeitungssysteme kaum leistbar. Für Phänomene der Schalleinstrahlung in Innenräume erlauben die Fluidmoden jedoch die Formulierung frequenzunabhängiger Moden des gekoppelten Systems. Mit den frequenzabhängigen Schallstrahlungseffizienzen ermöglichen diese eine erhebliche Ordnungsreduktion des Reglers. In diesem Beitrag wird ein auf frequenzunabhängigen Schallstrahlungsmoden basierendes System mit analytisch-numerischen Methoden betrachtet. Kern der Untersuchung ist dabei die Wahl geeigneter Schallstrahlungsmoden und Aktuatorpositionen sowie die Wechselwirkungen zwischen diesen beiden Parametern. Zu diesem Zweck wird eine generische Kompositstruktur mit eingeschlossenem Fluid, örtlich verteilter Anregung und einem anhand experimenteller Untersuchungen identifizierten Aktuatormodell betrachtet. Anhand der Schallstrahlungsmoden des eingeschlossenen Fluids wird auf Grundlage einer optimalen Regelung die erreichbare globale Reduktion des Schallfeldes durch geeignete Platzierung des verwendeten Aktuators betrachtet. Abschließend erfolgt mittels Parametervariation eine Untersuchung der Wechselwirkung zwischen berücksichtigten Schallstrahlungsmoden und optimaler Aktuatorposition.

Sloma, Ulrike

• Technical Requirements for a Personalized Auditory Reality
  K. Brandenburg, E. Cano, F. Klein, T. Köllmer, H. Lukashevich, A. Neidhardt, J. Nowak, U. Sloma and S. Werner
[Abstract]

At DAGA 2018, we introduced the concept of a Personalized Auditory Reality (PARty), a new research field that investigates methods for manipulation of acoustic surroundings. Within such an auditory reality, users would be able to freely move around, modify their acoustic scene by enhancing relevant sounds, suppressing irrelevant ones, or adding new ones. The perceived acoustic environment will follow the paradigm of augmented and mixed realities where sounds from actual surroundings are edited and combined with added sound sources. In order to accomplish the main tasks of PARty via a wearable device, a number of requirements need to be met. This contribution outlines necessary characteristics of both hardware and software components. We see, among others, the following questions: Which existing components and systems can be used? How do we measure the quality of prototypes? What computing power is available? A closer look is taken for some of the key components of a PARty system: Decomposing a real-world acoustic scene with the help of a small microphone array, real-time object classification and integration of virtual sound sources in the actual environment.

• Evaluation of Quality Features in Non-Standardized Rooms: Overcoming the problem of the missing reference using MSIPM
  U. Sloma
[Abstract]

This contribution presents an implementation of the multiple stimulus ideal profile method (MSIPM). The method is new in the field of audio evaluation, only a few studies have used this method to assess the quality features of audio signals. The research here focuses on the evaluation of quality features of spatial audio signals in non-standardized rooms. The playback is done through loudspeaker systems. The aim is to evaluate differences in perception according to the differences in the room acoustic parameters. In prior studies assessing this question, no perceivable quality differences were found. An explanation may be that there is no reference, which is constant in all tested rooms. Each audio signal is modified by the special room acoustics. Furthermore, it is assumed that listeners adapt to the room acoustics. The idea behind the usage of MSIPM is that the listeners have an expectation of the sound of one spatial audio signal. The anticipated specification of a quality feature can be defined as its perceptual ideal point. The value may be consistent over different rooms and the evaluation of the audio signals is done relative to this ideal point value.

Sontacchi, Alois

• Real-Time Calculation of Frequency-Dependent Directivity Indexes in Singing
  M. Brandner, A. Sontacchi and M. Frank
[Abstract]

Directivity of speech and singing is primarily determined by the physiology of a person and therefore by the head size, torso dimensions and posture. Previous works have concluded that in singing only the intentional spectral (due to the singer’s formant) defines the directionality of a singing in an room acoustical sense. Nevertheless, our work has investigated the singing technique of a classical singer while singing at steady pitch for one specific vowel which is in contrast to average over several words. This paper shows the results of a real time analysis of 64-channel recordings made with a spherical microphone setup to identify the variations in directivity in singing due the change of the singing technique. We calculate the directivity indexes in real-time evaluated at the fundamental frequency and its harmonics to gain robust information. The short-term data is then compared to results calculated from long-term averaged spectra.

• Evaluating out-of-head localization of a dry source from the front reproduced with cue-preserving headphones
  H. Pomberger, A. Sontacchi, M. Frank, R. Höldrich, T. Gmeiner and M. Lucchi
[Abstract]

Sources from the frontal direction are still particularly challenging in binaural reproduction, as there are virtually no interaural time- and level differences. The perceived image of a binaural reproduction typically suffers from a vertical mislocalization and in-head localization. In the literature, different reasons for this problem can be found: the lack of individual spectral pinna-cues as well as missing room information. Even for a frontal position, a real sound source in an anechoic environment is typically localized clearly outside of the head. However, without any room information there are virtually no distance cues and the distance is not adequately perceived. Room information significantly supports distance perception and consequently externalization, however, it cannot provoke out-of-head localization by itself. Within this work, we investigate dry reproduction of frontal sources by a new headphone system. This new headphone contains additional tiny loudspeakers, which create similar individual spectral pinna-cues as a source from the frontal position. This is supported by dummy head measurements. A listening experiment is conducted in which the new headphone system is compared to existing approaches in terms of out-of-head localization, vertical localization and coloration. A loudspeaker in an anechoic room acts as reference stimulus.

Sottek, Roland

• Determination of equivalent forces for structures through the use of in situ TPA: A pre-study based on FEM
  M. Wegerhoff and R. Sottek
[Abstract]

Die Betrachtung von Pfadbeiträgen zu einem Empfänger, ausgehend von einer Quelle, kann mittels verschiedener Transferpfadanalyse-Methoden erfolgen. In der Praxis wird oft das in-situ Verfahren eingesetzt. Diese Methode beschreibt auf der Basis von Messungen am unveränderten System (z. B. ein Fahrzeug) die Quelle durch äquivalente Kräfte und quantifiziert deren Beiträge im Hinblick auf einen Empfänger. Die Orte, für die die äquivalenten Kräfte bestimmt werden sollen, sind oftmals aus der Konstruktion ersichtlich, sobald es sich um gekoppelte Systeme handelt. Als Beispiel kann ein Motor im Fahrzeug angeführt werden: Hier werden üblicherweise Pfadbeiträge von Motorlagern nachlagerseitig ermittelt. Das Motorlager als Koppelstelle der Systeme eignet sich hervorragend zur örtlichen Lokalisation der zu bestimmenden äquivalenten Kräfte. Häufig besteht die Kopplung jedoch nicht aus örtlich klar definierten Koppelstellen, sondern aus Strukturen, die sich verzweigen, wie bei einem Motortragarm mit insgesamt drei Anbindungspunkten. Unter welchem Aufwand ist es eventuell möglich auch hier eine Aussage zu den äquivalenten Kräften in der Struktur zu machen? Im Rahmen dieser Arbeit wird durch Nutzung der finiten Elemente Methode eine Vorstudie zu dieser Thematik vorgestellt.

• Modellierung der psychoakustischen Rauigkeit
  R. Sottek and J. Becker
[Abstract]

Die Rauigkeitsempfindung eines akustischen Signals steht seit Jahren im Mittelpunkt des Sounddesigns. In der Praxis entstehen Rauigkeiten häufig bei rotierenden Bauteilen (Motoren, Getriebe, Lüfter). Ein raues Geräusch kann sowohl zu einem sportlichen Charakter eines Motors beitragen als auch zu einem sehr lästigen Störfaktor werden. Die Herausforderungen im Bereich der Klanggestaltung nehmen ständig zu. Es wird ein Klang angestrebt, der zum Produkt passt. Dieses Ziel soll möglichst im frühen Entwicklungsprozess erreichbar sein. Dazu müssen perzeptive Bewertungen in Kombination mit Modellrechnungen und Simulationswerkzeugen herangezogen werden. Existierende Berechnungsmodelle der Rauigkeit eignen sich gut für synthetische Signale wie modulierte Töne oder Rauschsignale. Die Vorhersage der Rauigkeit technischer Schalle ist jedoch wegen der komplexeren spektralen und zeitlichen Muster deutlich anspruchsvoller.

Obwohl Rauigkeiten in der Praxis sehr häufig auftreten existiert bisher kein standardisiertes Verfahren zur Berechnung der Rauigkeit. In diesem Beitrag wird ein solches Verfahren beschrieben, das auf einem Modell des menschlichen Gehörs nach Sottek basiert. Es wurde hinsichtlich der nichtlinearen Verarbeitung und der Gewichtung der Modulationsspektren optimiert. Darüber hinaus wird ein Vorschlag zur Berechnung eines binauralen Einzahlwertes der Rauigkeit gegeben. Dadurch lässt sich die tatsächlich wahrgenommene Rauigkeit sehr gut nachbilden. Eine Standardisierung dieses Verfahrens ist sowohl als DIN-Norm als auch im Rahmen von ECMA-74 geplant.

Spannan, Lars

• Bestimmung frequenzabhängiger Materialparameter von akustischen Dämmmaterialien
  F. Duvigneau, L. Spannan, E. Woschke and D. Juhre
[Abstract]

Die zuverlässige Voraussage des akustischen Verhaltens komplexer Systeme ist für die moderne Industrie von sehr großem Interesse, stellt jedoch eine ebenso große Herausforderung dar. Ziel ist eine belastbare Prognose, die bereits früh im Entwicklungsprozess zur Verfügung steht (ohne die Verfügbarkeit und Notwendigkeit von Prototypen). Dazu können diverse Simulationsmethoden zum Einsatz kommen. Ein zentraler Punkt aller Modellierungsalternativen ist die Beschreibung der mannigfaltig eingesetzten akustischen Dämmmaterialien, die sich teilweise sehr stark in ihren Eigenschaften unterscheiden und oft starke Frequenzabhängigkeiten in ihren Materialparametern aufweisen. In diesem Beitrag steht die Bestimmung der frequenzabhängigen Steifigkeiten und Dämpfungen verschiedener Dämmwerkstoffe im Fokus, die anschließend beispielsweise für die numerische Modellierung von vibroakustischen Systemen auf Basis der Finite-Elemente-Methode genutzt werden können. Im Rahmen dieses Beitrags werden verschiedene Möglichkeiten für die experimentelle Materialcharakterisierung diskutiert und hinsichtlich der Ergebnisse sowie des Aufwandes verglichen. Darüber hinaus werden mögliche Einflussfaktoren auf die Ergebnisse der Charakterisierung untersucht. Die abschließende Bewertung der aus den unterschiedlichen Charakterisierungsmethoden resultierenden Materialparameter hinsichtlich ihrer Eignung als Eingangsparameter für numerische Simulationen erfolgt durch den Vergleich von Simulationsergebnissen mit Messdaten für ein einfaches vibroakustisches Testproblem bestehend aus einer metallischen Rechteckplatte mit appliziertem Dämmmaterial.

Sperber, Felix

• Kombinierte Bewertung von Luft- und Körperschallverhalten von Leichtbau-Karosseriebauweisen
  M. Kollmannthaler, F. Sperber, D. Jansen and S.C. Langer
[Abstract]

Bei der Entwicklung von Premiumsportwagen spielt Leichtbau aufgrund hoher Anforderungen sowohl bezüglich Fahrdynamik als auch Effizienz eine große Rolle. Darüber hinaus müssen insbesondere die Sportlimousinen, wie zum Beispiel der Porsche Panamera, hohen Komfortansprüchen der Kunden gerecht werden. Die Anforderungen an den akustischen Komfort sind oftmals gegenläufig zu den Leichtbaubestrebungen, da masseintensivere Bauweisen tendenziell die akustischen Eigenschaften, wie beispielsweise das Schalldämm-Maß, verbessern. Die unterschiedlichen Entwicklungszeitpunkte von Karosseriebauteilen, Interieurkomponenten und Akustik-Erprobung im Fahrzeugentwicklungsprozess verkomplizieren die Lösung des Zielkonflikts zusätzlich. Zudem wird eine kombinierte Bewertungsmöglichkeit für Leichtbau und Akustik in der frühen Phase des Fahrzeugentwicklungsprozesses gesucht. Mit dem Ziel, das bestgeeignete Material für einen optimalen Kompromiss zwischen Leichtbau und Akustik zu finden, werden konventionelle und neuartige flächige Karosseriewerkstoffe hinsichtlich ihrer Körper- und Luftschalleigenschaften untersucht. Da an den meisten Karosserieflächen eine kombinierte Luft- und Körperschallanregung vorherrscht, werden dieselben plattenförmigen Proben zum einen auf ihre Körperschalleigenschaften und zum anderen in einem Fensterprüfstand auf ihr Schalldämm-Maß untersucht. Die Erkenntnisse über die Materialien und die Bewertungsmöglichkeit werden auf reale flächige Karosseriebauteile, wie beispielsweise ein Gepäckraumbodenblech übertragen. Abschließend wird eine Bewertungssystematik erarbeitet, die eine kombinierte Bewertung von Masse, Kosten, Körper- und Luftschalleigenschaften und damit eine fundierte Material- und Wandstärkenfestlegung in der frühen Phase des erlaubt.

Spitalny, Mirko

• Unsicherheiten der Schallleistungsbestimmung mittels Radialmodenanalyse in Strömungskanälen
  T. Gensch, M. Behn, M. Spitalny and U. Tapken
[Abstract]

Aufgrund der hohen Nebenstromverhältnisse bei modernen Flugzeugtriebwerken dominieren insbesondere beim Landeanflug die Fantöne die Geräuschemission. Deren modale Struktur zu kennen, ist essentiell für die Konzeption leiserer Triebwerke. Die Radialmodenanalyse tonaler Schallfeldkomponenten ist eine etablierte Methode, um die von Turbomaschinen abgestrahlte Schallleistung in Strömungskanälen zu bestimmen. Mit einem inversen Ansatz werden die Amplituden der modalen Schallfeldkomponenten anhand eines Schallausbreitungsmodells ermittelt. Akustische, aerodynamische und geometrische Parameter stellen Eingangsgrößen dieses Modells dar. Der Einfluss zufälliger Schwankungen der Eingangsgrößen, wie z.B. der Blattfolgefrequenz aufgrund von Drehzahlschwankungen, auf die Unsicherheit der ermittelten Schallleistung ist dabei häufig unbekannt. Die vorliegende Arbeit beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Gesamtunsicherheit der berechneten Schallleistung und untersucht die jeweiligen Beiträge der Unsicherheiten der Eingangsgrößen. Dafür werden analytisch hergeleitete Fehlerfortpflanzungsempfindlichkeiten herangezogen. Der Einfluss der verschiedenen Eingangsgrößen wird anhand einiger Beispiele diskutiert.

Spors, Sascha

• Reproducible research is more than publishing research artefacts: A systematic analysis of Jupyter notebooks from research articles
  M. Schröder, F. Krüger and S. Spors
[Abstract]

With the advent of Open Science, researchers start to publish their research artefacts in order to allow others to reproduce their investigations. While this is good for science in general, the publication often lacks a comprehensive documentation and completeness with respect to the artefacts, which in turn prevents the successful reproduction of the analyses. Typical examples are missing scripts, incomplete datasets or specification of used software. Moreover, issues about licences often create legal concerns. This is true for the use of commercial software but also for the publication of research artefacts without proper sharing licence. As a result, the sole publication of research artefacts does not automatically result in reproducible research.

To empirically confirm this, we analysed research artefacts that were published. Indeed, the preliminary results suggest that despite the public availability of research artefacts, the investigations could not easily be reproduced. We discuss the reasons for lacking reproducibility and potential solutions. Based on the analysis, we propose the use of virtual research environments which help researchers to collect information about their research artefacts during the entire research life cycle. These information can then be used to document the provenance of the research artefacts.

• Array Design for Increased Spatial Aliasing Frequency in Wave Field Synthesis Based on a Geometric Model
  F. Winter, F. Schultz and S. Spors
[Abstract]

Wave Field Synthesis aims at a physically accurate synthesis of a desired sound field inside a target region. Typically, the region is surrounded by a finite number of discrete loudspeakers. For practical loudspeaker setups, this spatial sampling causes spatial aliasing artefacts and does not allow for an accurate synthesis over the entire audible frequency range. Recently, the authors proposed a geometric model to predict the so-called aliasing frequency up to which the spatial aliasing is negligible for a specific listening position or area. Besides its dependency on the desired sound field, this frequency is influenced by the spacing between individual loudspeakers. This work discusses the effects of non-uniform spacing on the aliasing frequency. We further propose optimal discretisation patterns for a given array geometry and desired sound field. The derived patterns are compared to a uniform sampling scheme via numerical simulations of the synthesised sound fields. The results show an increase of the aliasing frequency for the optimised patterns.

• On the Perceptually Acceptable Noise Level in Binaural Room Impulse Responses
  W. Hahne, V. Erbes and S. Spors
[Abstract]

The practical measurement of binaural room impulse responses (BRIRs) is impaired by equipment and background noise. The noise level in the BRIR depends amongst others on the duration of the excitation signal. With the increasing use of fast measurement techniques, e.g. for the measurement of individual BRIRs, the question arises which level of noise is perceptually acceptable. This paper presents a perceptual study on the threshold of detecting noise in BRIRs. As reference, a set of BRIRs is measured resulting in a high peak-to-noise ratio (PNR) by long-term averaging. In order to generate the stimuli, these BRIRs are impaired by additive white Gaussian noise of different levels. The BRIRs are convolved with a speech stimulus and presented in a 3AFC listening test with a 2Up-1Down rule to the subjects. The results of perceptual experiment are statistically analysed and discussed.

• Virtual reality based pointing method for localisation experiments in spatial audio
  V. Erbes, A. Fleck and S. Spors
[Abstract]

As the accurate placement of sources is an important quality in spatial sound reproduction, listening tests strive to investigate the localisation of virtual sources. The applied pointing method, which the test subjects report the perceived direction with, is crucial for meaningful results. Several studies revealed that pointing with the head in direction of the source while being assisted by visual feedback for the direction delivered the most accurate results. In particular, providing visual feedback by a head-mounted display has been shown to be a promising method which also enables the investigation of the localisation of elevated sources. This study combines the virtual representation of sound fields by dynamic binaural synthesis via headphones with the use of a head-mounted display for visual feedback. Stimuli consisted of point sources synthesised by head-related transfer functions. Comparison with the results of previous studies proves that the method provides a valid instrument for the investigation of localisation properties of spatial reproduction methods.

• Time-Domain Representations of a Plane Wave with Spatial Band-Limitation in the Spherical Harmonics Domain
  N. Hahn and S. Spors
[Abstract]

Spherical harmonics expansion is often used to describe the sound fields captured by microphone arrays or reproduced by multichannel loudspeaker systems. Although the majority of the related sound field analysis and synthesis methods are formulated in the temporal frequency domain, their time-domain implementation can improve the computational efficiency significantly as the computation of the spherical Bessel function and/or the spherical Hankel function is avoided. The goal of this paper is to find an explicit time-domain representation of a spatially band-limited plane wave suited for discrete-time realization. Two derivations, one based on series expansion and the other on plane wave decomposition, are introduced and their equivalence is revealed. The series expansion is used to express the spherical Bessel function in the Laplace domain. The inverse Laplace transform consists of two right-sided signals corresponding to the spherical Hankel function of the first and second kind. In the plane wave decomposition, the sound field consists of an infinite number of plane waves due to the spatial band limitation. The amplitude, time- of-arrival, and propagation direction of the individual plane waves are derived, which provides deeper understanding of the spatial structure of the sound field.

• On the Connections of High-Frequency Approximated Ambisonics and Wave Field Synthesis
  F. Schultz, G. Firtha, F. Winter and S. Spors
[Abstract]

From numeric 2.5D sound field synthesis (SFS) it is known that the spatially-fullband technique Wave Field Synthesis (WFS) constitutes a high-frequency approximation of Near-Field Compensated Infinite Order Ambisonics. Recently, the authors have analytically shown equivalence of 2.5D WFS and a high-frequency/far-field approximation of the Spectral Division Method (SDM) using linear arrays. SDM constitutes the explicit SFS solution in cartesian coordinates. This contribution therefore aims at showing equivalence of the explicit solution in circular/spherical coordinates, namely Ambisonics, and the WFS. For that the recently introduced local wavenumber vector concept is utilised, which essentially links SFS approaches to geometric acoustics.

Springer, Dimitri

• Störeffektunterdrückung in 2D-Messdaten mittels DiscoGAN
  S. Johannesmann, D. Springer, C. Thiel and B. Henning
[Abstract]

Zur zerstörungsfreien Materialparameterbestimmung können auf akustischen Wellenleitern basierende Verfahren verwendet werden Breitbandige zeit- und ortsaufgelöste Signale, die mittels Laser-Anregung an plattenförmigen Messmedien aufgenommen werden, können mittels zweidimensionaler Fouriertransformation der Signalmatrix zu einer frequenz- und wellenzahlabhängigen Abbildung verarbeitet werden, in der die ausbreitungsfähigen Moden als Grate sichtbar werden (Dispersionsabbildung). Solch eine Dispersionsabbildung kann zum Abgleich von berechneten Dispersionsdiagrammen dienen, um im inversen Verfahren auf die Materialparameter der Probe zu schließen. Dafür ist es jedoch notwendig, dass die messtechnisch erzeugte Dispersionsabbildung möglichst wenige Störeffekte enthält. Daher soll in diesem Beitrag ein Discover Cross Domain Generative Adversarial Network (DiscoGAN) zur Störeffektunterdrückungen in Dispersionsabbildungen genutzt werden. DiscoGANs werden z.B. in der Bildverarbeitung verwendet, um Beziehungen zwischen zwei Domänen, wie hier simulativ erzeugten Abbildungen und messtechnisch erzeugten Abbildungen, zu erkennen. Für dessen Anwendung werden zunächst berechnete Dispersionsdiagramme in eine synthetische Dispersionsabbildung überführt. Anschließend wird eine mathematische Abbildung von messtechnisch erzeugten störeffektbehafteten Dispersionsabbildungen zu einer synthetisch erzeugten Dispersionsabbildung gelernt. Dies ermöglicht einerseits messtechnisch erzeugte Dispersionsabbildungen in den störungsfreien Raum der simulativ erzeugten Dispersionsabbildungen näherungsweise übertragen werden, was eine Störeffektunterdrückung zur Folge hat.

Stammler, Matthias

• Detektion von Schnarchen in Audiosignalen mit Convolutional Neural Networks
  M. Stammler, A. Rommel, B. Wirnitzer and S. Feldes
[Abstract]

Die mit starkem Schnarchen einhergehende Verengung der Atemwege mit ihren vielfältigen negativen Auswirkungen stellt ein ernstes gesundheitliches Problem dar, das bis zum Krankheitsbild der Schlafapnoe führen kann. Zur Unterstützung der Diagnose und Kontrolle des Therapieverlaufs ist eine Überwachung der Schnarchaktivität im häuslichen Umfeld des Patienten sehr hilfreich. Will man dies im Sinne einer einfachen Umsetzbarkeit (bspw. über Smartphone) akustisch realisieren, ist eine robuste Detektion unter verschiedensten akustischen Bedingungen (inkl. Nebengeräuschen) gefordert. Dieser Beitrag untersucht die Eignung von Convolutional Neural Networks (CNN) für diesen Zweck. Dazu werden spektrale Merkmale des Audiosignals in ihrem zeitlichen Verlauf als Input für die Netze in ein Bildformat mit festen Dimensionen gewandelt. Am Netzausgang werden zur Differenzierung des Schnarchens gegenüber Nebengeräuschen und Stille drei entsprechende Klassen angesetzt. Zum Training der CNNs wird umfangreiches Trainingsmaterial aus diversen Quellen (klinisch sowie häusliches Umfeld) herangezogen, dessen Zusammensetzung diskutiert wird. Experimente werden insb. zur Dimensionierung der CNN-Architekturen bzgl. Filtergröße und Filteranzahl durchgeführt, sowie zur Datenaugmentierung, die hier durch Überlagern von Rauschen sowie Aufprägen von unterschiedlicher Raumakustik realisiert wird. Nach Optimierung wurden Tests mit separat aufgezeichneten Übernachtaufnahmen aus häuslichem Umfeld durchgeführt. Im Ergebnis konnte eine Korrektklassifikationsrate von 95,5% in bekanntem Umfeld und von ca. 80% in unbekanntem Umfeld erzielt werden.

Stampka, Katja

• Berechnung von Biegeschwingungen im Zeitbereich auf einem unendlichen Balken mit der Finiten Differenzen Methode
  K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Das Hauptmotiv dieser Untersuchung ist die Berechnung von Rollgeräuschen bei Schienenfahrzeugen. Diese sind ein wichtiger Punkt, wenn es um die Lärmreduzierung bei Schienenfahrzeugen geht, da Rollgeräusche besonders bei mittleren Fahrgeschwindigkeiten dominant sind. Durch den Kontakt von Rad und Schiene werden durch Unebenheiten Schwingungen angeregt, die dann als Schall abgestrahlt werden. Um also Rollgeräusche ausreichend genau prognostizieren zu können, ist das Wissen über das Antwortverhalten der Schiene auf Kräfte zwingend notwendig. Bei der Betrachtung sollen auch nichtlineare Effekte und parametrische Anregung, wie sie z. B. durch die Überfahrt über Schwellen entsteht, mit einfließen können. Dies ist nur über eine Bestimmung im Zeitbereich möglich. Als einfachstes Modell für die Schiene wird ein unendlicher Balken gewählt. Die Idee ist nun die Antwort des Balkens mit der Finiten Differenzen Methode (FDM) zu bestimmen, da diese unter anderem gut für Berechnungen im Zeitbereich geeignet ist. FDM wurde in der Literatur häufig für endliche Balken angewendet. Berechnungen mit FDM für unendliche Balken sind dagegen in der Literatur nicht zu finden. Daher wird in diesem Beitrag die Berechnung der Biegeschwingungen mit FDM eines unendlichen Balkens vorgestellt und diskutiert.

• Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch – Teil 1: Schienenmodelle
  I. Richter, J. Thomsen, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Rollgeräusche sind eine dominante Schallquelle bei der Betrachtung von Schienenlärm. Um die Mechanismen bei der Rollgeräuschentstehung besser zu verstehen, werden zwei Schienenmodelle, welche die Grundlage zweier Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch bilden, validiert und verglichen. Es wird untersucht, ob und inwiefern das Schienenmodell von Nordborg, welches auf der Balkentheorie des Euler-Bernoulli-Balken basiert und das Thompson/Wu-Modell, dem ein Timoschenko-Balken zugrunde liegt, Unterschiede bei einer Punktkraftanregung aufweisen. Die Validierung wird anhand der Track Decay Rate durchgeführt. Beim Vergleich wird zusätzlich die Punktrezeptanz als Vergleichsgröße herangezogen. Es kann gezeigt werden, dass die Verschiedenheit der Balkenmodelle keinen Einfluss auf die Punktrezeptanzen hat, wohingegen Unterschiede in der Track Decay Rate signifikant sind. Weitere Untersuchungen zeigen, dass diese Unterschiede für verschiedene Parameterkonstellationen kleiner werden, was u.a. auf Eigenschaften des Schienenmodells von Nordborg zurückzuführen ist. Bei der Validierung liegt die Track Decay Rate des Thompson/Wu-Modells deutlich näher an den Messwerten.

• Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch – Teil 2: Kontaktmodelle
  J. Thomsen, I. Richter, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Rollgeräusche sind eine dominante Schallquelle bei der Betrachtung von Schienenlärm. Um die Mechanismen bei der Rollgeräuschentstehung besser zu verstehen, werden zwei verschiedene Zeitbereichsmodelle von Nordborg und Thompson/Wu miteinander verglichen und mit Messwerten validiert. Im Gegensatz zu Modellen im Frequenzbereich ermöglichen Zeitbereichsmodelle, auch parametrische Anregungen wie periodische Schwellenlagerung oder Schienenrauheit und Nichtlinearitäten bei der Simulation zu berücksichtigen. Unterschiede zwischen den beiden Modellen finden sich u.a. in der verwendeten Balkentheorie für die Schiene und der Modellierung des Rades. Zum Vergleich der Modelle miteinander werden die Kontaktkraftverläufe und -spektren sowie Beschleunigungsdichtespektren (BDS) bei der simulierten Zugvorbeifahrt zu Hilfe genommen. Es wird gezeigt, dass die Annahme, ob das Rad starr oder elastisch ist, bedeutende Einflüsse auf das BDS hat. Des weiteren wird eine Betrachtung über verschieden starke Schienenrauheiten durchgeführt. Abschließend werden die BDS mit einem Messdatensatz verglichen und Unterschiede anhand der zuvor erlangten Erkenntnisse versucht zu erklären.

Stange-Kölling, Sylvia

• Auswertung der Schallschutz-Vergleichsmessungen der VMPA-anerkannten Prüfstellen 2016-2018
  A. Worch and S. Stange-Kölling
[Abstract]

Der zweite vollständige Zyklus der Schallschutz-Vergleichsmessungen des VMPA wurde im Oktober 2018 abgeschlossen. Mehr als 80 VMPA-anerkannte Prüfstellen haben sich in den vergangenen Jahren unter Normalbedingungen mit dem im Vorfeld erstellten Toleranzschlauch der PTB bzw. auch untereinander verglichen. Die Messungen fanden in den Räumlichkeiten der MFPA Leipzig statt. Im Einzelnen wurden im Messzeitraum das bewertete Luftschalldämm-Maß einer Tür, der Trittschallpegel einer Stahltreppe in einem benachbarten Raum sowie die Beurteilungspegel einer haustechnischen Anlage (Lüfter) mit verschiedenen Einstellungen bestimmt.

Die übergreifende Auswertung der von den beteiligten Prüfstellen erzielten Ergebnisse lassen fundierte, statistische Aussagen zu den verschiedenen Prüfaufgaben zu. Während bezüglich des Luftschalldämm-Maßes der Tür vor allem die gewählte Bezugsfläche (unbekanntes lichtes Rohbaumaß der Öffnung) das akustische Ergebnis beeinflussen kann, kann für den Lüfter eine starke jahreszeitlich bedingte Schwankung der erzielten Messwerte nachgewiesen werden. Grund für die Schwankung ist ein veränderter Strömungswiderstand innerhalb des Gebäudes, welcher durch die Zahl und den Grad geöffneter Fenster bzw. Türen maßgeblich verändert wird und somit das akustische Verhalten des Lüfters beeinflusst.

Die Ergebnisse der Vergleichsmessungen werden in ihrer Gesamtheit vorgestellt und mit bekannten Unsicherheiten nach DIN EN ISO 12999-1 verglichen, Abweichungen von den Erwartungswerten sollen abschließend präsentiert und diskutiert werden.

Staron, Domenic

• Einfluss turbulenter Anströmung und fahrzeugerregter Turbulenz auf das Windgeräusch im Fahrzeug
  D. Staron, M. Riegel, R. Blumrich and J. Wiedemann
[Abstract]

Die aeroakustische Entwicklung von Fahrzeugen findet vorrangig in Aeroakustik-Windkanälen bei stationärer Anströmung statt. Auf der Straße erfahren Fahrzeuge allerdings instationäre, turbulente Strömungsverhältnisse. Es resultieren Schwankungen des Windgeräuschs, die den subjektiven Eindruck der Insassen beeinflussen und somit bei der Fahrzeugentwicklung zu berücksichtigen sind. Da Straßenmessungen mangels Reproduzierbarkeit für gezielte Untersuchungen nur bedingt geeignet sind, werden Methoden zur reproduzierbaren Bestimmung des instationären Windgeräuschs entwickelt. Hierzu zählen quasistationäre Simulationsverfahren auf Basis von stationären Akustikmessungen im Windkanal und Strömungsmessungen auf der Straße sowie aktive Böengeneratoren. In diesem Beitrag werden die Methoden genutzt, um das instationäre Windgeräusch der Entstehung nach zu unterteilen und zu analysieren. Unterschieden werden Anteile aus der Turbulenz der Anströmung und aus fahrzeugerregter Turbulenz. Letztere wird durch die Geometrie des Fahrzeugs erregt, auch bei stationärer Anströmung. Mit steigender Modulationsfrequenz im Windgeräusch werden ein anteilig sinkender Einfluss der Anströmturbulenz und dementsprechend ein steigender Einfluss der fahrzeugerregten Turbulenz gefunden. Die jeweilige Bedeutung der Anteile für das Geräuschempfinden im Fahrzeug wird in einem weiteren Schritt untersucht.

Steevens, Stefan

• Laboruntersuchungen zur Entwicklung prognostischer Geräuschemissionsansätze an einer hybriden Freileitung
  S. Möllenbeck, B. Schröder, J. Wulff, S. Steevens, P. Sames and A. Lingenau
[Abstract]

Im Zuge der Energiewende muss das bestehende Höchstspannungs-Übertragungsnetz neue Aufgaben übernehmen. Dazu gehört auch der Energietransport über lange Distanzen. Dabei bietet die Übertragung mit Gleichstrom Vorteile. Um Neu- oder Umbaumaßnahmen so effizient wie möglich zu gestalten, kann ein Gleichstromkreis parallel zur bestehenden Drehstromübertragung auf einem Mast geführt werden. Bei solchen hybriden Anordnungen gibt es elektrische Kopplungseffekte zwischen den Systemen. Diese können sich über die elektrische Randfeldstärke an den Leiterseilen auf die Entwicklung von Koronaentladungen auswirken und damit die Geräuschemissionen beeinflussen. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von akustischen Untersuchungen in Laborversuchen zu hybriden Anordnungen dargestellt. Dabei wird sowohl die Beaufschlagung eines Wechselspannungssystems mit einer Gleichspannung (”DC-Offset”) als auch die eines Gleichspannungssystems mit einer Wechselspannung (”AC-Ripple”) betrachtet. Die Stärke dieser Einkopplungen wird aus Berechnungen zu einer geplanten hybriden Freileitung hergeleitet. Sich hieraus ergebende Modifikationen der Geräuschemissionen im Vergleich zur reinen Gleich- bzw. Wechselspannungsbeanspruchung werden dargestellt. Auf Basis der Erkenntnisse werden Empfehlungen für ein entsprechendes Berechnungsmodell für die Bestimmung der längenbezogenen Schallleistungen und Beurteilungspegel nach TA Lärm abgegeben.

• Laboruntersuchungen zur Bewertung der Geräuschminderung durch verschiedene Leiterseiltechnologien für Höchstspannungsfreileitungen
  B. Schröder, S. Möllenbeck, A. Gravelmann, S. Steevens, P. Sames, A. Lingenau, O. Pischler and U. Schichler
[Abstract]

In diesem Beitrag werden verschiedene Möglichkeiten dargestellt, um die Schallemissionen durch Koronageräusche an Leiterseilen von Höchstspannungsfreileitungen zu mindern.

Wahrnehmbare Geräusche an Freileitungen können in seltenen Fällen bei entsprechenden Witterungsbedingungen durch sogenannte Koronaentladungen auftreten. Grund hierfür sind die an Höchstspannungsfreileitungen vorhandenen elektrischen Felder. Während die elektrische Feldstärke am Boden einige Kilovolt pro Meter beträgt, nimmt sie in Richtung der Leiterseile bis auf einige Kilovolt pro Zentimeter an deren Oberfläche zu. Bestehen nun zusätzlich Unebenheiten an der Oberfläche der Leiter (Wassertropfen, Beschädigungen, Schmutzteilchen etc.), so können diese in deren Nähe das elektrische Feld zusätzlich erhöhen. Erreicht die Feldstärke einen bestimmten Schwellenwert, kommt es in bis zu einigen cm Entfernung zur Leiterseiloberfläche zu Entladungen, die sich durch ein Knistern und bedingt durch Ionenbewegungen gelegentlich auch als Brummen bemerkbar machen.

Im Laborversuch werden verschiedene technische Lösungen zur Minderung der Geräuschentwicklung mit Hilfe akustischer Messungen bewertet. Hierbei werden insbesondere verschiedene Oberflächenbehandlungen zur Veränderung des Benetzungsverhaltens, eine Vergrößerung des Leiterseildurchmessers zur Verringerung der elektrischen Randfeldstärke und der Einsatz eines verkleinerten Bündeldurchmessers betrachtet.

Steffens, Henning

• Dynamische binaurale Auralisierung von Klassenraumakustik - Einfluss der Quellenrichtcharakteristik
  A. Budnik, H. Steffens, S.D. Ewert, S. van de Par and M. Blau
[Abstract]

In einer vorherigen Studie von Blau et al. (2018) wurde gezeigt, dass eine typische Klassenraumsituation durch dynamische, binaurale Auralisierung (im Originalraum mit Kopfhörer) nahezu identisch zu einer Originaldarbietung (über Lautsprecher im Raum) nachgebildet werden kann. Die besten Ergebnisse konnten dabei für Auralisierungen mit gemessenen, binauralen Raumimpulsantworten (BRIRs) erzielt werden, während Abstriche bei simulierten BRIRs zu konstatieren waren. Aufgrund der Rückmeldungen der Studienteilnehmer wurde vermutet, dass die Simulation der BRIRs verbessert werden könnte, wenn anstelle der in Blau et al. (2018) angenommenen, omnidirektionalen Richtcharakteristik der Quellen, die tatsächliche Richtcharakteristik verwendet wird. Zur Überprüfung dieser Vermutung wurde eine Probandenstudie mit 20 Teilnehmern durchgeführt. Diese sollten in einem Hörexperiment die Übereinstimmung zwischen binauraler Auralisierung und Lautsprecherdarbietung hinsichtlich fünf verschiedener Attribute (Halligkeit, Quellbreite, Quelldistanz, Schallquellenrichtung, Gesamteindruck) für sechs verschiedene BRIR-Sätze (ein Satz gemessene Kunstkopf-BRIRs, fünf Sätze simulierte BRIRs) bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Berücksichtigung der Quellenrichtcharakteristik zu einer besseren Bewertung als bei angenommener Omnidirektionalität führt.

Steidle, Laurin

• Geometrical Evaluation of Methods to approximate Interaural Time Differences by Broadband Delays
  L. Steidle and R. Baumgartner
[Abstract]

Interaural time differences (ITDs) constitute a prominent cue for the perceived lateralization of a sound source. Naturally occurring ITDs are slightly dispersive. However, psychoacoustic studies revealed that such natural ITDs may be indistinguishable from broadband delays that allow for more efficient implementations of virtual auditory displays. Consequently, numerous methods evaluating interaural cross-correlation, onset thresholding, or interaural group delay have been proposed to estimate the broadband delay best approximating natural ITDs. A recent study evaluated those estimators against listeners lateralization responses. Here, we extended this line of research by examining the geometrical consistency of proposed estimation methods by applying them to head-related transfer functions (HRTFs) of spherical heads for which the time of arrival can be determined analytically. With this procedure, we tested the estimators at various signal-to-noise ratios (SNRs) and used binaural stimuli to compare the estimates of standard approaches with predictions from a computational model including an approximation of the auditory periphery. Overall, approaches based on interaural cross-correlation, especially when applied on signal envelopes, turned out to be generally most consistent with analytic geometric considerations and to be least affected by both additive and convolutional noise.

Stein, Jonas

• Akustische Resonatoren für Ultraschall in Luft
  T. Merkel, J. Harpain, N. Gorenflo and J. Stein
[Abstract]

Ein abgeschlossenes Luftvolumen, welches durch einen Verbindungskanal mit der umgebenden Luft korrespondiert, bildet einen akustischen Resonator mit einer ausgeprägten Resonanzfrequenz. Wenn eine akustische Welle mit hoher Amplitude zur Anregung einwirkt, lassen sich in Öffnungsnähe Luftbewegungen beobachten, die zu einem gerichteten Massestrom führen können. Um eine technische Nutzung zu ermöglichen, ist es wünschenswert, die Resonanzfrequenz in den Ultraschallbereich zu verschieben, damit die anregenden Schallwellen durch Menschen nicht wahrnehmbar sind. Aufbauend auf Untersuchungen an Resonatoren im einstelligen Kilohertzbereich erfolgt eine Skalierung zu nichthörbaren Frequenzen. Die damit verbundene Verkleinerung der Resonatoren erfordert besondere Herausforderungen bei der Bestimmung der akustischen und fluidischen Eigenschaften. Zum Einsatz kommt ein extra dafür entwickeltes Impedanzmessrohr für den Ultraschallbereich. Weitere zu lösende Probleme bestehen bezüglich der Anregung der Resonatoren im Ultraschallbereich, der reproduzierbaren Fertigung von Resonatoren gleicher Eigenschaften sowie der Messung der Fluidbewegung an den Öffnungen. Aufgrund der sehr kleinen Geometrien ist ein Einsatz von Hitzdraht-Anemometern nicht geeignet, so dass als Alternative thermografische Messmethoden angewendet werden müssen. Unterstützt werden die Untersuchungen durch numerische Simulationen auf Grundlage der linearen Wellenakustik sowie durch fluiddynamische Berechnungen auf der Basis der Navier-Stokes-Gleichung.

• Berechnung von Luftströmungen an Helmholtzresonatoren bei Resonanzfrequenzen
  N. Gorenflo, T. Merkel and J. Stein
[Abstract]

Es werden numerische Ergebnisse präsentiert, die die Luftströmung am Hals eines Helmholtzresonators beschreiben, welche bei Anregung durch eine einfallende Schallwelle mit einer Frequenz nahe der Resonanzfrequenz des Resonators entsteht. Es werden sowohl Berechnungen auf Grundlage der linearen Wellenakustik als auch fluiddynamische Berechnungen auf der Basis der Navier-Stokes-Gleichung vorgestellt. Als Anfangsbedingung für den fluiddynamischen Fall wird die wellenakustische Lösung für einen festen Zeitpunkt genommen. Bei kleiner Amplitude der einfallenden Welle sind die sich aus dem Navier-Stokes-Ansatz ergebenden nichtlinearen Effekte gering, so dass sich hier die zeitliche Periodizität der wellenakustischen Lösung wiederfindet. Dieser Sachverhalt ermöglicht eine Beurteilung der Qualität der Navier-Stokes-Lösungen. Ziel der Untersuchungen ist die fluiddynamische Berechnung der Strömung am Resonatorhals bei großer Amplitude der einfallenden Welle, insbesondere die Ermittlung des Unterschieds zwischen dem Einström- und dem Ausströmvorgang.

Stein, Lewin

• Optimized Sound Field Generation in the Time Domain - Validation for Source Arrays in 2D
  M. Lemke, F. Straube, L. Stein and S. Weinzierl
[Abstract]

Line Source Arrays (LSAs) are used for sound reinforcement aiming at the synthesis of homogeneous sound fields for the whole audio bandwidth. The deployed loudspeaker cabinets are rigged with different tilt angles and/or electronically controlled. The determination of the optimal geometric arrangement and electronic drive is an ill-posed inverse problem. In a preceding contribution, we introduced an adjoint-based approach for sound reinforcement problems in the time domain.

By defining a target sound field within an objective function the method allows the optimization of acoustic sources also considering a base flow or thermal stratification. It is based on the Euler equations and the corresponding adjoint which are solved by means of computational aeroacoustic (CAA) techniques. Both, appropriate driving functions and appropriate positions of the sources for the synthesis of a desired sound field can be determined.

We will present new validation examples with several loudspeakers for a typical straight and a typical circular two-dimensional loudspeaker array setup. It will be shown that pre-specified driving functions - amplitudes and phases - can be regained using the adjoint-based method.

Steinmann, Ulrike

• Ortsaufgelöstes haptisches Feedback für Touch-Displays
  M. Simon, S. Wöckel and U. Steinmann
[Abstract]

Touch-Displays sind etablierte Mensch-Maschine-Interfaces, denen es aufgrund von fehlendem haptischen Feedback auf den üblicherweise glatten Oberflächen (Glas, Kunststoff) aber teilweise noch an Akzeptanz mangelt. Die vorgestellte Arbeit verfolgt die Realisierung einer kostengünstigen Lösung zur Integration von fühlbarer Rückkopplung mittels Körperschallwellen. Als methodischer Ansatz dient die Zeitumkehr akustischer Wellen, die im Gegensatz zu konventionellen Methoden (z.B. Unwucht-Motor) eine ortsaufgelöste Nutzerinteraktion ermöglicht. Der Fokussierungsprozess ist dabei nicht auf ein Signal oder eine Position (lokal) begrenzt und unterstützt somit ”Multi-Touch”. Praxisrelevant und gegenwärtig nicht zufriedenstellend gelöst sind u.a. die Realisierung und Zuverlässigkeit von hoher Auflösung, starkem Kontrastverhältnis und das Vermeiden von Knotenlinien (Bereiche mit vermindertem Effekt).

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Simulation, Optimierung und Realisierung von ortsaufgelöstem haptischen Feedback unter Verwendung gebräuchlicher Transducer. Mit dem Ziel der Integration in Touch-Geräte verschiedener Baugröße sollen Aussagen zur Parametrierung getroffen werden, die eine hohe Auflösung und Dynamik sowie ein hohes Kontrastverhältnis im Fokuspunkt sicherstellen. Im Hinblick auf eine biomechanisch maximale Rückwirkung wurden verschiedene Strategien zur Anzahl und räumlichen Anordnung der Schallwandler, Signalformen zur Kalibrierung von Zielpositionen (time forward) und optimale Signallängen bei Re-Emittierung (time reverse) analysiert. Weitere Schwerpunkte bilden das Generieren simultaner Feedbacks (≥ 2) und Vermeidung unerwünschter Störimpulse außerhalb der Fokuspunkte.

Stemplinger, Anselm

• Membranlose optische Mikrofone – Schallmessung mittels differentieller Interferometrie
  M. Hoffmann, A. Stemplinger, D. Amplatz and A.W. Koch
[Abstract]

Membranlose optische Mikrofone (MeoM) werden durch den technischen Fortschritt in der Halbleiter-Technologie immer attraktiver, da zum einen wichtige elektrische Komponenten rauschärmer werden und zum anderen die Kosten der Bauteile und der Lichtquellen abnehmen.

MeoMs weisen gegenüber klassischen Membranmikrofonen den Vorteil auf, dass die Frequenzbandbreite nur von der Auswerteelektronik abhängt. Da der Messaufbau statisch ist, entfällt zudem die Rückwirkung einer Membran auf das Schallfeld.

Schallwellen können als Schwankungen in der Dichte der Luft aufgefasst werden. Die Dichte verhält sich proportional zum Brechungsindex der Luft. Mittels unterschiedlicher interferometrischer Aufbauten sowie einer speziell konzipierten elektrischen Verstärkerschaltung lassen sich Schwankungen im Brechungsindex, d.h. Schallwellen messen.

Starke Schwankungen des Arbeitspunktes des interferometrischen Aufbaus aufgrund von Druck- und Temperaturdrifts führten während der Laborversuche zu starken Schwankungen in der Empfindlichkeit des Messsystems. Diese konnten jedoch mittels eines Zweistrahlaufbaus in erster Näherung kompensiert werden, sodass Schallmessungen mit einer konstanten Systemempfindlichkeit erfolgen konnten.

Es werden neben den aktuellen Forschungsergebnissen potentielle Einsatzfelder für MeoMs sowie der Einsatz von differentieller Schallmesstechnik diskutiert.

• Kammfilterverhalten bei differentiellen akustischen Messungen mittels eines membranlosen optischen Mikrofons
  A. Stemplinger, D. Amplatz, M. Hoffmann and A.W. Koch
[Abstract]

Neue Anforderungen in der akustischen Messtechnik führen zur Entwicklung von rückwirkungsfreien Mikrofonen, die auf der interferometrischen Optik basieren. Untersucht wird das Übertragungsverhalten eines membranlosen optischen Mikrofons (MeoM) in einer Michelson-Konfiguration. Dafür wird das Prinzip einer differentiellen Messmethode theoretisch betrachtet und mittels Simulationen validiert. In besonderem Fokus steht der geometrische Aufbau des Systems, dessen Auswirkungen sowohl im Zeit- als auch Spektralbereich zu charakteristischen Eigenschaften führen. Die Ergebnisse werden mit Messungen an einem realen Aufbau verglichen. Die Strahlarme eines modifizierten Michelson-Aufbaus liegen parallel auf einer horizontalen Ebene. Ein Schallimpuls führt zu einer Intensitätsschwankung im Interferometer, wenn dieser durch einen Strahlarm hindurchtritt. Im Messsignal erkennt man den Durchtritt anhand eines Impulses für jeden Strahlarm. Aufgrund des differentiellen Verhaltens des Interferometers sind die Impulse im Messsignal entgegengerichtet. Treffen die Wellenfronten zu unterschiedlichen Zeitpunkten auf die Strahlen, so sind beide Impulse um den Laufzeitunterschied verschoben. Das Verhalten ist charakterisiert durch eine spektrale Übertragungsfunktion mit periodischen Überhöhungen und Einbrüchen in der Amplitude. Diese Periodizität konnte theoretisch sowie in Simulation und Messung reproduziert werden. Sie gleicht in ihrer Form der Kennlinie eines Kammfilters. Durch die Kenntnis der Auswirkungen des geometrischen Aufbaus auf das Übertragungsverhalten ergibt sich die Möglichkeit, das MeoM auf das zu messende Frequenzspektrum abzustimmen.

Stephenson, Uwe

• „Weinberg“ contra „Schuhkarton“ – Wie hängt der Seitenschallgrad vom Grundriss-Typ eines Konzertsaales ab?
  U. Stephenson
[Abstract]

Neben der Nachhallzeit ist der Seitenschallgrad S der wichtigste raumakustische Parameter für Konzertsäle. Naturgemäß hängt er vor allem vom Verlauf der Seitenwände (der ”Primärform”) ab. Aller Erfahrung nach scheinen deshalb Rechteck-Räume die besten Konzertsäle zu sein, Trapezräume sind ungünstig und Zentralräume (mit dem Orchester etwa in der Mitte) noch ungünstiger. In letzter Zeit werden von Architekten ”Weinberg”-artige Säle bevorzugt, Zentralräume, in denen ”Zwischenmauern” bzw. eine Terrassierung den Seitenschallgrad erhöhen sollen. Eine zentrale Frage ist, ob man dadurch im Mittel jemals Seitenschallgrade wie im ”Schuhkarton” erreichen kann. S ist definiert als das Verhältnis der ”frühen” ”seitlich” eintreffenden Energie zur ”frühen” Energie, wobei ”früh” heißt: bis 80ms verzögert und ”seitlich” durch einen cosinus-Faktor ausgedrückt wird. Näherungsweise genügt deshalb unter Umständen eine 2-dimensionale Betrachtung bzw. eine 2D-Schallteilchen-Simulation. Dabei werden variiert: Grundriss-Typen, Raumproportionen, Schallquellenposition und Streugrad oder Substrukturierung der Wände. Um die Gründe für Änderungen verstehen zu können, werden auch geometrische Überlegungen mit periodisch angeordneten Publikumsbereichen (”Nischen”) und Spiegelquellen angestellt. Die Ergebnisse werden als farbige Landkarten mit Mittelwerten präsentiert.

Stirnat, Claudia

• Concept for the Investigation of perceived Spaciousness in Music and Film
  C. Stirnat
[Abstract]

Sound fields are preferred when spaciousness is perceived. Many studies have been investigated spaciousness in rooms such as concert halls. In media science, audition has often been neglected while focussing on the visual aspect. This research project will investigate the role of music in audio-visual contexts such as films in respect of perceived spaciousness in one or more scenarios. Therefore, a concept for psychoacoustic experiments will be presented by introducing perception tests and measurements for objective comparison. It is expected that music will have an impact on the perception so that a film excerpt will be rated more spacious with music. In addition, the kind of music (e.g. instrumentation, number of instruments) will have an influence as well. Sound designers, film music composers, researchers and engineers will benefit from these results by getting a better understanding of how to compose music and how to use audio signals in an audio-visual context to yield a spacious experience.

Stirnemann, Alfred

• The PIRATE: An anthropometric earPlug with exchangeable microphones for individual reliable acquisition of Transfer functions at the ear canal entrance
  F. Denk, F. Brinkmann, A. Stirnemann and B. Kollmeier
[Abstract]

Measurements of Head-Related Transfer Functions and Headphone Transfer Functions require positioning a microphone at the (conventionally blocked) ear canal entrance. The common approach is to modify foam earplugs or silicone domes that are easily inserted into different ears to accommodate a microphone. However, the soft tissue results in a poorly defined fit in the individual ear, as well as a poor stability and repeatability between insertions. The best option would be individually made earplugs, which are, however, expensive and tedious to make. We present an open design of anthropometric earplugs for measurements at the blocked ear canal entrance that provide a deep, tight and reproducible fit in virtually all human ears. The outer shape is available in 5 sizes and was designed based on the statistical analysis of several hundred ear canal scans. The earplug design includes a recess to accommodate a MEMS microphone. Thus, the same microphone can be conveniently used in different earplugs without losing any accuracy, and the microphone can be removed for calibration. The 3D models are made freely available. From these, the earplugs can be 3D printed in silicone with only minor manual working steps necessary.

Stoltenberg, Arne

• Experiment zur Wasserschall-Messkörper-Kopplung
  A. Stoltenberg and I. Schäfer
[Abstract]

Eine auf dem Meeresboden abgelegte Masse erhöht lokal die Dichte des Bodens. Dadurch ergeben sich andere Schwingungseigenschaften des meist als quasiflüssig angenommenen Sediments. Um diese Auswirkungen auf das Gesamtsystem Masse - Sediment zu untersuchen, wurde ein skaliertes Modellexperiment für den Wassertank der WTD 71 entworfen.

Bei akustischer Anregung wird der Körperschall von Körpern gleicher Form aber verschiedener Dichten auf der simulierten Bodenoberfläche angeregt und ihre Antwortschwingung auf dem Sediment erfasst. Die Körperschallschwingungen werden mit den Vorhersagen von Formeln zur Amplitudenabschwächung als Funktion der Dichten und Geometrien der beteiligten Körper verglichen, um diese Vorhersagen zu verifizieren.

Strasser, Ewald

• On the Effect of an Expected Auditory Task on the Performance of an ongoing Task
  E. Strasser, C. Thiel and S. van de Par
[Abstract]

Die Effekte geteilter Aufmerksamkeit (divided attention) sind wichtig für das Verständnis des Cocktailparty Phänomens. Eine noch unbeantwortete Frage stellt der zeitliche Verlauf dar, in dem sich geteilte Aufmerksamkeit auf die akustische Wahrnehmung auswirkt. Es wäre denkbar, dass bereits die Antizipation eines wichtigen Reizes die Bearbeitung der aktuellen Aufgabe beeinflusst. Um diese Frage anzugehen, verwenden wir ein sequentielles Versuchsparadima mit zwei unterschiedlichen Aufgaben (dual task). Die erste Aufgabe ist es, für eine Reihe an auditiv präsentierten Zahlen zu beurteilen ob die eben gehörte Zahl mit der gerade zuvor präsentierten Zahl übereinstimmt (1- Back). Die zweite Aufgabe ist es, am Ende der Präsentation der Zahlen ein einzelnes Wort zu hören und zu beurteilen ob das Wort ein belebtes oder unbelebtes Objekt beschreibt. Als Referenz für die Leistung bei dieser Aufgabenstellung werden Durchgänge verwendet bei denen nur Zahlen bearbeitet werden. Wir können zeigen, dass sowohl geteilte Aufmerksamkeit, als auch die zeitliche Distanz zur antizipierten zweiten Aufgabe einen Einfluss auf die Reaktionszeit haben mit der die Zahlenaufgaben bearbeitet werden. Wir argumentieren, dass der Effekt einer antizipierten Verlagerung der Aufmerksamkeit besonders negative Konsequenzen für Personen mit eingeschränkter Hörfähigkeit hat. Zusätzlich wurde Eye-Tracking durchgeführt und die pupillometrischen Ergebnisse werden ergänzend diskutiert.

Straube, Florian

• Optimized Sound Field Generation in the Time Domain - Validation for Source Arrays in 2D
  M. Lemke, F. Straube, L. Stein and S. Weinzierl
[Abstract]

Line Source Arrays (LSAs) are used for sound reinforcement aiming at the synthesis of homogeneous sound fields for the whole audio bandwidth. The deployed loudspeaker cabinets are rigged with different tilt angles and/or electronically controlled. The determination of the optimal geometric arrangement and electronic drive is an ill-posed inverse problem. In a preceding contribution, we introduced an adjoint-based approach for sound reinforcement problems in the time domain.

By defining a target sound field within an objective function the method allows the optimization of acoustic sources also considering a base flow or thermal stratification. It is based on the Euler equations and the corresponding adjoint which are solved by means of computational aeroacoustic (CAA) techniques. Both, appropriate driving functions and appropriate positions of the sources for the synthesis of a desired sound field can be determined.

We will present new validation examples with several loudspeakers for a typical straight and a typical circular two-dimensional loudspeaker array setup. It will be shown that pre-specified driving functions - amplitudes and phases - can be regained using the adjoint-based method.

Strigari, Fabio

• Verkehrsträgerübergreifende Lärmkumulation in komplexen Situationen
  M. Chudalla, F. Strigari, S. Eggers and F. Heidebrunn
[Abstract]

Das ”Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur” (BMVI) hat zur Bearbeitung von behördenübergreifenden Aufgabenstellungen das ”BMVI Expertennetzwerk” gegründet. Im Schwerpunktthema 5 des Themenfeldes 2 ”Verkehr und Infrastruktur umweltgerecht gestalten” bearbeiten Vertreter der zuständigen Behörden für den Straßen-, Schienen-, Luft- und Wasserstraßenverkehr das Thema ”Lärmkumulation in komplexen Situationen”.

Die Ergebnisse aus den ersten Arbeitspaketen des Ende 2017 gestarteten Forschungsprojekts, welches von der Lärmkontor GmbH durchgeführt wird, werden vorgestellt. In einer nationalen und internationalen Literaturstudie werden Regelwerke zur Berechnung von Schallimmissionspegeln und Methoden zur Kumulierung verschiedener Geräuschquellen betrachtet. Diese werden an einem exemplarischen Testgebiet miteinander verglichen und die Ergebnisse werden diskutiert.

Zur Identifikation typischer Kumulierungssituationen wurden Lärmaktionspläne ausgewertet und es fließen auch Erfahrungen aus dem Betreuerkreis des Forschungsprojektes mit ein. Es wurden auf dieser Grundlage sowie anhand einer Modellstadt unterschiedliche Überlagerungssituationen modelliert und in den folgenden Arbeitspaketen als Ergebnis für den praxisnahen Vergleich von verschiedenen Bewertungsmethoden herangezogen.

Sukowski, Helga

• „Unter Lärm arbeiten“: Auswertung der Fragen zu Lärm und Geräuschen bei der Arbeit im Rahmen der BIBB/BAuA-Erwerbstätigenbefragung 2018
  H. Sukowski and L. Hünefeld
[Abstract]

Die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) und das Bundesinstitut für Berufsbildung (BIBB) führen in regelmäßigen Abständen gemeinsam die umfangreiche BIBB/BAuA-Erwerbstätigenbefragung mittels Telefoninterviews durch. Diese Befragung ist eine repräsentative wiederholte Querschnittserhebung mit vielfältigen Informationen zur Arbeitssituation von Erwerbstätigen ab 15 Jahren, die mindestens 10 Stunden pro Woche einer bezahlten Tätigkeit nachgehen. Mit der Erhebung von 2018 liegt aktuell die siebte Welle dieser Befragung vor (N=20012, 45% Frauen). Die Befragung umfasste insgesamt 370 Fragen, beispielsweise zu den Themenbereichen aktuelle Berufstätigkeit, Arbeitsbedingungen und Gesundheit. Der Themenbereich ”Arbeitsbedingungen” beinhaltete u. a. fünf Fragen zum Arbeiten unter Lärm und unter störenden Geräuschen. Neben der Auftretenshäufigkeit dieser Arbeitsbedingungen und der Belastung durch diese Bedingungen wurden auch die Quellen für Geräuschbelastungen erhoben. Für diesen Beitrag werden speziell die Fragen zum Lärm bzw. zu störenden Geräuschen weitergehend ausgewertet. Die Ergebnisse werden dabei auch differenziert für unterschiedliche Branchen, Anspruchsniveaus der Tätigkeit sowie unterschiedliche Altersgruppen dargestellt. Der umfangreiche Datensatz bietet zudem die Möglichkeit, diese Ergebnisse in Verbindung mit anderen Fragen auszuwerten, die im Zusammenhang mit erlebten Beeinträchtigungen durch Lärm oder Geräusche am Arbeitsplatz stehen können. So wird beispielsweise der Zusammenhang mit Ergebnissen zu ”Störungen und Unterbrechungen bei der Arbeit” sowie zu ”Hilfe und Unterstützung von Kollegen/Vorgesetzten” betrachtet.

Sultani, Hoshang

• Identifikation von kohärenten Strömungsstrukturen und die hydroakustische Schallabstrahlung eines nabenlosen Propellers
  M. Hieke, H. Sultani, F.-H. Wurm and O. von Estorff
[Abstract]

Neben Nabenpropellern etablieren sich zunehmend auch nabenlose Propeller für maritime Anwendungen. Insbesondere durch ihre kompakte Bauweise eröffnen diese Antriebssysteme neue Möglichkeiten zur Integration in Schiffen, AUV’s oder auch ROV’s als Hauptantrieb oder zur Positionsstabilisierung. Systematische Untersuchungen bezüglich der Topologie der instationären Nachlaufströmung und der daraus resultierenden Schallabstrahlung nabenloser Propeller existieren bislang noch nicht. Im Rahmen eines DFG-Verbundvorhabens zwischen der Universität Rostock und der Technischen Universität Hamburg werden die Hydromechanik und die Hydroakustik eines nabenlosen Propellers mit numerischen und experimentellen Methoden untersucht. Für die Berechnung der Strömungsfelder wird eine Variation der Detached Eddy Simulation (DES), die Stress Blended Eddy Simualtion (SBES), verwendet. Die Validierung DES erfolgt mittels experimenteller Daten für die integralen Leistungskennzahlen, Wanddruckfluktuationen und Schalldrücke. Die Auswertung der transienten DES Ergebnisse beinhalten die Analyse zeitgemittelter Druck- und Geschwindigkeitsfelder, der Korrelationen der Schwankungsgrößen sowie punktueller Frequenzanalysen. Für eine tieferführende Analyse wurde die Proper Orthogonal Decomposition Methode (POD) auf die transienten Druckfelder angewendet. Hierdurch können Rückschlüsse auf die kohärenten Strömungsstrukturen und die hydroakustische Schallabstrahlung gezogen werden. Die Berechnung der hydroakustischen Schallabstrahlung erfolgt durch den DFG-Projektpartner auf Basis der transienten Druck- und Geschwindigkeitsfelder der DES Simulation.

• Hydroakustische Untersuchung eines Schaufelprofils in einem nabenlosen Propellersystem basierend auf dem EIF-Verfahren und der MLS-Methode
  H. Sultani, M. Hieke, O. von Estorff and F.-H. Wurm
[Abstract]

Nabenlose Propeller induzieren sowohl aus strömungsmechanischen als auch aus konstruktiven Gründen im Vergleich zu klassischen Propellerantrieben eine wesentlich geringere Schallabstrahlung. Eines der Strömungsphänomene, die für die Gesamtschallemission des Propellersystems verantwortlich sind, ist die Interaktion der Strömung mit dem Schaufelprofil. Im Sinne einer ersten Erforschung des Gesamtsystems erfolgt in diesem Beitrag eine Untersuchung des strömungsinduzierten Schalls eines Schaufelprofils in einem nabenlosen Propellersystem. Die Berechnung der Akustik erfolgt dabei mit dem sogenannten ”Expansion about Incompressible Flow” (EIF) - Ansatz nach Hardin und Pope beziehungsweise Shen und Sørensen. Dieser stellt ein hybrides Verfahren dar und gehört der Gruppe der ”hydrodynamic/acoustic splitting” (HAS) - Ansätze an. Zur räumlichen Diskretisierung der EIF- Gleichungen wird die ”Moving-Least-Squares” (MLS) - Approximation nach Lancaster und Salkauskas herangezogen. Die MLS-Methode verspricht besonders vorteilhafte Eigenschaften im Zusammenhang mit unstrukturierten Netzen. Zur Simulation des Strömungsschalls wird die Finite-Volumen Simulationssoftware OpenFOAM® eingesetzt. Die Ergebnisse einer zweidimensionalen Akustiksimulation des Schaufelprofils, basierend auf dreidimensionale Strömungssimulationsdaten, werden vorgestellt und analysiert. Hierbei wird auf die Besonderheiten gegenüber der Umströmung von isoliert-betrachteten Schaufelprofilen eingegangen. Untersucht werden auch die Unterschiede, die sich bei der Anwendung der MLS-Methode im Vergleich zu den Standardinterpolationsmethoden aus OpenFOAM® ergeben. Abschließend findet ein erster Vergleich der Simulationsergebnisse mit Messdaten anhand eines Kreuzleistungsspektrums statt.

Sun, Xiaodong

• Uncertainty quantification analysis for torsional vibration of crankshaft based on generalized polynomial chaos expansion
  X. Sun, K. Sepahvand, J. Liu and S. Marburg
[Abstract]

Torsional vibration is the main vibration form of crankshaft in power machine, which directly affects the operational reliability of power machine, especially for the case when some parameters are undetermined. In order to calculate the risk and improve the operational reliability efficiently, some of uncertainties have to be taking in account for a reliable analysis. In this research, a non-sampling probabilistic method based on generalized polynomial chaos (gPC) expansion is employed to torsional vibration analysis of crankshaft with uncertain geometrical and material parameters. At first, a probabilistic model of uncertainties is constructed using gPC to describe random parameters and to predict variabilities in torsional vibration response. The gPC expansion possessing random orthogonal basis is served as uncertain dynamic responses, while the calculation of the polynomial coefficients for uncertain parameters by using various procedures, e.g. Galerkin projection, collocation method, and moment method is presented. Then a comprehensive error and accuracy analysis of the method is discussed for various random variables and random processes compared with the exact solution or/and Monte Carlo simulations. In addition, the impact of parameter uncertainties on the torsional vibration of crankshaft is also investigated.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Tapken, Ulf

• Unsicherheiten der Schallleistungsbestimmung mittels Radialmodenanalyse in Strömungskanälen
  T. Gensch, M. Behn, M. Spitalny and U. Tapken
[Abstract]

Aufgrund der hohen Nebenstromverhältnisse bei modernen Flugzeugtriebwerken dominieren insbesondere beim Landeanflug die Fantöne die Geräuschemission. Deren modale Struktur zu kennen, ist essentiell für die Konzeption leiserer Triebwerke. Die Radialmodenanalyse tonaler Schallfeldkomponenten ist eine etablierte Methode, um die von Turbomaschinen abgestrahlte Schallleistung in Strömungskanälen zu bestimmen. Mit einem inversen Ansatz werden die Amplituden der modalen Schallfeldkomponenten anhand eines Schallausbreitungsmodells ermittelt. Akustische, aerodynamische und geometrische Parameter stellen Eingangsgrößen dieses Modells dar. Der Einfluss zufälliger Schwankungen der Eingangsgrößen, wie z.B. der Blattfolgefrequenz aufgrund von Drehzahlschwankungen, auf die Unsicherheit der ermittelten Schallleistung ist dabei häufig unbekannt. Die vorliegende Arbeit beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Gesamtunsicherheit der berechneten Schallleistung und untersucht die jeweiligen Beiträge der Unsicherheiten der Eingangsgrößen. Dafür werden analytisch hergeleitete Fehlerfortpflanzungsempfindlichkeiten herangezogen. Der Einfluss der verschiedenen Eingangsgrößen wird anhand einiger Beispiele diskutiert.

• Experimental study of noise generation due to flow through perforated plates
  L. Coutinho Caldas, M. Behn and U. Tapken
[Abstract]

In an upcoming study the mechanisms of fan noise generation due to inhomogeneous inflow conditions shall be investigated. A known approach to create specific non-homogeneous velocity profiles in the intake duct is the utilization of perforated plates with heterogeneous hole sizes and geometric distribution. It was used so far for the investigation of aerodynamic effects at rotors, but the question is, whether it can also be applied to the planned acoustic measurements. An obvious concern is that the flow-induced noise of the perforated plates may mask the fan noise. Thus the noise emission of different plates is experimentally assessed in a flow duct test facility. Different flow speeds from Mach 0.05 up to 0.3 are adjusted. Acoustic spectra measured for different plate geometries are compared. The broadband noise content is mainly caused by the multiple jets and can be associated with the estimated flow velocity through the holes. An excitation of strong tones is observed for few configurations and requires further explanation.

Tapolczai, Péter

• Simulation framework for detecting and tracking moving sound sources using acoustical beamforming methods
  P. Tapolczai, P. Fiala, G. Firtha and P. Rucz
[Abstract]

Microphone arrays and beamforming procedures enable the localization of sound sources and are used in a great number of industrial applications. Remote sound sources can be localized by creating an acoustical image of the spatial distribution of the source strength. Acoustical focusing can also be implemented in order to get a high-gain directed antenna and hence attain the filtered signal of selected sources. Application to moving sound sources involve a number of challenges, such as taking the effect of the Doppler-shift into account, or to apply the acoustical focusing with a time-varying focal point.

In this contribution a simulation framework for the detection and tracking of moving sources is introduced. It is shown that in case of moving sources, source localization and acoustical focusing can be implemented in a feedback loop to enhance the quality of the detection. The object oriented simulator is capable of evaluating the sound field of arbitrary moving sound sources and contains implementations of various beamforming methods for acoustical imaging and source localization. The reconstruction of the trajectory of the moving source is supplemented by a nonlinear Kalman filter. Tracking of a small unmanned aerial vehicle is demonstrated as an example application.

Tchorz, Jürgen

• Acoustic Scene Classification with Hilbert-Huang Transform Features
  J. Tchorz
[Abstract]

The Hilbert-Huang transform breaks down non-stationary and nonlinear signals into a finite number of components. These components are called intrinsic mode functions (IMF) which form a complete and nearly orthogonal basis for the original signal. Subsequent Hilbert transforms yield the instantaneous frequencies of the IMF. The distributions and short-term fluctuations of these instantaneous frequencies are partially non-overlapping in different acoustic scenes. This finding is exploited for automatic scene classification. A feature set based on instantaneous frequencies is described. A long short-term memory deep neural network is trained using those features computed from the development data set of the DCASE 2018 acoustic scene classification challenge (Task 1B). The data set contains in total 28 hours of audio recorded in 10 different urban scenes such as ”airport” or ”shopping mall”. The classification rates are compared to those achieved with standard log mel-band energy and amplitude modulation spectrogram (AMS) features, using the same classifier, as well as to the results of the DCASE 2018 challenge baseline system.

Techen, Holger

• In Situ Messung von Fassadenoberflächen im Stadtraum mit einem mobilen Fassadenlabor
  J. Krimm and H. Techen
[Abstract]

Im Rahmen des Projektes ”Transformationseffekte von akustischen Fassaden” wurde an fünf verschiedenen Orten im Stadtraum von Frankfurt am Main ein mobiles Fassadenlabor aufgebaut. Das Labor verfügte über eine Testfläche von 12,5 m2 . In das Fassadentestlabor wurden sechs verschiedene Fassadentypologien eingebaut. Ziel des Forschungsprojektes war die akustische Qualität von Fassaden innerhalb des Stadtraumes mit den vor Ort vorhandenen Lärmquellen zu bestimmen. Hierzu wurde ein Mess- und Auswertungsprocedere entwickelt das Verkehrslärm als Eingangsquelle für die Messungen nutzt. Parallel zu der Entwicklung des Mess- und Auswerteverfahrens wurden mit Herstellern von Fassadensystemen neue Fassadenoberflächen mit einer optimierten akustischen Wirkung entwickelt. Die Ergebnisse der Auswertungen zeigen nicht nur die Materialeigenschaften der Testfassaden, sondern auch die den Bezug zum Ort der Aufstellung und den dort vorhandenen Lärmquellen.

Tepe, Ali

• Untersuchung des Abstrahlverhaltens strukturierter Bleche
  A.-S. Henke, A. Tepe and E. Sarradj
[Abstract]

Stahlbleche sind auf Grund ihrer einfachen Fertigung und vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten unentbehrlich in Bereichen wie dem Maschinen- und Fahrzeugbau oder der Architektur. Durch das Einbringen von Strukturen kann die Steifigkeit von Stahlplatten erhöht werden. So kann bei einem geringeren Materialeinsatz gleichbleibenden statischen Ansprüchen genügt werden. Eine derartige Umformung führt jedoch auch zu einem veränderten akustischen Verhalten von strukturierten Blechen gegenüber glatten Blechen. Im Rahmen einer Studie an der BTU Cottbus-Senftenberg zum akustischen Verhalten hexagonal wabenstrukturierter Stahlbleche wurde das Abstrahlverhalten dieser Bleche untersucht. Dazu wurden im Fensterprüfstand der TU Berlin experimentell die abgestrahlte Schallleistung sowie die Schwingschnelle von mit einem Shaker angeregten Blechen ermittelt. Aus den so gewonnenen Daten wurde das Abstrahlmaß berechnet. Der Beitrag zeigt das Verfahren und veranschaulicht die Ergebnisse vergleichend für glatte und hexagonal strukturierte Bleche. Dabei wird im Besonderen auf den Einfluss der Strukturierung auf das Abstrahlmaß der Stahlbleche eingegangen.

Thakkar, Tanvi

• Comparisons of Pitch-Matching Methods to Predict Interaural Mismatch in Cochlear-Implant Users
  S.R. Anderson, T. Thakkar, A. Kan and R.Y. Litovsky
[Abstract]

Bilateral cochlear implant (CI) users often experience interaural mismatch in place-of-stimulation which can limit sensitivity to spatial cues. There is no efficient way of estimating the degree of interaural mismatch. Changes in place-of-stimulation are associated with change in pitch for CI users. Therefore, our laboratory uses two pitch-matching methods to estimate interaural mismatch: pitch magnitude estimation (PME) and direct pitch comparison (DPC). PME involves rating pitch from 1 (lowest) to 100 (highest) for even numbered electrodes in each ear. DPC involves comparing the pitch of one electrode against six electrodes in the opposite ear. DPC is thought to provide more accurate predictions of matched place-of-stimulation electrodes, but is relatively slow because interaural pairs are chosen one at a time. PME is a much faster, global estimate of the relative difference of interaural electrodes, but it is uncertain whether PME can predict the same interaural pairs as DPC. Here, we predict DPC estimates from PME results using regression techniques. Results suggest PME may be an efficient tool for creating clinical maps for matched place-of-stimulation across the ears, potentially increasing sensitivity to spatial cues.

Work supported by NIH-NIDCD R01-DC003083 to RYL, NIH-NIDCD R03-DC015321 to AK, and NIH-NICHD U54HD090256 to the Waisman Center.

Thiel, Christian

• Störeffektunterdrückung in 2D-Messdaten mittels DiscoGAN
  S. Johannesmann, D. Springer, C. Thiel and B. Henning
[Abstract]

Zur zerstörungsfreien Materialparameterbestimmung können auf akustischen Wellenleitern basierende Verfahren verwendet werden Breitbandige zeit- und ortsaufgelöste Signale, die mittels Laser-Anregung an plattenförmigen Messmedien aufgenommen werden, können mittels zweidimensionaler Fouriertransformation der Signalmatrix zu einer frequenz- und wellenzahlabhängigen Abbildung verarbeitet werden, in der die ausbreitungsfähigen Moden als Grate sichtbar werden (Dispersionsabbildung). Solch eine Dispersionsabbildung kann zum Abgleich von berechneten Dispersionsdiagrammen dienen, um im inversen Verfahren auf die Materialparameter der Probe zu schließen. Dafür ist es jedoch notwendig, dass die messtechnisch erzeugte Dispersionsabbildung möglichst wenige Störeffekte enthält. Daher soll in diesem Beitrag ein Discover Cross Domain Generative Adversarial Network (DiscoGAN) zur Störeffektunterdrückungen in Dispersionsabbildungen genutzt werden. DiscoGANs werden z.B. in der Bildverarbeitung verwendet, um Beziehungen zwischen zwei Domänen, wie hier simulativ erzeugten Abbildungen und messtechnisch erzeugten Abbildungen, zu erkennen. Für dessen Anwendung werden zunächst berechnete Dispersionsdiagramme in eine synthetische Dispersionsabbildung überführt. Anschließend wird eine mathematische Abbildung von messtechnisch erzeugten störeffektbehafteten Dispersionsabbildungen zu einer synthetisch erzeugten Dispersionsabbildung gelernt. Dies ermöglicht einerseits messtechnisch erzeugte Dispersionsabbildungen in den störungsfreien Raum der simulativ erzeugten Dispersionsabbildungen näherungsweise übertragen werden, was eine Störeffektunterdrückung zur Folge hat.

Thiel, Christiane

• On the Effect of an Expected Auditory Task on the Performance of an ongoing Task
  E. Strasser, C. Thiel and S. van de Par
[Abstract]

Die Effekte geteilter Aufmerksamkeit (divided attention) sind wichtig für das Verständnis des Cocktailparty Phänomens. Eine noch unbeantwortete Frage stellt der zeitliche Verlauf dar, in dem sich geteilte Aufmerksamkeit auf die akustische Wahrnehmung auswirkt. Es wäre denkbar, dass bereits die Antizipation eines wichtigen Reizes die Bearbeitung der aktuellen Aufgabe beeinflusst. Um diese Frage anzugehen, verwenden wir ein sequentielles Versuchsparadima mit zwei unterschiedlichen Aufgaben (dual task). Die erste Aufgabe ist es, für eine Reihe an auditiv präsentierten Zahlen zu beurteilen ob die eben gehörte Zahl mit der gerade zuvor präsentierten Zahl übereinstimmt (1- Back). Die zweite Aufgabe ist es, am Ende der Präsentation der Zahlen ein einzelnes Wort zu hören und zu beurteilen ob das Wort ein belebtes oder unbelebtes Objekt beschreibt. Als Referenz für die Leistung bei dieser Aufgabenstellung werden Durchgänge verwendet bei denen nur Zahlen bearbeitet werden. Wir können zeigen, dass sowohl geteilte Aufmerksamkeit, als auch die zeitliche Distanz zur antizipierten zweiten Aufgabe einen Einfluss auf die Reaktionszeit haben mit der die Zahlenaufgaben bearbeitet werden. Wir argumentieren, dass der Effekt einer antizipierten Verlagerung der Aufmerksamkeit besonders negative Konsequenzen für Personen mit eingeschränkter Hörfähigkeit hat. Zusätzlich wurde Eye-Tracking durchgeführt und die pupillometrischen Ergebnisse werden ergänzend diskutiert.

Thieling, Lars

• Metrics for the Evaluation of Audio Quality
  M. Schäfer, L. Thieling and L. Vollmer
[Abstract]

The reliability and the performance of an instrumental assessment method for audio systems hinges on the choice of appropriate metrics that quantify the quality of the system in a hearing-adequate manner. The presented approach for instrumental assessment of audio systems is based on binaural recordings of real music signals as well as measurement signals. The music signals were also used for auditory assessment of audio systems in earlier contributions.

Recently, research results revealed that the perceived overall quality of an audio system can be predicted to a high degree from three attributes: timbre, distortions and immersiveness. Besides a common preprocessing, each attribute requires specific analyses. For example, the analyses for distortions are not based on any binaural cues while these are of paramount importance for assessing immersiveness.

This contribution presents an overview of the assessment system along with an explicit description of analyses with their resulting metrics that are the foundation of the instrumental quality prediction. It describes the relation between the metrics and the quality perception, and makes a comparison with auditory results.

Thomann, Felix

• Jazz-Glocke: Sound Design, Strukturoptimierung und Guss
  M. Scholz, F. Thomann, L. Moheit, T. Greß, W. Volk and S. Marburg
[Abstract]

Sound Design wird mit der Entwicklung neuartiger Produkte und Technologien ohne gesellschaftlich gefestigten und akzeptierten Klangcharakter zunehmend wichtiger. Als Beispiel dafür wird häufig die Umstellung von Verbrennungs- auf Elektromotoren, die damit einhergehende Gestaltungsfreiheit und die wiederum einschränkende Nutzergewohnheit besprochen. Sound Design kann in Zukunft noch verstärkt dazu beitragen, Produkte hinsichtlich der Erwartungshaltung der Kunden zu optimieren oder innovative Sounds zu kreieren, die mit Gewohnheiten brechen. Unzulässige Modellannahmen und Abweichungen zwischen dem Modell und dem fertigen Produkt etwa durch Fertigungsungenauigkeiten führen zur Veränderung des gestalteten Klangs.

Der Prozess von Sound Design über die Erstellung eines Modells, dessen entsprechenden Auslegung, bis hin zur Produktion und Evaluation des fertigen Produkts wird am Beispiel einer Glocke komplett durchlaufen. Als Ziel-Design wird ein Klang mit Jazz-typischen Eigenschaften ausgewählt, der mit der Erwartungshaltung an den Klang einer Glocke brechen soll. Das Modell der Glocke wird auf den Zielklang hin optimiert und hinsichtlich des Gusses simulativ ausgelegt. In additiv gefertigten Sandformen werden vier Glocken, zwei im steigenden und zwei im fallenden Schwerkraftgießverfahren, gegossen. Diese werden akustisch und geometrisch vermessen und sowohl miteinander, als auch mit dem Modell verglichen. Bei allen vier Glocken werden starke Abweichungen festgestellt, was unterstreicht, wie sensitiv die Akustik auf Modell- und Fertigungsungenauigkeiten reagiert.

Thomsen, Jeffrey

• Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch – Teil 1: Schienenmodelle
  I. Richter, J. Thomsen, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Rollgeräusche sind eine dominante Schallquelle bei der Betrachtung von Schienenlärm. Um die Mechanismen bei der Rollgeräuschentstehung besser zu verstehen, werden zwei Schienenmodelle, welche die Grundlage zweier Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch bilden, validiert und verglichen. Es wird untersucht, ob und inwiefern das Schienenmodell von Nordborg, welches auf der Balkentheorie des Euler-Bernoulli-Balken basiert und das Thompson/Wu-Modell, dem ein Timoschenko-Balken zugrunde liegt, Unterschiede bei einer Punktkraftanregung aufweisen. Die Validierung wird anhand der Track Decay Rate durchgeführt. Beim Vergleich wird zusätzlich die Punktrezeptanz als Vergleichsgröße herangezogen. Es kann gezeigt werden, dass die Verschiedenheit der Balkenmodelle keinen Einfluss auf die Punktrezeptanzen hat, wohingegen Unterschiede in der Track Decay Rate signifikant sind. Weitere Untersuchungen zeigen, dass diese Unterschiede für verschiedene Parameterkonstellationen kleiner werden, was u.a. auf Eigenschaften des Schienenmodells von Nordborg zurückzuführen ist. Bei der Validierung liegt die Track Decay Rate des Thompson/Wu-Modells deutlich näher an den Messwerten.

• Zeitbereichsmodelle für das Rad-Schiene-Rollgeräusch – Teil 2: Kontaktmodelle
  J. Thomsen, I. Richter, K. Stampka and E. Sarradj
[Abstract]

Rollgeräusche sind eine dominante Schallquelle bei der Betrachtung von Schienenlärm. Um die Mechanismen bei der Rollgeräuschentstehung besser zu verstehen, werden zwei verschiedene Zeitbereichsmodelle von Nordborg und Thompson/Wu miteinander verglichen und mit Messwerten validiert. Im Gegensatz zu Modellen im Frequenzbereich ermöglichen Zeitbereichsmodelle, auch parametrische Anregungen wie periodische Schwellenlagerung oder Schienenrauheit und Nichtlinearitäten bei der Simulation zu berücksichtigen. Unterschiede zwischen den beiden Modellen finden sich u.a. in der verwendeten Balkentheorie für die Schiene und der Modellierung des Rades. Zum Vergleich der Modelle miteinander werden die Kontaktkraftverläufe und -spektren sowie Beschleunigungsdichtespektren (BDS) bei der simulierten Zugvorbeifahrt zu Hilfe genommen. Es wird gezeigt, dass die Annahme, ob das Rad starr oder elastisch ist, bedeutende Einflüsse auf das BDS hat. Des weiteren wird eine Betrachtung über verschieden starke Schienenrauheiten durchgeführt. Abschließend werden die BDS mit einem Messdatensatz verglichen und Unterschiede anhand der zuvor erlangten Erkenntnisse versucht zu erklären.

Tietze, Thomas

• Analyse der Veränderungen von Schall und Schwingungen in einem mehrjährigen U-Bahn Betrieb
  T. Tietze, H. Töll, T. Hauser and G. Achs
[Abstract]

In einer Zusammenarbeit mit den Wiener Linien werden seit Juni 2016 Dauermessanlagen zur Erfassung von Schwingungen und Luftschall aus dem U- Bahn Verkehr betrieben. Die Motivation für die Errichtung von 4 Luftschallmessstellen und 9 Messstellen zur Aufzeichnung der Schwingungsemissionen war die Untersuchung der Einflüsse von gummigefederten Radsätzen in Gegenüberstellung mit kostengünstigeren Monoblockrädern. Ziel war die Bestimmung etwaiger negativer Auswirkungen hinsichtlich Schall und Schwingungen. An außerhalb des Tunnels gelegenen Monitoringstellen wurden zusätzlich Wetterstationen betrieben, um Feuchtigkeit, Temperatur und Windgeschwindigkeit sowie Windrichtung während der Überfahrt zu erfassen. Aufgrund der Fülle an Messdaten können weitere statistische Auswertungen, wie z.B. das Schwingungsverhalten der Schiene aufgrund von Abnutzung sowie Veränderungen der Schallpegel aufgrund von Zugwartungen durchgeführt werden. Die Datensätze von täglich rund 2000 Zugsüberfahrten können weiters mit Luftfeuchtigkeit und Temperatur korreliert werden, um so eine differenzierte Betrachtung während unterschiedlicher Wetterkonstellationen zu geben.

Töll, Hanno

• Analyse der Veränderungen von Schall und Schwingungen in einem mehrjährigen U-Bahn Betrieb
  T. Tietze, H. Töll, T. Hauser and G. Achs
[Abstract]

In einer Zusammenarbeit mit den Wiener Linien werden seit Juni 2016 Dauermessanlagen zur Erfassung von Schwingungen und Luftschall aus dem U- Bahn Verkehr betrieben. Die Motivation für die Errichtung von 4 Luftschallmessstellen und 9 Messstellen zur Aufzeichnung der Schwingungsemissionen war die Untersuchung der Einflüsse von gummigefederten Radsätzen in Gegenüberstellung mit kostengünstigeren Monoblockrädern. Ziel war die Bestimmung etwaiger negativer Auswirkungen hinsichtlich Schall und Schwingungen. An außerhalb des Tunnels gelegenen Monitoringstellen wurden zusätzlich Wetterstationen betrieben, um Feuchtigkeit, Temperatur und Windgeschwindigkeit sowie Windrichtung während der Überfahrt zu erfassen. Aufgrund der Fülle an Messdaten können weitere statistische Auswertungen, wie z.B. das Schwingungsverhalten der Schiene aufgrund von Abnutzung sowie Veränderungen der Schallpegel aufgrund von Zugwartungen durchgeführt werden. Die Datensätze von täglich rund 2000 Zugsüberfahrten können weiters mit Luftfeuchtigkeit und Temperatur korreliert werden, um so eine differenzierte Betrachtung während unterschiedlicher Wetterkonstellationen zu geben.

Töpken, Stephan

• Quantifizierung der Unangenehmheit von Ventilatorgeräuschen als präferenzäquivalenter Pegel
  S. Töpken and S. van de Par
[Abstract]

In einer Vorgängerstudie der Autoren wurde eine große Bandbreite von Ventilatorgeräusche in Hörexperimenten mit einem semantischen Differential bewertet. Basierend auf zwei Faktorenanalysen ergaben sich sechs Wahrnehmungsdimensionen und fünf Geräuschgruppen wobei sich die Gruppen der angenehmen und der unangenehmen Geräusche hauptsächlich hinsichtlich der ersten drei Wahrnehmungsdimensionen unterschieden. Es zeigten sich auch deutliche Unterschiede in den spezifischen Lautheiten für die verschiedenen Geräuschgruppen obwohl alle getesteten Geräusche bei dem gleichen A-bewerteten Pegel von 55 dB(A) dargeboten wurden. Um die so gewonnenen Erkenntnisse auf Geräusche mit unterschiedlichen Pegeln übertragen zu können, wurden in der aktuellen Studie für typische Geräusche der drei wichtigsten Geräuschgruppen lautheits- und präferenzäquivalente Pegel gegenüber einem Referenzgeräusch in separaten Hörexperimenten gemessen. Es zeigt sich, dass die Gruppe der unangenehmen Ventilatorgeräusche gegenüber der Gruppe der angenehmen Geräusche im Median um insgesamt 10 dB im Pegel reduziert werden muss, um gleich präferiert zu werden. Für die die Geräusche aus der Gruppe der unangenehmen Geräusche ergeben sich darüber hinaus Pegelunterschiede zwischen dem lautheits- und dem präferenzäquivalenten Pegel von bis zu 8 dB. Für die anderen Geräuschgruppen ist dieser Unterschied deutlich kleiner.

Tornow, Michael

• Analysis of the influence of different room acoustics on acoustic emotion features and emotion recognition performance
  J. Höbel-Müller, I. Siegert, R. Heinemann, A.F. Requardt, M. Tornow and A. Wendemuth
[Abstract]

Bei der automatischen Erkennung von Emotionen aus Sprache ist darauf zu achten, dass ähnliche Trainings- und Testbedingungen vorherrschen. Andernfalls kann die Erkennungsleistung von Emotionen aus Sprache erheblich abnehmen. Wesentliche Einflussfaktoren stellen Anwendungsdomäne, Sprechertypen sowie Übertragungskanal und Raumakustik dar. In dieser Arbeit wird auf die Raumakustik als wesentlicher Faktor bei der Erkennung von Emotion aus Sprache fokussiert. Bisherige Studien haben sich auf bestimmte Sprachmerkmale beschränkt oder gebündelte Merkmalsgruppen verglichen. Die aktuelle Studie zielt darauf ab, ein nachvollziehbares Experimentaldesign zu schaffen, das es erlaubt sowohl den Einfluss verschiedener Raumakustiken auf Sprachmerkmale als auch den daraus folgenden Einfluss auf die Erkennungsleistung zu untersuchen.

Grundlage für die Studie ist der Benchmarkdatensatz EMODB, der in einem Probandenraum, in einem modernen und einem älteren Hörsaal sowie in einem Treppenhaus an verschiedensten Positionen aufgenommen wurde. Weiterhin wurden die Räume akustisch vermessen und die raumakustischen Maße T30, EDT, C50 und D50 erfasst. Als Referenzaufnahme gilt eine mit dem gleichen Equipment aufgenommene Version in einer Schalldämmkabine. Ergebnisse statistischer Analysen gängiger Sprachmerkmale wurden mit den akustischen Vermessungen in Beziehung gesetzt. Durch anschließende Erkennungsexperimente wurde untersucht, welche Merkmalsveränderung den größten Einbruch in der Erkennungsleistung zeigt, und auf welche Raumakustiken dies zurückgeführt werden kann.

Treichel, Julia

• Entwicklung eines Konzeptes zur Gesamtlärmbewertung
  J. Treichel
[Abstract]

Die Bevölkerung ist einer Vielzahl von Lärmquellen ausgesetzt, wobei die Bürgerinnen und Bürger häufig von unterschiedlichen Quellen gleichzeitig belastet werden. So sind rund 40 Millionen Menschen in Deutschland von zwei oder mehr Quellenarten betroffen. Es ist daher naheliegend, eine Gesamtlärmbewertung vorzunehmen. Dementsprechend zielen sowohl der Koalitionsvertrag der Parteien der Bundesregierung als auch die EU-Umgebungslärmrichtlinie auf eine solche Bewertung ab. Mit der VDI 3722-2 ist ein Schritt in diese Richtung erfolgt: In der Richtlinie werden Substitutionsverfahren zur einheitlichen Bewertung unterschiedlicher Verkehrsarten bezüglich Belästigung und Schlafstörungen angegeben. Die Grundlagen für eine fundierte Beurteilung einer Gesamtlärmproblematik müssen dennoch deutlich erweitert werden. Hierzu wird ein Finanzierungsmodell für Maßnahmen bei einer Gesamtlärmbetrachtung und die rechtliche Umsetzung vorgestellt. So soll die Erstellung von Lärmkarten und -aktionsplänen unterstützt und die Planungs- und Rechtssicherheit bei Genehmigungsverfahren verbessert werden.

Troge, Jan

• Minderung der akustischen Wirksamkeit von Schalldämpfersystemen durch Körperschallausbreitung
  C. Schulze, P. Lindner, J. Hübelt, M. Ruhnau, J. Troge, T. Georgi and D. Levermann
[Abstract]

Zur Reduzierung des Entwicklungsrisikos bei der Auslegung von Schalldämpfern werden möglichst genaue Auslegungs- und Berechnungswerkzeuge benötigt. Einen wichtigen begrenzenden Faktor stellt hierbei die Übertragung von Körperschall über die Schalldämpferbauteile dar, die bisher ausschließlich durch Sicherheitsbeaufschlagungen berücksichtigt wird. Nun wurde ein neues Berechnungsverfahren geschaffen, das den Körperschalleinfluss auf die Luftschalldämpfung eines Schalldämpfers analytisch beschreiben kann. Dabei kommt ein SEA-Modell (statistische Energieanalyse) zum Einsatz. Die dafür erforderlichen Modellparameter wurden aus den für den Körperschall bedeutsamen Eigenschaften der Schalldämpferbauteile abgeleitet. Im Beitrag werden Ergebnisse zur Validierung der Berechnungsmethodik an Schalldämpfern in Modell- und Originalgröße präsentiert. Insbesondere wird die Gesamtschalldämpfung eines Schiffsschalldämpfers prognostiziert auf Basis der direkt am Motorprüfstand gemessenen Luftschallleistung und Körperschallleistung. Abschließend erfolgt der Vergleich der Durchgangsdämpfung des Schiffsschalldämpfers mit Messergebnissen, die in situ am Abgassystem eines Schiffs ermittelt wurden.

Troll, Agostino

• Charakterisierung von Körperschallquellen mit flächigem Kontakt zum Bauwerk
  J. Amann, A. Troll and L. Weber
[Abstract]

Für Sanitärinstallationen gelten strenge bauaufsichtliche Schallschutzanforderungen. Daher lassen viele Sanitärhersteller die Geräuschentwicklung ihrer Produkte vorab in einem bauakustischen Prüfstand testen. Allerdings beschränken sich die Untersuchungen in Deutschland fast ausschließlich auf Gebäude in Massivbauweise. Für den Leichtbau liegen demgegenüber bislang kaum Messdaten vor. Aus diesem Grund wurden vom Fraunhofer Institut für Bauphysik im Rahmen eines vom BBSR geförderten Forschungsvorhabens Untersuchungen dazu durchgeführt.

Ziel der Untersuchungen war es, am Beispiel von Holzbalkendecken genaueren Einblick in die Einleitung und Übertragung von Körperschall durch Sanitärobjekte im Leichtbau zu gewinnen und daraus - wenn möglich - ein einfaches Verfahren zur überschlägigen Prognose des resultierenden Installations-Schallpegels abzuleiten. Einen zentralen Bestandteil der durchgeführten Untersuchungen bildete die Charakterisierung der vorhandenen Quellen, bei denen es sich (wie z. B. bei den betrachteten Duschwannen und bodenebenen Duschflächen) überwiegend um Installationen mit flächigem Kontakt zum Bauwerk handelte.

Bei Flächenquellen stellt die Bestimmung der maßgebenden akustischen Eigenschaften - im vorliegenden Fall der komplexen Admittanz und der freien Schnelle - eine erhebliche messtechnische Herausforderung dar. Es wird ein Ansatz zur Quellencharakterisierung vorgestellt, der einerseits auf Messungen der Schnelle mit einem Laser-Vibrometer und andererseits auf dem Vergleich der unter definierten baulichen Bedingungen gemessenen Körperschallleistung beruht.

• Charakterisierung der Geräuschentwicklung einer Wärmepumpe
  A. Troll and T. Gindre
[Abstract]

Um den Energieverbrauch und den CO2-Ausstoß im Gebäudesektor zu senken wurden Wärmepumpen vielfach als eine zentrale Technologie identifiziert. Insbesondere Wärmepumpen, die Außenluft als Wärmequelle verwenden, werden aufgrund der Verfügbarkeit und der geringeren Kosten in Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen. Hierbei ist vor allem im urbanen Raum die Lärmbelastung ein Hindernis, was die Marktdurchdringung erschwert. Daher sind zwingend Maßnahmen zur akustischen Optimierung erforderlich. Um geeignete Methoden für industrielle Entwicklungsvorhaben anwendbar zu machen, wurde das vom BMWi geförderte Projekt WAMS (Wärmepumpen - Akustik und Mehrquellensysteme) vom Fraunhofer IBP und ISE initiiert. Es werden Ergebnisse aus Messungen an einer Wärmepumpe bei definierten Betriebs- und Umgebungsbedingungen vorgestellt.

Tsokaktsidis, Dimitrios Ernst

• Ermittlung äquivalenter Betriebskräfte an einem Lenkgetriebe mittels Komponentenbasierter Transferpfadanalyse in-situ
  C. Grünert, D.E. Tsokaktsidis, S. Marburg and J. Hübelt
[Abstract]

Scope of this thesis is the application of the component based transfer path analysis (TPA) on a vehicle steering gear system to derive equivalent forces for the purpose of source characterization. To avoid the efforts of disassembling the source structure from the receiver, which come along in the classical TPA approach, the component based TPA can be measured in-situ on the complete vehicle. Benefit of the applied method is the determination of independent forces. Thus the result is free of any feedback of the surrounding receiver structure and can be, on the one hand, obtained from any installation and, on the other hand, used for virtual acoustic prototyping. In the first step the main contribution paths are identified by a classical TPA approach. The second part of this work splits into a principal test to validate the described method, and tests on a vehicle as well as on a testbed to derive independent operational forces from the steering gear under load.

• Äquivalente Kräfte und deren numerische Verwendung im Gesamtfahrzeugkontext
  D.E. Tsokaktsidis, C. Grünert and S. Marburg
[Abstract]

Der Produktentstehungsprozess von Fahrzeugkomponenten enthält einen beachtlichen Anteil an experimentellen Untersuchungen. Vor dem Hintergrund der Kosten- und Zeitersparnis wird dieser reduziert. Abhängig von dem zu betrachtenden Frequenzbereich, der Komplexität und den Systemgrenzen werden verschiedene numerische Bewertungsmethoden eingesetzt. Zur Systemmodellierung haben sich in der Automobilindustrie die Mehrkörpersimulation, die Methode der finiten Elemente, die Randelementmethode und die Statistische Energieanalyse etabliert. Beim Übergang vom Realsystem auf das Modell werden Annahmen getroffen. Diese führen zu einer notwendigen, versuchsseitigen Modellvalidierung sowie zu Abweichungen zwischen Simulationsergebnissen und Realität. Hinzu kommt die oft schwierige Interpretation der Berechnungsergebnisse. Betrachtet man die Vielschichtigkeit der NVH-Vorausberechnung (Noise, Vibration, Harshness) ist eine frequenzunabhängige Prognosemöglichkeit wünschenswert. Um Eingangsgrößen für die Simulation zu schaffen, wurde eine komponentenbasierte Transferpfadanalyse am Gesamtfahrzeug durchgeführt. Zur Validierung dient ein Hardware-in-the-Loop-Ansatz. Es wird diskutiert, wie sich die in-situ ermittelten, äquivalenten Kräfte im industriellen Umfeld verwenden lassen.

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Ueberle, Friedrich

• Schallimmissionsmessungen an Windenergieanlagen mit einer akustischen Kamera zum Aufbau einer Geräuschdatenbank
  S. Mellert, D. Rokita and F. Ueberle
[Abstract]

Auf der Suche nach bestimmten Geräuschen bieten unterschiedliche Geräuschdatenbanken Abhilfe. Vor allem alltägliche Geräusche und Situationen lassen sich in solchen Datenbanken wiederfinden. Andere Geräusche wie z.B. aus dem Bereich der Windenergie sind jedoch kaum vorhanden. Deshalb werden Geräusche von Windenergieanlagen (WEA) in der Praxis meistens künstlich erzeugt. Dahinter stehen komplexe Modelle, die die Realität zwar sehr gut nachahmen, aber nicht vollständig wiederspiegeln. Um diese Lücke an realen Aufnahmen von WEA zu schließen, werden im Forschungsprojekt X-Eptance Impulse unter anderem Schallimmissionsmessungen mit einer akustischen Kamera in unterschiedlichen Windparks durchgeführt. Aus den gewonnenen Rohdaten können neben den eigentlichen Geräuschen der WEA auch für die jeweiligen Anlagentypen spezifische Signaturen ermittelt werden. Bisher wurde eine erste Messkampagne für einen Anlagentyp in zwei Windparks durchgeführt. Die Analyse dieser Messungen haben zu ersten visuellen Indikatoren geführt, die in Anlehnung an den MPEG-7 Standard in eine Geräuschsignatur umgewandelt werden sollen. Dabei sind in die Gestaltung der Signatur auch Umgebungsbedingungen eingeflossen, die das Geräusch einer WEA mit beeinflussen. Die aktuell noch manuell durchgeführte Analyse der Daten soll zu einem späteren Zeitpunkt automatisch in einem Hadoop-Cluster vorgenommen werden. Dieser Cluster übernimmt dabei auch die Funktion der Datenbank.

• Soundwalk in der Lehre - Vom Messen zum bewussten Wahrnehmen von Geräuschen
  D. Rokita, F. Ueberle and S. Mellert
[Abstract]

In der Lehre der Akustik stehen klassischerweise physikalische Zusammenhänge und objektive Messmethoden im Fokus. An der HAW Hamburg wird seit dem Sommersemester 2018 das Curriculum zusätzlich durch einen Soundwalk ergänzt. Dabei werden von den Studierenden auf einer Strecke, die ihnen vom täglichen Weg zum Campus bekannt ist, 14 Stationen angesteuert. An jeder dieser Stationen ordnen die Studierenden ihre Höreindrücke verschiedenen Adjektiven zu. Zusätzlich werden die dominanten Geräuschquellen in absteigender Reihenfolge, sowie Gedanken und Assoziationen zur aktuellen Station notiert. Ein Mitglied der Gruppe trägt ein Messgerät zur Aufzeichnung des Schalldruckpegels. Im Anschluss an den Soundwalk findet ein Gespräch statt, in dem die individuellen Höreindrücke ausgetauscht werden. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Studierenden durch den Soundwalk am eigenen Leib die Diskrepanz zwischen objektiven physikalischen Messwerten und ihrer subjektiven Wahrnehmung erleben. Viele Studierende waren überrascht welche Vielfalt an Geräuschen sie auf dem vertrauten Weg wahrgenommen haben. Außerdem werden Ergebnisse eines Soundwalks an einer kasachischen Hochschule vorgestellt. Hier ist besonders die unterschiedliche Bewertung durch einheimische Studierende und deutsche Gastdozenten interessant.

Ungerechts, Torsten

• Reproduction of Reverberation
  H.W. Gierlich, M. Schäfer, T. Ungerechts, B. Koppers, J. Reimes, S. Al Hares, C. Nelke and F. Kettler
[Abstract]

Many devices that employ microphones to pick up speech signals are used in a hands-free manner. This includes, e.g., phones in hands-free mode, group-audio terminals or smart speakers with speech recognition capabilities like Amazon Echo or Google Home. Since the distance between talker and device may range from centimeters up to meters, the microphone signals contain a significant amount of noise and reverberation. Testing of these devices requires a realistic reproduction of both the noise as well as the reverberation in a defined and reproducible manner. A background noise reproduction system is already available in ETSI TS 103 224 since 2014. An accompanying system for the reproduction of reverberation is described in the upcoming specification ETSI TS 103 557. This contribution presents the reproduction setup along with the necessary digital signal processing for a realistic reproduction of reverberant sound fields in a measurement chamber. A head and torso simulator is utilized in conjunction with an equalized eight-loudspeaker arrangement to add reverberation to arbitrary speech signals. The capabilities of the reproduction system are illustrated by a comparison of room acoustic parameters and measurements that were done with commercially available devices both in a reverberant room and in the corresponding reproduction.

Uppenkamp, Stefan

• Lautheit: Sone oder CU?
  F. Schmidt and S. Uppenkamp
[Abstract]

Bis heute herrscht keine Einigkeit darüber, wie Lautheit adäquat beurteilt werden soll. Es gibt zwei Lager, die entweder die Verhältnisskalierung oder die Kategorienskalierung befürworten. Es ist nicht klar, an welchem Maßstab die Güte dieser Skalierungsmethoden gemessen werden könnte. Einen Ausweg bietet möglicherweise die Untersuchung der Lautheit komplexer Stimuli wie Sprache oder Musik. Es wurde gezeigt, dass Sone-basierte Lautheitsmodelle die Lautheit von komplexen Stimuli nur fehlerhaft vorhersagen und sogar schlechter abschnitten als einfache Pegelmaße. Zwei Schwierigkeiten bleiben jedoch: 1) Anders als für die Sone-Skala gibt es bisher kein eigenständiges kategorial-basiertes Lautheitsmodell. 2) Welche Skalierungsmethode sollte verwendet werden, um nicht allein durch das Experiment eine der beiden Skalen zu bevorteilen? In dieser Studie wird eine Kategorienskala aus der Sone-Skala des Lautheitsmodells von Chalupper und Fastl (2002) abgeleitet. Mit dem Modell wird für beiden Skalen die veränderliche Lautheit eines Musikausschnittes von 20 s Dauer vorhergesagt. Diese Lautheitsvorhersagen werden mit neuronalen Lautheitskorrelaten aus dem EEG verglichen. Für beide Skalen ist eine neuronale Repräsentation nachweisbar. Dabei wird die Sone-Skala an einer früheren Stufe der Hörbahn abgebildet als die CU-Skala. Dies deutet auf eine Hierarchie in der neuronalen Lautheitsverarbeitung im Kortex hin, bei dem letztlich der sensorisch verarbeitete Reiz kategorisiert wird.

Uziel, Sebastian

• Nutzung der Hörbarmachung von Ultraschallsignalen zur (werkstofflichen) Zustandsbewertung von Maschinen- und Bauteilen
  N. Bader, P. Holstein, S. Uziel and T. Hutschenreuther
[Abstract]

In der Instandhaltung wird Ultraschall genutzt, um bestimmte Prozesse zu überwachen, die durch entsprechende physikalische Vorgänge im hochfrequenten Bereich entstehen. Beispiele sind turbulente Strömungsvorgänge (Lecks, Ventile), Reibungsprozesse (Bewertung von Schmierungsqualität), transiente Ereignisse (elektrische Entladungen, Mikrobruch). Ultraschall wird auch in vielen Produktionsprozessen auf charakteristische Weise erzeugt, so dass dies in vielen Fällen als Grundlage für ein effektives Condition Monitoring genutzt werden kann. Die dort verwendeten Maschinen und Anlagen, bzw. die Werkstoffe und Materialien erzeugen unter dynamischer Belastung Ultraschallemissionen, die für die Zustandsbewertung genutzt werden können. Die im Beitrag vorgestellten Systeme und Verfahren erzeugen neben der rein datentechnischen Aufbereitung des Ultraschalls während der Messung ein Audiosignal, das gewisse Charakteristika des originalen HF-Signals wiedergibt und so für die Korrelation der datentechnischen und subjektiven Interpretationen genutzt werden kann. Hierfür gibt es verschiedene Verfahren und industrielle Anwendungsszenarien. Im Beitrag wird die Aussagekraft der Audioausgabe von Ultraschallprüfgeräten sowohl datentechnisch als auch durch den Nutzer analysiert und bewertet.

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Valeske, Bernd

• Entwicklung einer akustischen Kamera für die zerstörungsfreie Prüfung im Ultraschallfrequenzbereich
  U. Rabe, A. Movahed, T. Waschkies, J. Presti, N. Dengiz, B. Valeske and O. Jäckel
[Abstract]

Bisherige akustische Kameras und Beamformingsysteme sind für den Bereich des Hör-schalls bis zu einer Frequenz von 20 kHz oder wenig mehr ausgelegt. Im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen der GFaI e.V., dem Fraunhofer IZFP und weiteren Indust-rie- und Forschungspartnern soll ein Beamformingsystem für den Ultraschallbereich für Frequenzen bis 500 kHz entwickelt werden, das im Gegensatz zu bislang existierenden Systemen mit aktiver Anregung auch rein passiv nutzbar ist. Ein solches System eröffnet völlig neue Anwendungsbereiche im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung von Kompo-nenten- und Bauteilen sowie für die Materialcharakterisierung, da viele technische Gerä-te und Systeme auch im Ultraschallbereich signifikante Schallemissionen aufweisen. Im Rahmen dieses Beitrags wird erläutert, wie die einzelnen Komponenten des Gesamtsys-tems, d.h. Sensoren, Elektronik und die Datenerfassung an den erweiterten Frequenz-bereich angepasst werden sollen. Im IZFP wurden in Form von Simulationen und mit Hilfe eines synthetischen Arrays Voruntersuchungen zum Beamforming im Ultraschall-bereich durchgeführt. Ferner wurden piezoelektrische Sensoren für das Ultraschall-Beamformingsystem konzipiert, aufgebaut und charakterisiert. Diese Ergebnisse werden vorgestellt.

van de Par, Steven

• Quantifizierung der Unangenehmheit von Ventilatorgeräuschen als präferenzäquivalenter Pegel
  S. Töpken and S. van de Par
[Abstract]

In einer Vorgängerstudie der Autoren wurde eine große Bandbreite von Ventilatorgeräusche in Hörexperimenten mit einem semantischen Differential bewertet. Basierend auf zwei Faktorenanalysen ergaben sich sechs Wahrnehmungsdimensionen und fünf Geräuschgruppen wobei sich die Gruppen der angenehmen und der unangenehmen Geräusche hauptsächlich hinsichtlich der ersten drei Wahrnehmungsdimensionen unterschieden. Es zeigten sich auch deutliche Unterschiede in den spezifischen Lautheiten für die verschiedenen Geräuschgruppen obwohl alle getesteten Geräusche bei dem gleichen A-bewerteten Pegel von 55 dB(A) dargeboten wurden. Um die so gewonnenen Erkenntnisse auf Geräusche mit unterschiedlichen Pegeln übertragen zu können, wurden in der aktuellen Studie für typische Geräusche der drei wichtigsten Geräuschgruppen lautheits- und präferenzäquivalente Pegel gegenüber einem Referenzgeräusch in separaten Hörexperimenten gemessen. Es zeigt sich, dass die Gruppe der unangenehmen Ventilatorgeräusche gegenüber der Gruppe der angenehmen Geräusche im Median um insgesamt 10 dB im Pegel reduziert werden muss, um gleich präferiert zu werden. Für die die Geräusche aus der Gruppe der unangenehmen Geräusche ergeben sich darüber hinaus Pegelunterschiede zwischen dem lautheits- und dem präferenzäquivalenten Pegel von bis zu 8 dB. Für die anderen Geräuschgruppen ist dieser Unterschied deutlich kleiner.

• Binaural Reproduction of Signals captured in a reverberant Room with a Virtual Artificial Head
  M. Fallahi, M. Hansen, S. Doclo, S. van de Par, D. Püschel and M. Blau
[Abstract]

As an alternative to conventional artificial heads, a microphone array-based filter-and-sum beamformer, referred to as Virtual Artificial Head (VAH), can be used to synthesize the directivity patterns of individual HRTFs (Rasumow et al. JAES 2017). Fallahi et al. (DAGA 2017/18) proposed to calculate the beamformer filter coefficients by solving a constrained optimization problem, i.e. by minimizing a narrowband least-squares cost function subject to constraints on the spectral magnitude synthesis error and the mean White Noise Gain. So far, this method has been evaluated only for simulated microphone arrays in free-field conditions. Results showed that, when choosing a proper array topology and appropriately defined constraints, the VAH perceptually outperforms classical artificial heads for music content in the horizontal plane (Fallahi et al. AES/Tokyo 2018) with regard to overall audio quality. In this contribution, real recordings were performed with a prototype VAH in a reverberant environment, where sensor noise and positional stability of the microphones come into play, and reflections from azimuths and elevations different from those of the source(s) are present. It is investigated to which extent the parameters and constraints within the optimization problem need to be modified in order to achieve a perceptually convincing binaural sound reproduction.

• Spektrale Prominenz beeinflusst die Ausgeprägtheit psychoakustischer Empfindungsgrößen
  A. Oetjen, A. Lamichhane, M.A. Khan and S. van de Par
[Abstract]

Die wahrgenommene Ausgeprägtheit vieler psychoakustischer Empfindungsgrößen wie z.B. Rauigkeit, Impulshaftigkeit oder Schwankungsstärke hängt neben bestimmten Signalparametern auch vom Schalldruckpegel ab. Dies wurde in bisherigen Studien mit synthetischen Schallen untersucht und es wurden Modellvorstellungen zur Quantifizierung dieser Abhängigkeit entwickelt. Bei realen Geräuschen treten diese psychoakustischen Signalparameter jedoch oft nicht spektral isoliert auf, sondern sind oft in einem bestimmten Frequenzband ausgeprägt. Eine kleine Pegeländerung eines solchen Frequenzbands relativ zum benachbarten Band kann sehr großen Einfluss auf die Ausgeprägtheit einer Empfindungsgröße im Gesamtgeräusch haben. In diesem Fall wird die Ausgeprägtheit der Empfindungsgröße deutlich stärker vom Schalldruckpegel beeinflusst als es die Versuche mit synthetischen Geräuschen nahelegen. In einer Reihe von Hörversuchen wurden beispielsweise Modulationen nur auf ein bestimmtes Frequenzband in einem rosa Rauschen aufgeprägt. In einem nächsten Schritt wurde dann der Pegel des Frequenzbands leicht verändert. Diese Änderung der spektralen Prominenz des modulierten Bereichs bewirkte eine große Änderung der Empfindungsstärke der untersuchten Größen. Dieser Effekt lässt sich in vergleichbarer Form auch bei Fahrzeug- und anderen Umweltgeräuschen beobachten. Verschiedene Ansätze zur Interpretation der Hörversuchsdaten werden gezeigt und diskutiert.

• On the Effect of an Expected Auditory Task on the Performance of an ongoing Task
  E. Strasser, C. Thiel and S. van de Par
[Abstract]

Die Effekte geteilter Aufmerksamkeit (divided attention) sind wichtig für das Verständnis des Cocktailparty Phänomens. Eine noch unbeantwortete Frage stellt der zeitliche Verlauf dar, in dem sich geteilte Aufmerksamkeit auf die akustische Wahrnehmung auswirkt. Es wäre denkbar, dass bereits die Antizipation eines wichtigen Reizes die Bearbeitung der aktuellen Aufgabe beeinflusst. Um diese Frage anzugehen, verwenden wir ein sequentielles Versuchsparadima mit zwei unterschiedlichen Aufgaben (dual task). Die erste Aufgabe ist es, für eine Reihe an auditiv präsentierten Zahlen zu beurteilen ob die eben gehörte Zahl mit der gerade zuvor präsentierten Zahl übereinstimmt (1- Back). Die zweite Aufgabe ist es, am Ende der Präsentation der Zahlen ein einzelnes Wort zu hören und zu beurteilen ob das Wort ein belebtes oder unbelebtes Objekt beschreibt. Als Referenz für die Leistung bei dieser Aufgabenstellung werden Durchgänge verwendet bei denen nur Zahlen bearbeitet werden. Wir können zeigen, dass sowohl geteilte Aufmerksamkeit, als auch die zeitliche Distanz zur antizipierten zweiten Aufgabe einen Einfluss auf die Reaktionszeit haben mit der die Zahlenaufgaben bearbeitet werden. Wir argumentieren, dass der Effekt einer antizipierten Verlagerung der Aufmerksamkeit besonders negative Konsequenzen für Personen mit eingeschränkter Hörfähigkeit hat. Zusätzlich wurde Eye-Tracking durchgeführt und die pupillometrischen Ergebnisse werden ergänzend diskutiert.

• Dynamische binaurale Auralisierung von Klassenraumakustik - Einfluss der Quellenrichtcharakteristik
  A. Budnik, H. Steffens, S.D. Ewert, S. van de Par and M. Blau
[Abstract]

In einer vorherigen Studie von Blau et al. (2018) wurde gezeigt, dass eine typische Klassenraumsituation durch dynamische, binaurale Auralisierung (im Originalraum mit Kopfhörer) nahezu identisch zu einer Originaldarbietung (über Lautsprecher im Raum) nachgebildet werden kann. Die besten Ergebnisse konnten dabei für Auralisierungen mit gemessenen, binauralen Raumimpulsantworten (BRIRs) erzielt werden, während Abstriche bei simulierten BRIRs zu konstatieren waren. Aufgrund der Rückmeldungen der Studienteilnehmer wurde vermutet, dass die Simulation der BRIRs verbessert werden könnte, wenn anstelle der in Blau et al. (2018) angenommenen, omnidirektionalen Richtcharakteristik der Quellen, die tatsächliche Richtcharakteristik verwendet wird. Zur Überprüfung dieser Vermutung wurde eine Probandenstudie mit 20 Teilnehmern durchgeführt. Diese sollten in einem Hörexperiment die Übereinstimmung zwischen binauraler Auralisierung und Lautsprecherdarbietung hinsichtlich fünf verschiedener Attribute (Halligkeit, Quellbreite, Quelldistanz, Schallquellenrichtung, Gesamteindruck) für sechs verschiedene BRIR-Sätze (ein Satz gemessene Kunstkopf-BRIRs, fünf Sätze simulierte BRIRs) bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Berücksichtigung der Quellenrichtcharakteristik zu einer besseren Bewertung als bei angenommener Omnidirektionalität führt.

Van Der Auweraer, Herman

• Subjective and Objective Sound Quality Predictive Models for the Assessment of a Propeller Aircraft Interior Noise
  C. Colangeli, B. Lopes, A. Mroz, K. Janssens and H. Van Der Auweraer
[Abstract]

The interior sound of an aircraft is generally not optimized for passenger acoustic comfort because its assessment often occurs in the late stages of the development cycle. To improve these aspects, the design philosophy should shift to a human-centered paradigm and the study of the sound quality aspects front-loaded. In this paper we discuss a data-driven method for the evaluation of a propeller aircraft interior noise on the basis of objective and subjective psychoacoustic attributes. Such approach, combined with virtual prototyping and sound synthesis tools, paves the way for the inclusion of the human perception in the aircraft design optimization process. The developed instrument grounds on a modular approach capable of classifying in terms of objective sound quality attributes and of subjective passenger annoyance the inputted propeller aircraft in-cabin sound samples, obtained through experimental recordings or through sound synthesis of numerically simulated data. The objective sound quality features are estimated through a set of Convolutional Neural Network models trained on time domain labeled data, while the subjective annoyance is predicted through a feature-based Artificial Neural Network, trained on the basis of a jury test campaign. The paper discusses the accuracy of the method and reports on experimental and numerical applications.

Vary, Peter

• Near-End Listening Enhancement: The Impact of Far-End Noise Reduction
  M. Niermann, P. Vary and P. Jax
[Abstract]

When making telephone calls in a car, driving noise often affects the conversation, both in the transmit and the receive direction. To improve speech intelligibility/perception at the receiving end, so-called Near-End Listening Enhancement (NELE) algorithms are applied. Common NELE approaches adaptively filter the received speech signal, taking into account the near-end noise characteristics. While it is usually assumed that the received speech signal is noise-free, in many situations this signal is captured at the far-end in a noisy environment, where NR is applied. We study the impact of the far-end NR on the overall performance of the concatenation of NR preprocessing at the far-end and NELE postprocessing at the near-end. It is shown that the blind concatenation of NR and NELE may produce severe performance losses and artifacts. Furthermore, some ideas are presented how to improve the interaction of NR and NELE.

Venghaus, Helmut

• URBANINFRA – Monitoringsystem zur Schwingungsüberwachung von Festen Fahrbahnen
  H. Venghaus
[Abstract]

URBANINFRA ist ein Forschungsprojekt gefördert im Rahmen der EU-Programme das sich mit der Weiterentwicklung von Betontragplatten für den gemeinschaftlich von Strassen- und Schienenfahrzeugen genutzten Fahrweg beschäftigt. Ausgehend von der Aufgabe eine Reduktion der Dicke der Betontragplatten zu bestimmen, bei der die ausreichende Tragfähigkeit erhalten bleibt, sollten Massnahmen untersucht werden, mit denen eine Reduktion der Schall- und Erschütterungsemission aus dem Schienenfahrweg erreicht werden kann. Der zweite Teil des Forschungsprojekts beschäftigte sich mit der Möglichkeit, mittels eines Sensorarrays ein Monitoringsystem aufzubauen, um damit den Zustand des Fahrweges überwachen zu können. Mit Hilfe dieser Daten soll dann ein neuartiges Konzept für die Steuerung von Instandhaltungsmassnahmen aufgebaut werden. Der Vortrag präsentiert die Versuchsanordnung neuer Betontragplatten auf einem Rundlaufprüfstand und den dort gewonnenen Schwingungssignalen der Betonplatten. Die Analysen aus dem Dauerversuch zeigten auf, dass über die zeitliche Veränderung der Schwingcharakteristik der Betonplatten deren mechanische Beanspruchung nachverfolgt werden kann und somit ein wesentlich präziserer Einsatz für Instandhaltungsmassnahmen möglich wird.

Verhey, Jesko

• Trennung, Zuordnung und psychoakustische Bewertung von Fahrzeuginnengeräuschen
  F. Doleschal, C. Schumann, J. Verhey and S. Pischinger
[Abstract]

Zur automatisierten Detektion von Störgeräuschen im Fahrzeuginnenraum werden Techniken der Mustererkennung herangezogen. So ermöglichen Bildverarbeitungsalgorithmen die Detektion und Extraktion von tonhaltigen Motorkomponentengeräuschen. Mittels der segmentweisen Schwellwertanwendung auf das Amplitudenspektrum werden effektiv geschlossene Linienstrukturen im Amplitudenspektrum erfasst. Neben auffälligen Motorordnungen können so auch motordrehzahlunabhängige Geräuschphänomene (z.B. das Turboladerheulen) automatisiert getrennt werden. Impulshaltige Störgeräusche werden aufgrund der zeitlich ausgeprägten Wiederholrate mittels der nicht-negativen Matrixfaktorisierung detektiert. Die extrahierten Störgeräusche werden anschließend mittels zuvor trainierter Klassifikatoren Motorkomponenten zugeordnet. Anschließend wird die Angenehmheit des Gesamtgeräuschs sowie der einzelnen Geräuschkomponenten durch ein psychoakustisches Modell ermittelt, welches auf einer multiplen linearen Regression basiert. Dabei dienen berechnete psychoakustische Parameter als Prädiktoren (z.B. Lautheit nach DIN 45631, Schärfe nach DIN 45692). Die Schätzung der Prädiktoren erfolgt durch Vergleich mit den experimentell erhobenen Angenehmheitswerten. Diese wurden mit einer Kategorienskala abgefragt, die sich an die kategoriale Lautheitsskalierung (z.B. ”sehr angenehm”) anlehnt. Die Hörbarkeit der einzelnen Komponenten wird mit Hilfe eines auditorischen Verdeckungsmodells betrachtet: Die Abschätzung der Mithörschwelle erfolgt durch Simulation eines typischen psychoakustischen Verdeckungsexperiments, wobei das Modell als virtuelle Versuchsperson agiert. Somit können Komponenten, deren Pegel unter der jeweiligen Mithörschwelle liegt, erkannt und für die Bewertung der Angenehmheit vernachlässigt werden.

• Entwicklung eines Analysewerkzeugs zur Erkennung und Bewertung von störenden Geräuschanteilen im Fahrzeuginnenraum
  C. Schumann, F. Doleschal, S. Pischinger and J. Verhey
[Abstract]

Neben optischen und haptischen Kriterien beeinflusst das Fahrzeuginnengeräusch stark den empfundenen Qualitätseindruck. Insbesondere separat wahrnehmbare Störgeräuschanteile werden häufig mit einer unzureichenden Produktqualität verbunden, weshalb diese Anteile im Gesamtgeräusch gezielt reduziert werden sollen. Da die akustische Optimierung ein zeit- und kostenintensiver Prozess ist, wurde ein Analysewerkzeug zur automatisierten Erkennung und Zuordnung von tonhaltigen und impulshaltigen Störgeräuschkomponenten entwickelt, das diesen Prozess gezielt unterstützt.

Die Geräuschtrennung in einzelne Fragmente erfolgt mit Hilfe der nichtnegativen Matrixfaktorisierung sowie mittels Methoden aus der Bildverarbeitung. Die Fragmente werden dann anhand ihrer zeitlichen Korrelation und anderen Parametern zusammengefasst und durch Klassifikatoren den verursachenden Motorkomponenten zugeordnet.

Das Programm bewertet darüber hinaus auf Basis einer Metrik aus Empfindungsgrößen die Angenehmheit jeder einzelnen Geräuschkomponente sowie die des Gesamtgeräusches. Neben den psychoakustischen Empfindungsgrößen wird ebenfalls die auditorische Verdeckung berücksichtigt, d.h. inwieweit Komponenten oberhalb ihrer Mithörschwelle liegen.

Anhand von Beispielen wird die Analyse vorgestellt und zudem gezeigt wie sie es ermöglicht, neben der Charakterisierung bestehender Geräusche auch einzelne Komponentengeräusche variabel gewichtet zu neuen Zielgeräuschen zu synthetisieren und diese wiederum bzgl. der Angenehmheit zu analysieren.

• Entwicklung einer empirischen Formel zur Bewertung der Tickergeräuschanteile von Motorgeräuschen
  S. Schneider, J. Hots, T. Luft, H. Rottengruber, J. Verhey and H.-P. Rabl
[Abstract]

Der akustische Qualitätseindruck eines Fahrzeugantriebstrangs wird beim Kauf eines Pkw stetig relevanter. Dabei nimmt die wahrgenommene Geräuschqualität des Motoraggregates eine Schlüsselrolle ein. Durch das Auftreten einzelner Störgeräusche, bzw. deren Ausprägung, wird jene Geräuschqualität negativ beeinflusst. Diese Störgeräusche gilt es im Rahmen der Fahrzeugentwicklung weiter zu optimieren, wobei die Identifikation und Bewertung störender Geräuschanteile am Motorgesamtgeräusch (bspw. Injektoren und Hochdruckpumpe) Voraussetzungen für eine effektive Akustikoptimierung sind. Ferner können diese Geräuschphänomene anschließend den zu verursachenden Bauteilen zugeordnet werden. Vor allem die impulshaltigen Geräuschkomponenten, speziell das ”Tickern”, werden als besonders lästig eingestuft, weswegen dieser Beitrag darauf abzielt, die tickernden Geräuschanteile aus dem Gesamtgeräusch zu analysieren und zu bewerten. Dazu werden vorab am Beispiel eines Diesel- sowie Ottomotors jene psychoakustischen Größen im Rahmen einer Signalanalyse, bspw. Kurzzeit-FFT, untersucht, welche das Tickergeräusch in ihrer Gesamtheit am ehesten beschreiben können. Es stellte sich heraus, dass die Impulshaltigkeit, die Lautheit sowie die Schärfe den subjektiven Eindruck am besten wiedergeben können. Mithilfe dieser drei Größen ist es möglich eine empirische Formel zu entwickeln, welche die tickernden Geräuschanteile in ihrer Intensität in Grenzen einstufen kann. Wie auch bei anderen psychoakustischen Bewertungsskalen wird die Benotung von 1 (sehr tickernd) bis 10 (nicht tickernd) vorgenommen.

• Teillautheit von dichotischen (Multi-)Tonsignalen in Rauschen
  J. Verhey, G.-T. Badel and J. Hots
[Abstract]

Technische Geräusche enthalten neben rauschhaften Anteilen häufig auch klar wahrnehmbare Töne. Letztere können zu einer erhöhten Lästigkeit des Schalls führen. Wie stark der tonale Anteil im Geräusch wahrgenommen wird, bestimmt die (Teil-) Lautheit des tonalen Anteils im Gesamtgeräusch. Als untere Grenze der Wahrnehmung gilt die Mithörschwelle des tonalen Anteils. Diese Mithörschwelle lässt sich z.B. durch Phasenunterschiede zwischen den beiden Ohren reduzieren, ein Effekt, der als binauraler Gewinn (”Binaural masking level difference”, BMLD) bezeichnet wird. Die Mithörschwelle hängt auch von der Anzahl der tonalen Komponenten ab. Der Einfluss dieser beiden Stimulusparameter auf die Teillautheit des überschwelligen tonalen Anteils wird im vorliegenden Beitrag untersucht. Hierzu werden zunächst für alle Signalkomponenten die Mithörschwellen bestimmt. Dann werden die Schwellen auch für Kombinationen der Töne individuell bestimmt. Zur Bestimmung der überschwelligen Wahrnehmung wird für feste Pegel eines diotischen Sinustones im Rauschen der Pegel des gleichlauten tonalen Zielsignals über der Mithörschwelle in einem Lautheitsangleichsverfahren bestimmt. Sowohl der binaurale Gewinn als auch die Kombination mehrerer Sinustöne führt zu einer deutlichen Erhöhung der Lautheit des tonalen Anteils. Es bleibt zu klären, ob diese erhöhte Lautheit des tonalen Anteils auch zur einer erhöhten Lästigkeit dieser Schalle führt.

• Phase-dependent Effects of Harmonics in Two-Tone Suppression
  M. Gottschalk and J. Verhey
[Abstract]

Auditory processing of the healthy cochlea is nonlinear. In psychoacoustics, this cochlea nonlinearity is, among others, associated with the compressive relation between intensity of a sinusoid and its loudness. Another consequence of this nonlinear processing is that simultaneously presented tones interact in a nonlinear fashion, e.g., one tone (the suppressor) may suppress another tone (the suppressee), an effect known as two-tone suppression. The focus of this study is on the dual-resonance nonlinear (DRNL) filter, a model of nonlinear cochlear processing, for which it was shown that it is able to predict suppression. The DRNL filter generates nonlinear harmonics due to the instantaneous compression on the basilar membrane, whose existence is also known from animal recordings. These harmonics affect the predicted suppression regions: when the suppressor frequency is close to 1/n-th of the suppressee frequency, these harmonics add energy to the filter at the suppressee frequency which may counteract the suppression effect. For exact frequency ratios this effect is either constructive or deconstructive, depending on the phase relation between suppressor and suppressee. These predictions are compared to own experimental data, where, in a forward masking paradigm, the phase-dependent effect of second-order harmonics is examined.

Völkel, Alexandra

• Acoustics of Margravial Opera House Bayreuth
  S. Krauss, S. Völkel, C. Dobner, A. Völkel and K. Huang
[Abstract]

The Margravial Opera House Bayreuth, built between 1745 and 1750, is a well preserved Baroque court theatre designed by Giuseppe Galli Bibiena. It provides an opportunity to experience not only the virtual but also the acoustic design of opera theatres in the 18th century, as the bell-shaped auditorium along with the decoratively painted canvas remains intact. Using balloons and hand-claps as sound sources, we measured the impulse response of this opera house after its recently renovation. The reverberation time (RT), early decay time (EDT) and other room acoustics parameters are characterized and discussed in comparison to representative theatres of similar age.

Völkel, Simeon

• Acoustics of Margravial Opera House Bayreuth
  S. Krauss, S. Völkel, C. Dobner, A. Völkel and K. Huang
[Abstract]

The Margravial Opera House Bayreuth, built between 1745 and 1750, is a well preserved Baroque court theatre designed by Giuseppe Galli Bibiena. It provides an opportunity to experience not only the virtual but also the acoustic design of opera theatres in the 18th century, as the bell-shaped auditorium along with the decoratively painted canvas remains intact. Using balloons and hand-claps as sound sources, we measured the impulse response of this opera house after its recently renovation. The reverberation time (RT), early decay time (EDT) and other room acoustics parameters are characterized and discussed in comparison to representative theatres of similar age.

Völker, Conrad

• Acoustic Travel-Time Tomography: Optimal Positioning of Transceiver and Maximal Sound-Ray Coverage of the Room
  N.S. Dokhanchi, J. Arnold, A. Vogel and C. Völker
[Abstract]

Acoustic travel-time tomography (A-TOM) determines the distribution of the temperature in a propagation medium by measuring the travel-time of acoustic signals between transmitters and receivers. To employ A- TOM for indoor climate measurements, the impulse responses have been measured in the climate chamber lab of the Bauhaus-University Weimar and compared with the theoretical results of its image source model (ISM). A challenging task is distinguishing the reflections of interest in the reflectogram when the sound rays have similar travel-times. This paper presents a numerical method to address this problem by finding optimal positions of transmitter and receiver, since they have a direct impact on the distribution of travel times. These optimal positions have the minimum number of simultaneous arrival time within a threshold level. Moreover, for the tomographic reconstruction, when some of the voxels remain empty of sound-rays, it is impossible to measure the temperature within those voxels. Based on the presented numerical method, the number of empty tomographic voxels are minimized to ensure the best sound-ray coverage of the room. Subsequently, a spatial temperature distribution is estimated by simultaneous iterative reconstruction technique (SIRT). The experimental set-up in the climate chamber verifies the simulation results.

Völker, Konstantin

• Akustische Eigenschaften einer geometrisch unvollständig ähnlichen Getriebebaureihe
  C. Adams, J. Bös, K. Völker, M. Lutz and T. Melz
[Abstract]

Modellgesetze können in der Maschinenakustik eingesetzt werden, um das akustische Verhalten von Maschinenbaureihen zu analysieren. Dabei geht es weniger um eine exakte Vorhersage des akustischen Verhaltens als vielmehr um eine schnelle und zuverlässige Abschätzung. In diesem Beitrag werden die akustischen Eigenschaften einer Getriebebaureihe analysiert und die Modellgesetze der Getriebebaureihe hergeleitet. Die Getriebebaureihe ist geometrisch unvollständig ähnlich, d. h. die geometrischen Abmessungen werden mit unterschiedlichen Faktoren skaliert. Dadurch lässt sich das akustische Verhalten der Getriebebaureihe nur näherungsweise mit den Modellgesetzen abschätzen. Zunächst werden experimentelle Modalanalysen an drei Getriebegehäusen aus einer Getriebebaureihe durchgeführt und die Reihenfolge der Eigenschwingformen analysiert. Anschließend werden Finite-Elemente (FE)-Modelle der Getriebegehäuse aufgebaut und verifiziert, so dass die Reihenfolge der Eigenschwingformen mit der aus der experimentellen Modalanalyse übereinstimmt. Mit Hilfe der FE-Modelle wird das akustische Verhalten der Getriebebaureihe untersucht, wobei sowohl das Eigenverhalten als auch das Betriebsverhalten bei einer vorgegebenen dynamischen Anregungskraft betrachtet werden. Das Betriebsverhalten wird experimentell validiert, indem die Betriebsschwingformen eines Getriebegehäuses exemplarisch mit 3D-Laservibrometrie untersucht werden. Die Betriebsschwingform des gesamten Getriebegehäuses wird dabei aus drei separaten Einzelmessungen zusammengefügt. Im letzten Schritt werden Modellgesetze angewendet, um das akustische Verhalten eines Getriebegehäuses auf die beiden anderen Getriebegehäuse zu übertragen.

Vogel, Albert

• Acoustic Travel-Time Tomography: Optimal Positioning of Transceiver and Maximal Sound-Ray Coverage of the Room
  N.S. Dokhanchi, J. Arnold, A. Vogel and C. Völker
[Abstract]

Acoustic travel-time tomography (A-TOM) determines the distribution of the temperature in a propagation medium by measuring the travel-time of acoustic signals between transmitters and receivers. To employ A- TOM for indoor climate measurements, the impulse responses have been measured in the climate chamber lab of the Bauhaus-University Weimar and compared with the theoretical results of its image source model (ISM). A challenging task is distinguishing the reflections of interest in the reflectogram when the sound rays have similar travel-times. This paper presents a numerical method to address this problem by finding optimal positions of transmitter and receiver, since they have a direct impact on the distribution of travel times. These optimal positions have the minimum number of simultaneous arrival time within a threshold level. Moreover, for the tomographic reconstruction, when some of the voxels remain empty of sound-rays, it is impossible to measure the temperature within those voxels. Based on the presented numerical method, the number of empty tomographic voxels are minimized to ensure the best sound-ray coverage of the room. Subsequently, a spatial temperature distribution is estimated by simultaneous iterative reconstruction technique (SIRT). The experimental set-up in the climate chamber verifies the simulation results.

Volgenandt, Andreas

• Evaluation of Speaker Localization methods for Vehicle Interior Applications
  M. Ohlenbusch, A. Volgenandt, S. Volke, C. Rollwage and J. Bitzer
[Abstract]

The recent advent of voice-controlled assistance systems and hands-free speakerphones in automobiles results in the necessity of acoustic speaker localization solutions adapted to vehicle interiors. Smart speaker solutions often employ beamforming as a preprocessing step, entailing the need for direction of arrival-information. A number of acoustic source localization algorithms have already been designed for a wide range of applications. While some of these approaches are based on digital signal processing, others rely on machine learning to compute estimates. Their respective practical performance in real environments, however, is often limited when facing various environmental factors, such as reverberation and directional noise. For the concrete scenario of in-car speaker localization, an analysis of existing methods is required. In this context, a number of current approaches will be evaluated against each other in terms of practical performance, using both simulated and real audio recordings. The result of this comparison gives an overview of challenges presented by in-car acoustic localization, as well as the advantages and drawbacks of learning-based approaches for real acoustic environments with known characteristics.

Volk, Wolfram

• Jazz-Glocke: Sound Design, Strukturoptimierung und Guss
  M. Scholz, F. Thomann, L. Moheit, T. Greß, W. Volk and S. Marburg
[Abstract]

Sound Design wird mit der Entwicklung neuartiger Produkte und Technologien ohne gesellschaftlich gefestigten und akzeptierten Klangcharakter zunehmend wichtiger. Als Beispiel dafür wird häufig die Umstellung von Verbrennungs- auf Elektromotoren, die damit einhergehende Gestaltungsfreiheit und die wiederum einschränkende Nutzergewohnheit besprochen. Sound Design kann in Zukunft noch verstärkt dazu beitragen, Produkte hinsichtlich der Erwartungshaltung der Kunden zu optimieren oder innovative Sounds zu kreieren, die mit Gewohnheiten brechen. Unzulässige Modellannahmen und Abweichungen zwischen dem Modell und dem fertigen Produkt etwa durch Fertigungsungenauigkeiten führen zur Veränderung des gestalteten Klangs.

Der Prozess von Sound Design über die Erstellung eines Modells, dessen entsprechenden Auslegung, bis hin zur Produktion und Evaluation des fertigen Produkts wird am Beispiel einer Glocke komplett durchlaufen. Als Ziel-Design wird ein Klang mit Jazz-typischen Eigenschaften ausgewählt, der mit der Erwartungshaltung an den Klang einer Glocke brechen soll. Das Modell der Glocke wird auf den Zielklang hin optimiert und hinsichtlich des Gusses simulativ ausgelegt. In additiv gefertigten Sandformen werden vier Glocken, zwei im steigenden und zwei im fallenden Schwerkraftgießverfahren, gegossen. Diese werden akustisch und geometrisch vermessen und sowohl miteinander, als auch mit dem Modell verglichen. Bei allen vier Glocken werden starke Abweichungen festgestellt, was unterstreicht, wie sensitiv die Akustik auf Modell- und Fertigungsungenauigkeiten reagiert.

Volke, Stephanus

• Evaluation of Speaker Localization methods for Vehicle Interior Applications
  M. Ohlenbusch, A. Volgenandt, S. Volke, C. Rollwage and J. Bitzer
[Abstract]

The recent advent of voice-controlled assistance systems and hands-free speakerphones in automobiles results in the necessity of acoustic speaker localization solutions adapted to vehicle interiors. Smart speaker solutions often employ beamforming as a preprocessing step, entailing the need for direction of arrival-information. A number of acoustic source localization algorithms have already been designed for a wide range of applications. While some of these approaches are based on digital signal processing, others rely on machine learning to compute estimates. Their respective practical performance in real environments, however, is often limited when facing various environmental factors, such as reverberation and directional noise. For the concrete scenario of in-car speaker localization, an analysis of existing methods is required. In this context, a number of current approaches will be evaluated against each other in terms of practical performance, using both simulated and real audio recordings. The result of this comparison gives an overview of challenges presented by in-car acoustic localization, as well as the advantages and drawbacks of learning-based approaches for real acoustic environments with known characteristics.

Vollmer, Lukas

• Metrics for the Evaluation of Audio Quality
  M. Schäfer, L. Thieling and L. Vollmer
[Abstract]

The reliability and the performance of an instrumental assessment method for audio systems hinges on the choice of appropriate metrics that quantify the quality of the system in a hearing-adequate manner. The presented approach for instrumental assessment of audio systems is based on binaural recordings of real music signals as well as measurement signals. The music signals were also used for auditory assessment of audio systems in earlier contributions.

Recently, research results revealed that the perceived overall quality of an audio system can be predicted to a high degree from three attributes: timbre, distortions and immersiveness. Besides a common preprocessing, each attribute requires specific analyses. For example, the analyses for distortions are not based on any binaural cues while these are of paramount importance for assessing immersiveness.

This contribution presents an overview of the assessment system along with an explicit description of analyses with their resulting metrics that are the foundation of the instrumental quality prediction. It describes the relation between the metrics and the quality perception, and makes a comparison with auditory results.

von Estorff, Otto

• Identifikation von kohärenten Strömungsstrukturen und die hydroakustische Schallabstrahlung eines nabenlosen Propellers
  M. Hieke, H. Sultani, F.-H. Wurm and O. von Estorff
[Abstract]

Neben Nabenpropellern etablieren sich zunehmend auch nabenlose Propeller für maritime Anwendungen. Insbesondere durch ihre kompakte Bauweise eröffnen diese Antriebssysteme neue Möglichkeiten zur Integration in Schiffen, AUV’s oder auch ROV’s als Hauptantrieb oder zur Positionsstabilisierung. Systematische Untersuchungen bezüglich der Topologie der instationären Nachlaufströmung und der daraus resultierenden Schallabstrahlung nabenloser Propeller existieren bislang noch nicht. Im Rahmen eines DFG-Verbundvorhabens zwischen der Universität Rostock und der Technischen Universität Hamburg werden die Hydromechanik und die Hydroakustik eines nabenlosen Propellers mit numerischen und experimentellen Methoden untersucht. Für die Berechnung der Strömungsfelder wird eine Variation der Detached Eddy Simulation (DES), die Stress Blended Eddy Simualtion (SBES), verwendet. Die Validierung DES erfolgt mittels experimenteller Daten für die integralen Leistungskennzahlen, Wanddruckfluktuationen und Schalldrücke. Die Auswertung der transienten DES Ergebnisse beinhalten die Analyse zeitgemittelter Druck- und Geschwindigkeitsfelder, der Korrelationen der Schwankungsgrößen sowie punktueller Frequenzanalysen. Für eine tieferführende Analyse wurde die Proper Orthogonal Decomposition Methode (POD) auf die transienten Druckfelder angewendet. Hierdurch können Rückschlüsse auf die kohärenten Strömungsstrukturen und die hydroakustische Schallabstrahlung gezogen werden. Die Berechnung der hydroakustischen Schallabstrahlung erfolgt durch den DFG-Projektpartner auf Basis der transienten Druck- und Geschwindigkeitsfelder der DES Simulation.

• Hydroakustische Untersuchung eines Schaufelprofils in einem nabenlosen Propellersystem basierend auf dem EIF-Verfahren und der MLS-Methode
  H. Sultani, M. Hieke, O. von Estorff and F.-H. Wurm
[Abstract]

Nabenlose Propeller induzieren sowohl aus strömungsmechanischen als auch aus konstruktiven Gründen im Vergleich zu klassischen Propellerantrieben eine wesentlich geringere Schallabstrahlung. Eines der Strömungsphänomene, die für die Gesamtschallemission des Propellersystems verantwortlich sind, ist die Interaktion der Strömung mit dem Schaufelprofil. Im Sinne einer ersten Erforschung des Gesamtsystems erfolgt in diesem Beitrag eine Untersuchung des strömungsinduzierten Schalls eines Schaufelprofils in einem nabenlosen Propellersystem. Die Berechnung der Akustik erfolgt dabei mit dem sogenannten ”Expansion about Incompressible Flow” (EIF) - Ansatz nach Hardin und Pope beziehungsweise Shen und Sørensen. Dieser stellt ein hybrides Verfahren dar und gehört der Gruppe der ”hydrodynamic/acoustic splitting” (HAS) - Ansätze an. Zur räumlichen Diskretisierung der EIF- Gleichungen wird die ”Moving-Least-Squares” (MLS) - Approximation nach Lancaster und Salkauskas herangezogen. Die MLS-Methode verspricht besonders vorteilhafte Eigenschaften im Zusammenhang mit unstrukturierten Netzen. Zur Simulation des Strömungsschalls wird die Finite-Volumen Simulationssoftware OpenFOAM® eingesetzt. Die Ergebnisse einer zweidimensionalen Akustiksimulation des Schaufelprofils, basierend auf dreidimensionale Strömungssimulationsdaten, werden vorgestellt und analysiert. Hierbei wird auf die Besonderheiten gegenüber der Umströmung von isoliert-betrachteten Schaufelprofilen eingegangen. Untersucht werden auch die Unterschiede, die sich bei der Anwendung der MLS-Methode im Vergleich zu den Standardinterpolationsmethoden aus OpenFOAM® ergeben. Abschließend findet ein erster Vergleich der Simulationsergebnisse mit Messdaten anhand eines Kreuzleistungsspektrums statt.

• Validierung der Simulation von Fahrzeug-Lautsprecher-Systemen im hohen Frequenzbereich
  S. Keuchel, H. Lohmann, M. Ram, O. Zaleski and O. von Estorff
[Abstract]

Die Analyse und Simulation von Lautsprecher-Systemen in Fahrzeugen ist eine komplexe Problemstellung. Um eine Aussage über die Klangeigenschaften in einem frühen Entwicklungsstadium tätigen zu können, müssen verschiedene physikalische Disziplinen miteinander gekoppelt werden. Die Simulation beginnt beim Elektromagnetismus und wird von der mechanischen Abbildung gefolgt, die wiederum über die Membrangeschwindigkeit mit dem akustischen Modell in Verbindung steht. Hierbei können mitunter über 20 Lautsprecher gleichzeitig zum Einsatz kommen, die für die jeweils unterschiedlichen Frequenzbereiche ausgelegt werden. Eine grobe Einteilung erfolgt hierbei in den Tiefton-, Mittelton- und Hochtonbereich, wobei jeder der Bereiche unterschiedliche Schwierigkeiten für die Simulation aufweist. Der Fokus des vorgestellten Beitrags liegt auf dem hohen Frequenzbereich, der insbesondere durch die kurzen Wellenlängen große Anforderungen an die Akustiksimulation mit klassischen Diskretisierungsverfahren, wie zum Beispiel der Finite-Elemente-Methode oder der Boundary-Elemente-Methode, stellt. Um die Vorhersage im gesamten Frequenzbereich bis 20.000Hz zu erhalten, müssen entweder beschleunigte Verfahren, wie z.B. die Fast-Multipole-Methode, oder energetische Verfahren, wie die Energie BEM/FEM, eingesetzt werden. Ihre Gültigkeit soll anhand eines generischen PKW-Messaufbaus validiert werden. Neben der numerischen Herausforderung gibt es in diesem Bereich auch besondere Ansprüche an den Messaufbau, da nur kleine Änderungen in der Mikrofonposition durch die kurzen Wellenlängen zu erheblichen Unterschieden führen können.

• Gekoppelter Helmholtz-Resonator mit schwingfähigem mechanischem Resonator
  H. Hoppen, F. Langfeldt, W. Gleine and O. von Estorff
[Abstract]

Resonanzabsorber werden häufig zur tieffrequenten Schallminderung eingesetzt. Unter den akustischen Resonanzabsorbern sind vor allem Helmholtz-Resonatoren weit verbreitet. Da diese Absorber aber nur in einem schmalen Frequenzband um die Resonanzfrequenz herum wirksam sind, ist ihre Anwendbarkeit lediglich auf tonale oder schmalbandige Spektralbereiche beschränkt. In diesem Beitrag wird ein neuartiges Konzept für einen Helmholtz-Resonator mit erhöhter Bandbreite vorgestellt. Dazu wird der Aufbau des klassischen Helmholtz-Resonators so verändert, dass ein zweiter ”Freiheitsgrad” wirksam wird. Auf diese Weise kann das System in einem gewünschten Frequenzbereich auf zwei Resonanzfrequenzen abgestimmt werden, sodass die Schallminderung in einem größeren Frequenzbereich erhöht ist, ohne dass sich die Masse und das Volumen des Resonators ändern. Dargestellt wird ein analytisches Modell zur Berechnung der Resonanzfrequenzen und Schallisolation des gekoppelten Systems aus dem Helmholtzresonator und schwingfähigen mechanischem Resonator. Die analytischen Ergebnisse werden mit numerischen und experimentellen Ergebnissen verglichen.

• Untersuchung zur Approximation der Bathymetrie bei der Berechnung der Rammschallausbreitung in 3D
  J. Von Pein, E. Klages, S. Lippert and O. von Estorff
[Abstract]

Die Errichtung von Offshore-Infrastruktur, insbesondere der Ausbau der Offshore-Windenergie, führt in der Regel zum Eintrag von Rammschall in das Wasser, da die meisten Strukturen auf Pfahlgründungen basieren. Die resultierenden potentiell sehr hohen Schalldrücke können für marine Säugetiere schädlich sein.

Zur Vorhersage der Schallpegel sowie zur Abschätzung der Notwendigkeit von Schallschutzsystemen sind numerische Berechnungsmethoden notwendig. Da bei starken Änderungen der Bathymetrie die bei den gängigen Modellen angenommene Rotationssymmetrie nicht mehr gegeben ist, wird ein 3D-Modell entwickelt. Dieses basiert auf einem Parabolic Equations (PE) Ansatz mit einer split-step Padé Approximation in Azimut- und Tiefenrichtung. Als Startwerte für das PE-Modell werden die Ergebnisse eines detaillierten Finite-Elemente-Modells genutzt. Hierdurch ist auch die Berücksichtigung von Schallschutzmaßnahmen möglich. An realen Beispielen, die verallgemeinert als Canyon und als schiefe Ebene betrachtet werden können, wird gezeigt, inwieweit die Approximation der Bathymetrie Auswirkungen auf die berechneten Schallpegel hat. Dabei werden unterschiedliche Approximationen der realen Bathymetrie vorgenommen und die Schallpegel berechnet. Für eine bessere Einschätzung der 3D-Effekte geschieht dies mit Nx2D und 3D-Simulation. Da der Einfluss des Bodens bei der Nutzung von Schallschutzsystemen zunimmt, werden die Szenarien abschließend nochmals mit einem Schallschutzsystem berechnet und der Einfluss der Approximation der Bathymetrie auf die Schallpegel betrachtet.

• Primäre Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen durch Veränderung des Rammimpulses
  E. Klages, J. Von Pein, S. Lippert and O. von Estorff
[Abstract]

Zur Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen werden oftmals große Monopfähle in den Boden gerammt. Die Rammungen führen zu sehr hohen Schalldrücken im Wasser, durch die Meeressäuger und Fische gefährdet werden können. Die größer werdenden Abmessungen der in der Entwicklung befindlichen Offshore-Windturbinen verstärken dabei die Notwendigkeit von wirksamen Schallminderungsmaßnahmen. Neben den bereits vorhandenen, meist sekundären Schallminderungssystemen geraten immer mehr auch primäre Maßnahmen in den Fokus.

Ein Ansatz ist es hierbei, die Schallabstrahlung bei gleichbleibendem Energieeintrag durch gezielte geometrische und materielle Veränderung des Hammers zu verringern. Dafür ist es zunächst von Interesse, den Zusammenhang zwischen Impuls und Schallabstrahlung zu untersuchen. Anschließend kann der Hammer dann, im Hinblick auf die akustischen Eigenschaften und im Rahmen des technisch Möglichen, verbessert und angepasst werden.

In diesem Beitrag wird die Schallabstrahlung eines gerammten Pfahls untersucht. Darauf aufbauend werden Möglichkeiten zur Verringerung des Schalleintrages durch die Veränderung des Rammimpulses vorgestellt und diskutiert.

• Anwendung der energiebasierten Finite-Elemente-Methode in der Fahrzeugakustik
  H. Lohmann, O. Zaleski and O. von Estorff
[Abstract]

Energiebasierte Methoden ermöglichen es, akustische Vorgänge im hochfrequenten Bereich simulativ abzubilden. Dabei werden die Schwingungen von Strukturen und Fluiden auf die physikalische Größe der Energiedichte reduziert. Für Grundelemente wie Platten, Balken und akustische Kavitäten wird die Grundgleichung, welche die Energieausbreitung für diese Fälle beschreibt, gelöst. An Stoßstellen werden Koppelelemente eingefügt um die Transmission der Schwingungsenergie zu beschreiben. Für hohe Frequenzen ist es derzeit mit der klassischen Finite-Elemente-Methode nicht möglich, Berechnungen durchzuführen, daher wird an dieser Stelle häufig auf die Statistische Energie Analyse (SEA) zurückgegriffen. Bei dieser erhält man für ein Strukturelement, zum Beispiel für eine Platte, einen einzelnen Wert für die Energiedichte. Bei der EFEM wird ein Strukturelement weiter diskretisiert, so dass eine Verteilung der Energiedichte innerhalb des Elements berücksichtigt werden kann. Damit lassen sich die Ergebnisse genauer darstellen. In diesem Beitrag werden Anwendungsmöglichkeiten der energiebasierten Finite-Elemente-Methode (EFEM) im Automobilbereich vorgestellt.

• Numerische Simulation und Untersuchung des Strömungsschalls in einer Radialpumpe
  J. Piepiorka, O. Kranz, F.-H. Wurm and O. von Estorff
[Abstract]

Bei der Bewertung von neuen Produkten rücken die akustischen Eigenschaften immer weiter in den Vordergrund. Insbesondere für Pumpen in der Gebäudetechnik spielt die Akustik eine übergeordnete Rolle, was bedeutet, dass schon bei der Produktentwicklung Ursachen für die Schallentstehung sowie mögliche Beeinflussungsmöglichkeiten früh erkannt werden müssen. Zur Vorhersage werden vermehrt numerische Simulationen eingesetzt, wobei bisher nur begrenzte Möglichkeiten zur validen Berechnung der Flüssigkeits- und Luftschallabstrahlung von Pumpen bestehen. Im vorliegenden Beitrag werden erste Forschungsergebnisse eines AiF-Projektes vorgestellt. Am Beispiel einer im Betrieb befindlichen Radialpumpe wird der Strömungsschall modelliert und untersucht. Als Grundlage hierzu dienen numerische Strömungsergebnisse. Unter Verwendung eines hybriden Verfahrens wird, auf diesen aufbauend, die Schallentstehung simuliert. Aufgrund des geschlossenen und sehr kompakten Pumpengehäuses wird die Verfahrensklasse der Störungsansätze verwendet, sodass eine gültige Auftrennung der Zustandsgrößen detaillierte Einblicke ermöglicht. Hierbei werden zunächst die Druck- und Geschwindigkeitsfelder als anregende Quellen aufbereitet und es werden unterschiedliche Quellterme analysiert. Zudem werden die Einflüsse eines rotierenden Schaufelrades untersucht und schließlich wird das Schallfeld in der Pumpe simuliert. Abschließend erfolgt eine kritische Diskussion der ersten Ergebnisse und es wird ein Ausblick hinsichtlich des Projektziels gegeben.

• Sensitivitäten in der Vibroakustik gerippter Strukturen infolge Unschärfe aufgesetzter Feder-Dämpfer-Massen
  J. Seidel, S. Lippert and O. von Estorff
[Abstract]

Bereits geringe Fertigungstoleranzen sowie Varianzen in Materialparametern können in der Akustik vibrierender Systeme signifikante Auswirkungen auf Moden und deren Intensität haben. So kann es unbeabsichtigt zur Verschiebung von Eigenmoden in Richtung dominanter Erregerfrequenzen kommen, was in der Fahrzeugakustik - hier im Speziellen im Flugzeuginnenraum - infolge zunehmender Schwingungsamplituden unmittelbar zur Beeinträchtigung des Komforts führt.

Der Fokus des gegenwärtigen Beitrags liegt auf nicht-strukturellen Massen im Flugzeugbau, den sogenannten Sekundärmassen, die über Feder-Dämpfer-Systeme an der Primärstruktur befestigt sind und einen nicht zu vernachlässigenden Anteil an der Gesamtmasse eines Flugzeugrumpfs ausmachen. Am Beispiel des vereinfachten Modells eines Seitenwandpaneels wird der Einfluss ebendieser Sekundärmassen auf das vibroakustische Verhalten des Gesamtsystems unter Berücksichtigung von Parameterunsicherheiten in den Verbindungselementen untersucht.

Die Fuzzy Arithmetik bietet hier ein geeignetes Framework zur Beschreibung von Unschärfe in den Parametern, der strukturierten Erzeugung von Kombinationsmatrizen und einer abschließenden Auswertung der Ergebnisse hinsichtlich des Einflusses jedes Parameters auf die untersuchte Zielgröße und der dazugehörigen Sensitivitäten. Zur Beurteilung der Schwingungen des Paneels infolge von Unschärfe in den Verbindungselementen werden Frequenzantwortanalysen im Frequenzbereich der zu erwartenden Anregung durch Triebwerkslärm durchgeführt.

• Beschleunigungsverfahren für die Energie-Boundary-Elemente-Methode
  M. Ram, S. Keuchel and O. von Estorff
[Abstract]

Die Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist ein etabliertes Verfahren zur Lösung akustischer Fragestellungen. Die zur Modellierung eines Problems erforderliche Zahl der Freiheitsgrade hängt sowohl von der Geometrie der untersuchten Struktur als auch vom betrachteten Frequenzbereich ab. Da die Systemmatrix des zu lösenden Gleichungssystems im Allgemeinen voll besetzt und nicht symmetrisch ist, wird der Speicherbedarf bei der Berechnung von Hochfrequenzproblemen sehr groß und limitiert den Anwendungsbereich auf niedrige bis mittlere Frequenzen. Einen Ansatz zur Erweiterung des Frequenzbereichs stellt die Energie-Boundary-Elemente-Methode (EBEM) dar. Durch den dabei vorgenommenen Übergang auf nicht phasenbehaftete energetische Zustandsgrößen wird die Korrelation zwischen betrachtetem Frequenzbereich und Elementgröße aufgehoben. Die Zahl der Freiheitsgrade wird dadurch bei der EBEM vorrangig durch die Komplexität der Geometrie bestimmt. Zur weiteren Reduktion der Rechenzeiten sowie zur Untersuchung von Strukturen mit sehr hoher geometrischer Komplexität soll ein Fast-Multipole-Algorithmus für die EBEM umgesetzt werden. Diese Klasse von Algorithmen besitzt ein großes Potential zur Aufwandsreduktion in der BEM. Unter anderem können Helmholtz- und Laplace-Probleme hiermit bereits sehr effizient gelöst werden. Die in der EBEM verwendeten Kernel erfordern jedoch eine Anpassung des Algorithmus. Im vorliegenden Beitrag wird die Entwicklung einer Fast-Multipole Formulierung der EBEM vorgestellt und anhand von Testbeispielen diskutiert.

• Simulation von Aerogelen als Isolationsmaterial in der Flugzeugkabinenwand
  C. Gillner, H. Marckmann, O. Zaleski and O. von Estorff
[Abstract]

Aerogele sind hoch poröse Festkörper, die in einem Sol-Gel Prozess mit anschließender superkritischer Trocknung hergestellt werden. Es entstehen Materialien mit einer Porosität von bis zu 95 Prozent, die durch den hohen Luftanteil eine sehr geringe Dichte aufweisen. Weiterhin weisen sie gute Eigenschaften in der Schallabsorption und eine geringe thermische Leitfähigkeit auf. Damit bilden sie eine gute Grundlage für Isolationsmaterialien. Aufgrund neuer Turbinensysteme in Flugzeugen, die besonders im tiefen Frequenzbereich lauter sind als aktuelle Turbinen, ist ein neues System für die Schalldämmung in Kabinenwandelementen gewünscht.

Der Schwerpunkt dieses Beitrages liegt auf der Simulation akustischer Eigenschaften von Aerogelen. Durch die neue Anwendung und die verschiedenen Herstellungsvarianten sind die zu verwendenden Modellierungsansätze in der Akustik noch nicht vollständig geklärt. Als Ausgangspunkt dient das Biot-Modell für poröse Medien. Da das reine Aerogel spröde ist, werden verschiedene Verstärkungen (z.B. Kurzfasern oder Vliese) in das Material eingebracht. Hierdurch können unterschiedliche mechanische Modellierungen notwendig werden. Es werden verschiedene Testkonfigurationen betrachtet, wobei mit der Validierung des Modells durch Messungen mit einem Impedanzrohr begonnen wird.

Von Pein, Jonas

• Untersuchung zur Approximation der Bathymetrie bei der Berechnung der Rammschallausbreitung in 3D
  J. Von Pein, E. Klages, S. Lippert and O. von Estorff
[Abstract]

Die Errichtung von Offshore-Infrastruktur, insbesondere der Ausbau der Offshore-Windenergie, führt in der Regel zum Eintrag von Rammschall in das Wasser, da die meisten Strukturen auf Pfahlgründungen basieren. Die resultierenden potentiell sehr hohen Schalldrücke können für marine Säugetiere schädlich sein.

Zur Vorhersage der Schallpegel sowie zur Abschätzung der Notwendigkeit von Schallschutzsystemen sind numerische Berechnungsmethoden notwendig. Da bei starken Änderungen der Bathymetrie die bei den gängigen Modellen angenommene Rotationssymmetrie nicht mehr gegeben ist, wird ein 3D-Modell entwickelt. Dieses basiert auf einem Parabolic Equations (PE) Ansatz mit einer split-step Padé Approximation in Azimut- und Tiefenrichtung. Als Startwerte für das PE-Modell werden die Ergebnisse eines detaillierten Finite-Elemente-Modells genutzt. Hierdurch ist auch die Berücksichtigung von Schallschutzmaßnahmen möglich. An realen Beispielen, die verallgemeinert als Canyon und als schiefe Ebene betrachtet werden können, wird gezeigt, inwieweit die Approximation der Bathymetrie Auswirkungen auf die berechneten Schallpegel hat. Dabei werden unterschiedliche Approximationen der realen Bathymetrie vorgenommen und die Schallpegel berechnet. Für eine bessere Einschätzung der 3D-Effekte geschieht dies mit Nx2D und 3D-Simulation. Da der Einfluss des Bodens bei der Nutzung von Schallschutzsystemen zunimmt, werden die Szenarien abschließend nochmals mit einem Schallschutzsystem berechnet und der Einfluss der Approximation der Bathymetrie auf die Schallpegel betrachtet.

• Primäre Schallminderung bei Offshore-Pfahlrammungen durch Veränderung des Rammimpulses
  E. Klages, J. Von Pein, S. Lippert and O. von Estorff
[Abstract]

Zur Errichtung von Offshore-Windenergieanlagen werden oftmals große Monopfähle in den Boden gerammt. Die Rammungen führen zu sehr hohen Schalldrücken im Wasser, durch die Meeressäuger und Fische gefährdet werden können. Die größer werdenden Abmessungen der in der Entwicklung befindlichen Offshore-Windturbinen verstärken dabei die Notwendigkeit von wirksamen Schallminderungsmaßnahmen. Neben den bereits vorhandenen, meist sekundären Schallminderungssystemen geraten immer mehr auch primäre Maßnahmen in den Fokus.

Ein Ansatz ist es hierbei, die Schallabstrahlung bei gleichbleibendem Energieeintrag durch gezielte geometrische und materielle Veränderung des Hammers zu verringern. Dafür ist es zunächst von Interesse, den Zusammenhang zwischen Impuls und Schallabstrahlung zu untersuchen. Anschließend kann der Hammer dann, im Hinblick auf die akustischen Eigenschaften und im Rahmen des technisch Möglichen, verbessert und angepasst werden.

In diesem Beitrag wird die Schallabstrahlung eines gerammten Pfahls untersucht. Darauf aufbauend werden Möglichkeiten zur Verringerung des Schalleintrages durch die Veränderung des Rammimpulses vorgestellt und diskutiert.

Vorländer, Michael

• Loudness differences between different reproduction techniques
  M. Kohnen and M. Vorländer
[Abstract]

Virtual acoustics and especially acoustic augmented reality do need acoustic calibrated outputs to match the expectations of the user. Furthermore, they need to provide a physical realism when used to investigate the influence of sound on the human being and behavior. Though in theory each reproduction method can be assumed to reproduce a perfect representation of the intended virtual source or field they each suffer from uncertainties or non-ideal elements in the reproduction chain. Measuring these influences cannot provide a sufficient perceptual evaluation. Consequently, a listening test was conducted to match different reproduction techniques (CTC, VBAP, HOA) to each other in terms of loudness.

• Real-time building acoustics noise auralization and evaluation of human cognitive performance in virtual reality
  M. Imran, A. Heimes and M. Vorländer
[Abstract]

There is a concern about steadily growing annoyance due to noise in private and commercial work offices that leads towards reduced power of concentration during mental work and losses of working performance. This paper describes a method to assess the influence of noise disturbances on human cognitive performance in buildings in compliance with standardized data formats of sound insulation and building structure geometries, which are caused by the building materials and constructions. An interface is established between real-time auralization of buildings in virtual reality and evaluation of human working performance under different conditions. In this context, a real-time building acoustic auralization framework in 3D audio-visual technology is developed to introduce more realism and contextual features into psychoacoustic experiments, which help to better analyse and interpret the noise impact in building situations depending on the actual activity such as working and learning. Psychoacoustic experiments are performed by presenting a virtual building scenario to the user by Head Mounted Devices. Initial results of noise effects on human performance are presented in an ecologically valid way.

• Measurement of Rotational Degrees of Freedom in Vibroacoustic Transfer Functions
  C. Dreier, M. Müller-Giebeler and M. Vorländer
[Abstract]

Advanced auralisation of vehicle interior noise or quality control in building acoustics requires the determination of vibroacoustic transfer functions. For this purpose, direct or reciprocal measurement setups usually contain impact hammers, shakers or volume velocity sources on the excitation site and triaxial accelerometers or microphone placement in the interior on the receiver site. Problematically, these measurements are restricted to three translational degrees of freedom, whereas the motion of a rigid body would be fully described with six degrees of freedom. Thus, the influence of rotations on a resulting sound field cannot be considered. Studies in structural dynamics indicate that rotational degrees of freedom in frequency response functions are not negligible. In order to deal with uncertainties due to the neglected rotational degrees of freedom in vibroacoustic measurement setups, a reciprocal measuring concept using a MEMS gyroscope was developed and validated by means of FEM simulations. Subsequently, this method was used to determine the relevance of rotational degrees of freedom to the airborne sound radiation in vibroacoustic transfer functions of an electric vehicle drivetrain.

• Generation of Architectural Designs Using Soundscapes: an Educational Case Study
  J. Llorca, M.S. Engel, M. Kohnen, J. Fels and M. Vorländer
[Abstract]

Architectural design process contains a crucial stage called ”insight”, in which the vital creative phase of the design process begins. Additionally, ”design fixation”, or simply designing from external stimuli, has been one of the most common methods to approach this phase. Sound as external stimuli for designing, has been used in many historical cases. However, it has never been considered as a design engine for inhabited interior environments. For this reason, some experiments were taken designing from a soundscape. This paper will present an educational experience at Faculty of Architecture in RWTH Aachen University. The main features -such as active learning process, project-based workshop or decodification of spatial perception- will be highlighted.

• Fundamental investigation of the applicability of acoustic emission and vibration analysis in Ultrasonic Metal welding processes
  E. Abi Raad, I. Balz and M. Vorländer
[Abstract]

Ultrasonic Metal welding (USMW) is particularly suitable for connecting electrotechnical components. Despite industrial spread, unexplained process fluctuations may occur in USMW. The aim of this research is the fundamental investigation of the applicability of acoustic emission analysis for process analysis in USMW: to derive measurable monitoring criteria for the application, to make the process more manageable, and in the future to open up new possibilities for online process control.

For this purpose, experiments are conducted. The experiments consists of welding two thin metal plates with clean surfaces, and recording the vibrations of machine components and the airborne sound. The welding process happens at 20kHz. Two laser vibrometers record the vibrations of the anvil and sonotrode, which are directly connected to the parts to be welded, and a 1/4’ microphone records the sound emitted during the process. The data is analysed, up to the fourth harmonic, to characterise the different parts of the welding process, and compared to the strength of the welds.

• Sound field reproduction using the Lasso and OMP method with fixed directivity loudspeakers
  B. Du, M. Kohnen and M. Vorländer
[Abstract]

A spherical array of loudspeakers is usually installed in sound field reproduction system. For these systems, the loudspeaker signal design is traditionally relied on least-squares(LS) and high-order Ambisonics (HOA) methods. In some cases of sound incidence to the sweet spot, the desired sound field comes only from one or a small number of sources. Taking this sparsity into consideration, as a result, the desired sound field can be reproduced when only a small number of loudspeakers in the spherical array are activated. In this paper, the performance of the least-absolute shrinkage and selection operator (Lasso) and orthogonal matching pursuit (OMP) are compared with the LS method. Simulation results were investigated to evaluate the performance differences between the Lasso and OMP method with the LS method. Furthermore the effect of using fixed directivity loudspeakers were evaluated in terms of simulation.

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Z

 

Wachter, Florian

• Fluid-Structure-Acoustic Interaction of a simplified Towed Sonar Array System
  F. Wachter and S. Becker
[Abstract]

Towed sonar arrays are designed as long thin circular cylinders utilized as underwater sound receivers. These arrays usually have a very large ratio of length to radius, in the order of 10^5. When fluid flows parallel to such a cylindrical geometry an axisymmetrical turbulent boundary layer (ATBL) develops that has a turbulent boundary layer thickness much larger than the cylinder radius. In such flows, curvature effects become significant, leading to changes in the turbulent boundary layer (TBL), especially on mean velocity profiles and turbulent fluctuations, causing higher skin- friction coefficients and different characteristics of wall-pressure fluctuations compared to the planar case (TBL of a flat plate or channel flow). The special features of the ATBL are interesting for sonar array designers because the performance of these devices is usually limited by the noise generated by the turbulent fluctuations around the surface of the array. Therefore, one-way coupled fluid-structure-acoustic interaction computations are carried out for a simplified sonar array geometry. The approach and the first results are presented.

Wächtler, Moritz

• Ultraschallpegelmesser für den praktischen Arbeitsschutz
  C. Kling, M. Wächtler and A. Wolff
[Abstract]

Bei der Durchführung von Lärmmessungen ist neben dem Hörschall auch zunehmend luftgeleiteter Ultraschall zu berücksichtigen. Die Zahl der Beschwerden über hochfrequenten Lärm nimmt vor allem an Arbeitsplätzen der Industrie ständig zu. Herkömmliche Schallpegelmesser sind für diesen Frequenzbereich und die Besonderheiten hochfrequenter Schallfelder nicht ausgelegt, insbesondere nicht für die Anwendung im Arbeitsschutz nach VDI 3766. Vor diesem Hintergrund wurde aus dem Programm der PTB zum Transfer metrologischer Technologie (TransMeT) ein Projekt zur ”Entwicklung eines Ultraschallpegelmessgerätes zum praktischen Einsatz im Arbeitsschutz” gefördert. Ein Prototyp für einen ultraschallfähigen Schallpegelmesser, der insbesondere an industriellen Arbeitsplätzen zum Einsatz kommen kann, wurde entwickelt und aufgebaut. Ziel war nicht die Entwicklung eines kommerziellen Systems, es sollten vielmehr die besonderen Anforderungen an ein solches Gerät herausgearbeitet werden. Für den Bau wurden ausschließlich kommerzielle Komponenten verwendet und mit einer eigenen Software ergänzt. Das Gesamtsystem wurde in Anlehnung an die Anforderungen an Schallpegelmesser nach DIN EN 61672 im Labor und auch auf die Verwendbarkeit im praktischen Einsatz geprüft. Der Vortrag wird auf die Entwicklung des Systems und auf die Besonderheiten von hochfrequenten Lärmmessungen im Arbeitsschutz eingehen.

Walther, Sonja

• PTB-Kalibrier-Service für Luftultraschall
  S. Walther and C. Kling
[Abstract]

Luftschallmessungen bei hohen Frequenzen und im Ultraschallbereich werden immer häufiger, zum Beispiel im Arbeitsschutz. Allerdings fehlt diesen Messungen in der Regel die Rückführung. Daher hat sich die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) zur Aufgabe gemacht, einen Kalibrierservice für Mikrofone und Pegelmessglieder im Frequenzbereich 20 kHz bis 100 kHz anzubieten. Es zeigte sich, dass Kalibrierungen im Luftultraschallbereich deutlich schwieriger sind als im Hörschallbereich. Ursache hierfür ist unter anderem, dass in diesem Frequenzbereich die Quellen oft instabil und leise sind, während die Mikrofone unempfindlich sind und stark rauschen. Unter Berücksichtigung dieser Schwierigkeiten wurde nach dem Substitutionsprinzip ein sekundärer Messplatz aufgebaut, gestützt auf eine primäre Kalibrierung am dänischen Metrologieinstitut DFM. Erste Erfahrungen mit verschiedenen Prüflingen liegen bereits vor. So können nun an der PTB vom klassischen Kondensatormikrofon bis zum speziellen optischen Wandler Mikrofone und Pegelmessglieder verschiedener Bauart im Frequenzbereich bis zu 100 kHz im Freifeld kalibriert werden.

Warzybok, Anna

• Spatial-temporal integration of speech reflections
  J. Rennies-Hochmuth, A. Warzybok, T. Brand and B. Kollmeier
[Abstract]

In reverberant rooms speech is reflected at boundaries and objects and superimposes with the direct sound, thus creating a complex pattern of temporally delayed, spectrally modified and spatially distributed copies of the direct sound. The fundamental assumption of standard measures and models employed to predict speech intelligibility is that reflections arriving briefly after the direct sound can be integrated and are, hence, useful for speech intelligibility, while reflections arriving later than about 50 to 100 ms after the direct sound are detrimental. This assumption was challenged in a series of experiments within this study by systematically varying the energetic, temporal and binaural properties of direct sound, the reflections, and a stationary noise masker. Speech reception thresholds were measured in normal-hearing listeners. In conditions where either energy or binaural information favor the early components of the room impulse response (RIR), the data confirm that adding reflections with delays beyond a critical time window cannot be perfectly integrated. However, in conditions where the later RIR components are favorable in terms of energy or binaural information, the auditory system appears to ignore the early components and exploit the late components instead. This cannot be modeled by any current speech intelligibility prediction models.

Waschkies, Thomas

• Entwicklung einer akustischen Kamera für die zerstörungsfreie Prüfung im Ultraschallfrequenzbereich
  U. Rabe, A. Movahed, T. Waschkies, J. Presti, N. Dengiz, B. Valeske and O. Jäckel
[Abstract]

Bisherige akustische Kameras und Beamformingsysteme sind für den Bereich des Hör-schalls bis zu einer Frequenz von 20 kHz oder wenig mehr ausgelegt. Im Rahmen eines Kooperationsprojekts zwischen der GFaI e.V., dem Fraunhofer IZFP und weiteren Indust-rie- und Forschungspartnern soll ein Beamformingsystem für den Ultraschallbereich für Frequenzen bis 500 kHz entwickelt werden, das im Gegensatz zu bislang existierenden Systemen mit aktiver Anregung auch rein passiv nutzbar ist. Ein solches System eröffnet völlig neue Anwendungsbereiche im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung von Kompo-nenten- und Bauteilen sowie für die Materialcharakterisierung, da viele technische Gerä-te und Systeme auch im Ultraschallbereich signifikante Schallemissionen aufweisen. Im Rahmen dieses Beitrags wird erläutert, wie die einzelnen Komponenten des Gesamtsys-tems, d.h. Sensoren, Elektronik und die Datenerfassung an den erweiterten Frequenz-bereich angepasst werden sollen. Im IZFP wurden in Form von Simulationen und mit Hilfe eines synthetischen Arrays Voruntersuchungen zum Beamforming im Ultraschall-bereich durchgeführt. Ferner wurden piezoelektrische Sensoren für das Ultraschall-Beamformingsystem konzipiert, aufgebaut und charakterisiert. Diese Ergebnisse werden vorgestellt.

Wasmer, Paul

• Entwicklung eines Ultraschallrohrsensors auf Basis phononischer Kristalle
  P. Wasmer, J. Bulling and J. Prager
[Abstract]

Die Messung von Flüssigkeitskonzentrationen in Rohrsystemen ist von großem Interesse für viele unterschiedliche Anwendungen. Die meisten Messsysteme sind jedoch nicht in der Lage, die Flüssigkeit direkt im Rohr zu untersuchen und es muss eine zusätzliche Vorrichtung, wie z.B. einem Bypass, angebracht werden, welche den Kontakt zwischen Flüssigkeit und Sensor ermöglicht. Um den Einbauaufwand gering zu halten und die Strömungseigenschaften des Rohres nicht zu beeinflussen, wird ein neuartiges Messsystem entwickelt, welches als Teil der Rohrwand ausgeführt werden kann. Dieses neuartige System ist angelehnt an die Idee der phononischen Kristallen (PnK). PnK’s bestehen im Allgemeinen aus einem Matrixmaterial, in welchem Streuzentren periodisch angeordnet sind. Dies führt beim Eintreffen einer akustischen Welle in definierten Frequenz-bereichen, sogenannter Bandlücken, zu zunehmender destruktiven Interferenz. Wird innerhalb einer solchen Bandlücke durch Einbringen einer flüssigkeitsgefüllten Kavität ein Resonanzverhalten erzeugt, kann dies genutzt werden, um die Flüssigkeit zu analysieren. Im Rahmen von Voruntersuchung wird zunächst das akustische Verhalten des PnK’s, welcher für die Sensorentwicklung genutzt werden soll, unter Vernachlässigung der Flüssigkeit ausführlich untersucht. Hierbei werden zunächst die Bandlücken ermittelt und das Übertragungsverhalten betrachtet. Dieses wird im Anschluss experimentell überprüft. Hierzu werden neben herkömmlichen Fertigungsverfahren auch additive Verfahren zur Herstellung der Proben genutzt.

Watzel, Tobias

• Performance Comparison of Deep Neural Network Quantizers to Continuous ASR Systems
  T. Watzel, L. Li, L. Kürzinger and G. Rigoll
[Abstract]

Deep Neural Networks (DNNs) conditioned on the input data x are modeling the conditioned probability P(s_k|x). Usually, these networks are combined with a Hidden Markov Model (HMM) in a hybrid approach and achieved good performance in several speech recognition tasks over the last years. Similar approaches using a Discrete Hidden Markov Model (DHMM) has been disregarded in recent past. Our approach takes a closer look at a discrete system, more precisely the so-called Neural Network Vector Quantizer (NNVQ). We demonstrate how a simple NNVQ is build up beginning with a shallow architecture. We are adding several layers to increase the modeling capacity of the network. By creating a conditioned probability exploiting the training data, we offer a way to train the NNVQ in a supervised fashion. The proposed method provides a mapping function from the NNVQ output P(m_j|x) which we are generating during training to a conventional DNN output P(s_k| x). Thus, we are able to apply a frame-based Cross Entropy (CE) training. Our experiments show that the NNVQ achieves competitive performance against continuous systems like HMM/Gaussian Mixture Model (GMM) hybrid systems.

Waubke, Holger

• Greensche Funktion für einen horizontal geschichteten anisotropen Boden
  H. Waubke, W. Kreuzer, T. Hrycak and S. Schmutzhard
[Abstract]

Die Greensche Funktion für einen anisotropen horizontal geschichteten Halbraum kann im Wellenzahl-Frequenz-Raum bestimmt werden, wobei nur die vertikale Koordinate im Originalraum verbleibt. Für eine Simulation in 2.5 D wird eine numerische Rücktransformation über eine der beiden horizontalen Koordinaten des geschichteten Halbraums benötigt. Dies kann mittels der numerischen inversen Fourier Integraltransformation geschehen. Dies ist jedoch problematisch, da die Greensche Funktion Singularitäten aufweist. Für die Randelemente Methode in 2.5D können die linienförmigen Randintegrale in den Fourier Raum transformiert werden und dort werden Randintegrale analytisch gelöst. Es verbleibt eine numerische inverse Fourier Transformation. Die Amplitude des Spektrums wird durch den Filter der sich aus den Randintegralen ergibt mit zunehmender Wellenzahl stärker abgeschwächt. Dies erleichtert die numerische Behandlung erheblich. Für eine effiziente Transformation wird eine Demodulation mit der Filon Methode zusammen mit einem adaptiven Verfahren verwendet.

Weber, Lutz

• Charakterisierung von Körperschallquellen mit flächigem Kontakt zum Bauwerk
  J. Amann, A. Troll and L. Weber
[Abstract]

Für Sanitärinstallationen gelten strenge bauaufsichtliche Schallschutzanforderungen. Daher lassen viele Sanitärhersteller die Geräuschentwicklung ihrer Produkte vorab in einem bauakustischen Prüfstand testen. Allerdings beschränken sich die Untersuchungen in Deutschland fast ausschließlich auf Gebäude in Massivbauweise. Für den Leichtbau liegen demgegenüber bislang kaum Messdaten vor. Aus diesem Grund wurden vom Fraunhofer Institut für Bauphysik im Rahmen eines vom BBSR geförderten Forschungsvorhabens Untersuchungen dazu durchgeführt.

Ziel der Untersuchungen war es, am Beispiel von Holzbalkendecken genaueren Einblick in die Einleitung und Übertragung von Körperschall durch Sanitärobjekte im Leichtbau zu gewinnen und daraus - wenn möglich - ein einfaches Verfahren zur überschlägigen Prognose des resultierenden Installations-Schallpegels abzuleiten. Einen zentralen Bestandteil der durchgeführten Untersuchungen bildete die Charakterisierung der vorhandenen Quellen, bei denen es sich (wie z. B. bei den betrachteten Duschwannen und bodenebenen Duschflächen) überwiegend um Installationen mit flächigem Kontakt zum Bauwerk handelte.

Bei Flächenquellen stellt die Bestimmung der maßgebenden akustischen Eigenschaften - im vorliegenden Fall der komplexen Admittanz und der freien Schnelle - eine erhebliche messtechnische Herausforderung dar. Es wird ein Ansatz zur Quellencharakterisierung vorgestellt, der einerseits auf Messungen der Schnelle mit einem Laser-Vibrometer und andererseits auf dem Vergleich der unter definierten baulichen Bedingungen gemessenen Körperschallleistung beruht.

Weber, Rainer

• Measures to Address the Dissonance Perception of Multiple Tonal Components in Sounds
  A. Rieger, C. Mühlbauer, R. Weber and H.-P. Rabl
[Abstract]

As tonal components let increase the annoyance of sounds significantly, characterizing them adequately is a major task in the process of analysis. Thereby especially multi-tone complexes raise new issues. As example, in a musical kind of view it is well known that different tone pitches sounding simultaneously can either cause a harmonious or inharmonious sound event depending on the spectral composition. By taking this into account, it seems quite possible that the perception of dissonance/consonance could have an influence on annoyance perception, too. In established analysis concepts the assessment of single tones by the metric tonality is already realized but it is found that no consideration is made of the sensations differently composed tone-complexes elicit. A hearing test was set up composed of different dyads and triads. Subjects had to rate sounds on their dissonance and annoyance perception. The purpose of this assessment was the evaluation of the subject’s understanding for dissonance and annoyance and the interdependence of both. In a following step dissonance and annoyance models of the literature were aligned to the test’s results regarding significant correlations.

Webersen, Manuel

• Akustische Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften künstlich gealterter Polymere
  M. Webersen, M. Hüttner, F. Woitschek, E. Moritzer and B. Henning
[Abstract]

Präzise Kenntnis der mechanischen Eigenschaften von polymeren Werkstoffen hat sowohl für die Konstruktion als auch für die Bewertung der Betriebssicherheit und Restlebensdauer mechanischer Komponenten in Leichtbauanwendungen eine große Bedeutung. Zur Prädiktion bzw. messtechnischen Bestimmung werden dabei traditionell Verfahren wie die mechanische Zugprüfung eingesetzt, bei denen der Prüfling exemplarisch zerstört wird.

Im Fachgebiet Elektrische Messtechnik werden alternative Verfahren zur zerstörungsfreien Materialcharakterisierung auf Basis von Ultraschall entwickelt. Für diesen Beitrag kommen zwei verschiedene Verfahren zum Einsatz, die die Materialabhängigkeit der dispersiven Eigenschaften akustischer Wellenleiter ausnutzen. Es können einerseits plattenförmige und andererseits hohlzylindrische Proben untersucht werden. Dabei wird ein Simulationsmodell mit der jeweiligen Geometrie angesetzt, dessen mechanische Materialparameter iterativ variiert werden, bis das Modellverhalten die realen Messdaten möglichst gut abbildet (inverses Messverfahren).

Vorgestellt werden die so ermittelten Ergebnisse einer Untersuchungsreihe, in der unterschiedliche Materialien (Polyamid 6, Polypropylen) über Zeiträume von bis zu 3000 Stunden hydrothermisch gealtert wurden. Auf diese Weise kann gezeigt werden, dass selbst geringe Unterschiede im mechanischen Verhalten der Proben aufgrund der hohen Empfindlichkeit der Messverfahren erfasst werden können. Gleichzeitig modelliert diese Untersuchung eine Langzeitüberwachung von Bauteilen, die zum Beispiel Witterungseinflüssen ausgesetzt sind. Die akustisch bestimmten mechanischen Materialparameter werden außerdem mit den Ergebnissen klassischer (zerstörender) Messverfahren verglichen.

Wegerhoff, Matthias

• Determination of equivalent forces for structures through the use of in situ TPA: A pre-study based on FEM
  M. Wegerhoff and R. Sottek
[Abstract]

Die Betrachtung von Pfadbeiträgen zu einem Empfänger, ausgehend von einer Quelle, kann mittels verschiedener Transferpfadanalyse-Methoden erfolgen. In der Praxis wird oft das in-situ Verfahren eingesetzt. Diese Methode beschreibt auf der Basis von Messungen am unveränderten System (z. B. ein Fahrzeug) die Quelle durch äquivalente Kräfte und quantifiziert deren Beiträge im Hinblick auf einen Empfänger. Die Orte, für die die äquivalenten Kräfte bestimmt werden sollen, sind oftmals aus der Konstruktion ersichtlich, sobald es sich um gekoppelte Systeme handelt. Als Beispiel kann ein Motor im Fahrzeug angeführt werden: Hier werden üblicherweise Pfadbeiträge von Motorlagern nachlagerseitig ermittelt. Das Motorlager als Koppelstelle der Systeme eignet sich hervorragend zur örtlichen Lokalisation der zu bestimmenden äquivalenten Kräfte. Häufig besteht die Kopplung jedoch nicht aus örtlich klar definierten Koppelstellen, sondern aus Strukturen, die sich verzweigen, wie bei einem Motortragarm mit insgesamt drei Anbindungspunkten. Unter welchem Aufwand ist es eventuell möglich auch hier eine Aussage zu den äquivalenten Kräften in der Struktur zu machen? Im Rahmen dieser Arbeit wird durch Nutzung der finiten Elemente Methode eine Vorstudie zu dieser Thematik vorgestellt.

Wegler, Korbinian

• How Level, Delay and Spatial Separation influence the Echo Threshold
  K. Wegler, F. Wendt and R. Höldrich
[Abstract]

The echo threshold is a common measure to quantify the strength of the precedence effect. Depending on the experimental design, it is defined as the delay or level of the reflected sound compared to the direct sound at which the reflection is perceived as a separate auditory event.

Respective studies are typically carried out as lead-lag experiments and listeners are asked to adjust the delay of the lagging reflection with a fixed level or vice versa. The spatial separation is known to be another factor influencing the echo threshold. Nevertheless, most studies disregard this attribute and keep the playback directions of lead and lag constant.

This contribution studies the interaction of delay, level and spatial separation in a multi-stage listening experiment using binaural rendering. In each stage the listeners are instructed to adjust one of the three attributes to determine the echo threshold. Based on the gained results the interrelations of delay, level, and spatial separation with the echo threshold are examined and an attempt is made to develop a simple model.

Wehr, Reinhard

• Langzeitverhalten lärmmindernder SMA-Decken
  R. Wehr, A. Fuchs and E. Bühlmann
[Abstract]

Zur Reduktion des Reifen/Fahrbahngeräusches werden in großem Maß lärmarme dichte und semidichte Fahrbahndeckschichten genutzt. Während diese eine gute Wirksamkeit zu Beginn ihrer Liegedauer zeigen, nimmt die lärmmindernde Wirkung mit zunehmendem Alter ab. Um dieses Alterungsverhalten zu analysieren, wird im vorliegenden Paper dazu die Erhebung einer umfassenden Datengrundlage mittels des CPX-Verfahrens (ISO 11819-2) gezeigt. Die Daten werden dazu mit Informationen zum Deckschichttyp, dessen Altersstruktur und Befahrungsstärke verbunden und daraus ein Modell des Alterungsverlaufs erstellt, welches mit Vorbeifahrtsmessungen nach ISO 11819-1 verglichen wird. Ebenfalls werden Korrelationen mit Texturmessungen gezeigt, welche gemeinsam mit den CPX-Messungen durchgeführt wurden.

Wei, Yintao

• Three-dimensional stochastic free vibration of the tire using generalized polynomial chaos expansion method
  Z. Liu, K. Sepahvand, Y. Wei and S. Marburg
[Abstract]

In this paper, an analysis model of the three-dimensional stochastic free vibration of the tire using the generalized polynomial chaos (gPC) expansion method is given, and the model was applied to the stochastic vibration analysis of a radial tire. Considering the displacement model of the in-plane and out-of-plane bend and the out-of-plane torsion, the three-dimensional rings on elastic foundation (REF) model and the dynamic equations are given. Based on the REF tire model, the stochastic analysis under the uncertainties in geometrical parameters elasticity moduli and internal pressure is investigated. The uncertain geometrical and structural parameters of the tire are approximated by the truncated gPC expansions. The constructed gPC expansions for the uncertain parameters are used as inputs to a deterministic tire model to analyze the random natural frequencies of the tire. The probability density function (PDF) of the random natural frequencies derived from the PC expansion has reasonable accuracy in respect to the MC simulation.

Weinhold, Johannes

• Horizontale Stoßstellendämmung von Brettsperrholzwänden
  M. Schneider, A. Ruff, B. Zeitler and J. Weinhold
[Abstract]

Vorgefertigte Massivholzwände mit einem Wärmedämmverbundsystem werden in Seniorenwohnanlagen, in Wohnheimen oder in Hotels häufig als flankierende Außenwände eingesetzt. Die flankierende Übertragung über diese besonders leichten Bauteile begrenzt dabei die resultierende Schalldämmung zwischen den Wohneinheiten, wobei die konstruktive Ausführung der Stoßstelle zwischen Trennwand und den beiden flankierenden Außenwänden die erreichbare Flankendämmung bestimmt. Im Rahmen eines Forschungsauftrages der Ed. Züblin AG wurden im Labor der HFT-Stuttgart am Zentrum für Bauphysik unterschiedliche Stoßstellenvarianten aufgebaut und messtechnisch untersucht. Die Ergebnisse dieser Messungen werden vorgestellt und diskutiert.

• Laboruntersuchungen zur Stoßstellendämmung von Brettsperrholzwänden und Spannbeton-Fertigdecken
  A. Ruff, M. Schneider, B. Zeitler and J. Weinhold
[Abstract]

Im modernen Holzbau kommen verstärkt auch Hybridkonstruktionen, z.B. die Kombination aus Brettsperrholzwänden und Stahlbeton-Hohlkörperdecken, zum Einsatz. Die Decken aus Stahlbeton-Fertigteilen werden dabei in der Regel nicht direkt auf die Massivholzwände aufgelegt, sondern durch eine elastische Zwischenlage getrennt. Im Rahmen eines Forschungsprojekts mit der Ed. Züblin AG wurde im Prüfstand ein solcher Bauteilstoß nachgebildet und hinsichtlich der Stoßstellendämmung zwischen den Bauteilen messtechnisch untersucht. Zusätzlich wurde die Art der elastischen Zwischenlage variiert und der Bauteilstoß mit verschiedenen Auflasten versehen. Im Beitrag werden die Messergebnisse vorgestellt und diskutiert.

Weinrich, Antje

• Schutz der maritimen Umwelt durch Unterwassergeräuschminderung
  A. Weinrich and S. Schael
[Abstract]

Die Nutzung von Booten und Schiffen beeinflusst die unmittelbare maritime Umwelt auf unterschiedlichen Wegen. Mögliche Geräuschreduzierungen und deren Nachweise werden zunehmend je nach Einsatzbedingungen von Schiffe und Boote erforderlich. Allgemeine akustische Vorgaben im Schiffbau werden in Bau- bzw. Prüfspezifikationen festgelegt. Der Nachweis der in das Wasser abgestrahlten Geräusche erfolgt dabei an geeigneten Messstellen. In Deutschland verfügt die WTD 71 über die einzige Messstelle für Wasserschall von Schiffen und Booten. Welche Möglichkeiten zur Geräuschreduzierung notwendig sind, lässt sich anhand von Messergebnissen nachvollziehen. Diese Präsentation soll einen Überblick über die Geräuschquellen eines Schiffes und deren messtechnischen Nachweis geben sowie Maßnahmen zur Reduzierung der von Schiffen verursachten Unterwassergeräuschen aufzeigen.

Weinstock, Lars Steffen

• Einsatz von FPGA und SoC Technologien für Akustisch Instrumentierte Eissonden
  D. Eliseev, D. Heinen, P. Linder, L.S. Weinstock, S. Wickmann and S. Zierke
[Abstract]

In dem Vortrag wird die Verwendung von FPGA und SoC Technologien für die Realisierung von Datensystemen akustisch instrumentierter Eissonden betrachtet. Die im Vortrag diskutierten Datensystemen verwenden die Xilinx-Spartan-6 FPGAs sowie Xilinx-Zynq SoCs. Die Verwendung der FPGA- und SoC Technologien ermöglicht bei einem kompakten Aufbau parallele Datenerfassung von mehreren akustischen Sensorkanälen sowie das Synchronisationsverfahren und den Umgang mit weiterer Sondensensorik. Im Vortrag werden die folgenden Themen diskutiert: Architektur der Datensystemen, Verteilung der Aufgaben zwischen Processorkernen und programmierbarer Logik, Einsatz von Embedded Linux und Entwicklung der dafür benötigten Linux-Kernel Module. Die betrachteten Schmelzsonden werden im Rahmen des vom BMWi geförderten EnEx Initiative des DLR Raumfahrtmanagements entwickelt. Die entwickelten Navigationstechnologien werden für eine zukünftige Raumfahrtmission zum Saturn Mond ”Enceladus” verwendet.

Weinzierl, Stefan

• Optimized Sound Field Generation in the Time Domain - Validation for Source Arrays in 2D
  M. Lemke, F. Straube, L. Stein and S. Weinzierl
[Abstract]

Line Source Arrays (LSAs) are used for sound reinforcement aiming at the synthesis of homogeneous sound fields for the whole audio bandwidth. The deployed loudspeaker cabinets are rigged with different tilt angles and/or electronically controlled. The determination of the optimal geometric arrangement and electronic drive is an ill-posed inverse problem. In a preceding contribution, we introduced an adjoint-based approach for sound reinforcement problems in the time domain.

By defining a target sound field within an objective function the method allows the optimization of acoustic sources also considering a base flow or thermal stratification. It is based on the Euler equations and the corresponding adjoint which are solved by means of computational aeroacoustic (CAA) techniques. Both, appropriate driving functions and appropriate positions of the sources for the synthesis of a desired sound field can be determined.

We will present new validation examples with several loudspeakers for a typical straight and a typical circular two-dimensional loudspeaker array setup. It will be shown that pre-specified driving functions - amplitudes and phases - can be regained using the adjoint-based method.

Wendemuth, Andreas

• Analysis of the influence of different room acoustics on acoustic emotion features and emotion recognition performance
  J. Höbel-Müller, I. Siegert, R. Heinemann, A.F. Requardt, M. Tornow and A. Wendemuth
[Abstract]

Bei der automatischen Erkennung von Emotionen aus Sprache ist darauf zu achten, dass ähnliche Trainings- und Testbedingungen vorherrschen. Andernfalls kann die Erkennungsleistung von Emotionen aus Sprache erheblich abnehmen. Wesentliche Einflussfaktoren stellen Anwendungsdomäne, Sprechertypen sowie Übertragungskanal und Raumakustik dar. In dieser Arbeit wird auf die Raumakustik als wesentlicher Faktor bei der Erkennung von Emotion aus Sprache fokussiert. Bisherige Studien haben sich auf bestimmte Sprachmerkmale beschränkt oder gebündelte Merkmalsgruppen verglichen. Die aktuelle Studie zielt darauf ab, ein nachvollziehbares Experimentaldesign zu schaffen, das es erlaubt sowohl den Einfluss verschiedener Raumakustiken auf Sprachmerkmale als auch den daraus folgenden Einfluss auf die Erkennungsleistung zu untersuchen.

Grundlage für die Studie ist der Benchmarkdatensatz EMODB, der in einem Probandenraum, in einem modernen und einem älteren Hörsaal sowie in einem Treppenhaus an verschiedensten Positionen aufgenommen wurde. Weiterhin wurden die Räume akustisch vermessen und die raumakustischen Maße T30, EDT, C50 und D50 erfasst. Als Referenzaufnahme gilt eine mit dem gleichen Equipment aufgenommene Version in einer Schalldämmkabine. Ergebnisse statistischer Analysen gängiger Sprachmerkmale wurden mit den akustischen Vermessungen in Beziehung gesetzt. Durch anschließende Erkennungsexperimente wurde untersucht, welche Merkmalsveränderung den größten Einbruch in der Erkennungsleistung zeigt, und auf welche Raumakustiken dies zurückgeführt werden kann.

Wendt, Florian

• How binaural room impulse responses influence the externalization of speech
  F. Wendt, R. Höldrich and M. Marshall
[Abstract]

Listeners perceive the sounds of the real world to be externalized. For sound sources in closed environments this is largely due to interaural cues provided by the reverberation of the room described by the room impulse response (RIRs) and the filtering by head, torso, and pinna expressed as head-related impulse responses (HRIRs). The latter vary with listeners and it is known that individual HRIRs improve the externalization. To provide more insights into the relative contribution of RIRs and HRIRs on the externalization we performed a listening experiment. Listeners were asked to rate the externalization of speech convolved with different RIRs with individual and generic HRIRs. The results of the experiment suggest that the importance of individual HRIR diminishes with increasing reverberation time.

• How Level, Delay and Spatial Separation influence the Echo Threshold
  K. Wegler, F. Wendt and R. Höldrich
[Abstract]

The echo threshold is a common measure to quantify the strength of the precedence effect. Depending on the experimental design, it is defined as the delay or level of the reflected sound compared to the direct sound at which the reflection is perceived as a separate auditory event.

Respective studies are typically carried out as lead-lag experiments and listeners are asked to adjust the delay of the lagging reflection with a fixed level or vice versa. The spatial separation is known to be another factor influencing the echo threshold. Nevertheless, most studies disregard this attribute and keep the playback directions of lead and lag constant.

This contribution studies the interaction of delay, level and spatial separation in a multi-stage listening experiment using binaural rendering. In each stage the listeners are instructed to adjust one of the three attributes to determine the echo threshold. Based on the gained results the interrelations of delay, level, and spatial separation with the echo threshold are examined and an attempt is made to develop a simple model.

Weng, Chenyang

• Eine neuartige Impedanz-Randbedingung zur vollständigen Beschreibung des akustischen Verhaltens perforierter Wandauskleidungen mit Überströmung
  A. Schulz, C. Weng, F. Bake, L. Enghardt and D. Ronneberger
[Abstract]

Zur Lärmminderung in Strömungskanälen wie z.B. Flugzeugtriebwerken werden häufig akustische Wandauskleidungen verwendet, wobei die Kanalwände durch Perforationen akustisch durchlässig gemacht werden. Der entscheidende Parameter für die Anpassung der Wandauskleidung an das zu dämpfende Schallspektrum ist dabei -zumindest im strömungslosen Fall- durch die Wandimpedanz gegeben. Bei Anwesenheit einer Strömung wird diese Anpassung erheblich erschwert, da die Wandimpedanz nicht nur strömungsbedingt verändert wird, sondern als alleiniger Parameter auch nicht mehr ausreicht, um den Einfluss der Wand auf das Schallfeld zu beschreiben. Zur Vervollständigung der Randbedingung muss der Effekt des Impulstransfers berücksichtigt werden, welcher durch das Abbremsen des strömenden, in die Wandöffnungen eindringenden Mediums verursacht wird. Dieser Effekt wurde in den bisherigen Arbeiten entweder völlig vernachlässigt oder durch die unrealistische Annahme der Haftbedingung beschrieben. Um den Impulstransfer zwischen Wand und Strömung korrekt zu berücksichtigen, wird in dieser Arbeit die Proportionalitätskonstante zwischen der akustischen Wandschubspannung und der wandnormalen Schnelle als neuer Parameter der Randbedingung eingeführt. Diese, hier Impulstransferimpedanz genannte, Größe liefert zusammen mit der klassischen Wandimpedanz eine vollständige Beschreibung der akustischen Eigenschaften einer perforierten Wand unter dem Einfluss der Überströmung. Es werden erste Messungen der Impulstransferimpedanz vorgestellt und physikalisch plausible Ergebnisse diskutiert.

• Impedanzbestimmung von überströmten Linern: Vergleich modenbasierter und nicht-modenbasierter Methoden
  F. Bake, C. Weng, A. Schulz and L. Enghardt
[Abstract]

Schalldämpfende Wandauskleidungen, genannt Liner, sind eine wesentliche Technologie zur Schallreduktion in durchströmten Kanälen wie z.B. im Einlauf und Nebenstromkanal von Flugtriebwerken. Eine wichtige Größe zur Beschreibung von Linern ist die Impedanz, das Verhältnis des Schalldrucks zur wandnormalen Schallschnelle an der Lineroberfläche. Bei Überströmung des Liners kann diese Impedanz bisher nicht direkt gemessen werden. Daher kommen hier meist indirekte Verfahren, sogenannte Impedanzeduktionsmethoden, zum Einsatz. Bei diesen wird in der Regel das Kanalschallfeld, mit eingebautem Liner und Überströmung, an verschiedenen Mikrofonpositionen vermessen und dann über entsprechende Modelle für die Schallausbreitung und die Linerrandbedingung eine Linerimpedanz soweit iteriert, bis die Differenz vom modellierten zum gemessenen Schallfeld möglichst minimiert wird. Hierbei unterscheidet man Methoden, bei denen das Schallfeld in akustische Moden zerlegt betrachtet wird, von Verfahren, die das Schallfeld als gesamte numerische Lösung auswerten. In dem vorliegenden Beitrag werden an einem Beispielliner verschiedene Impedanzeduktionsmethoden, z.T. modenbasiert und z.T. nicht-modenbasiert, hinsichtlich Ihrer Eigenschaften und der sich daraus ergebenen Eignung zur Impedanzbestimmung verglichen. Im Ergebnis zeigt sich, dass bei Linern mit sehr kleiner Resistanz eher nicht-modenbasierte Eduktionsmethoden sinnvolle Ergebnisse liefern, während sie in Frequenzbereichen mit sehr hoher Dissipation unrealistische Ergebnisse zeigen. In diesen Bereichen erscheint vielmehr die Anwendung der modenbasierten Methoden von Vorteil zu sein.

Werner, Manuel

• Physical Modeling of Vibrating Plates
  M. Schäfer, M. Werner and R. Rabenstein
[Abstract]

Die Modellierung von Plattengleichungen der Elastizitätstheorie ist von großem Interesse für die Klangsynthese von Musikinstrumenten. Ein möglichst genaues Modell bietet die Grundlage für die Beschreibung von Xylophonen, Glockenspielen oder Hallplatten. Hierbei erfordert die Herleitung eines Modells eine physikalisch korrekte Beschreibung des Schwingungsverhaltens und eine geeignete numerische Modellierungsmethode. Das dynamische Schwingungsverhalten von Platten kann durch die zeitliche und örtliche Veränderung physikalischer Größen wie Auslenkung, Moment und Beschleunigung beschrieben werden. Systeme dieser Art werden durch partielle Differentialgleichungen beschrieben und im Sinne der Systemtheorie als dynamische mehrdimensionale Systeme betrachtet. Für die numerische Modellierung wird die Funktionaltransformationsmethode (FTM) verwendet. Die Methode basiert auf der Entwicklung eines örtlichen Differentialoperators in einen Satz geeigneter bi-orthogonaler Eigenfunktionen, deren Eigenwerte die einzelnen Schwingungsmoden der Platte darstellen. Das Ergebnis ist ein analytisches Simulationsmodell für die schwingende Platte. Es kann verwendet werden um einen echtzeitfähigen Algorithmus zur Klangsynthese herzuleiten. Eine Formulierung der Lösung in einer mehrdimensionalen Zustandsraumdarstellung erlaubt die Veränderung des Randverhaltens durch Rückkopplungsstrukturen aus der Regelungstechnik. Der Beitrag erklärt die mathematischen Grundlagen, beschreibt den Simulationsalgorithmus und erläutert das Ergebnis durch Klangbeispiele.

Werner, Stephan

• Technical Requirements for a Personalized Auditory Reality
  K. Brandenburg, E. Cano, F. Klein, T. Köllmer, H. Lukashevich, A. Neidhardt, J. Nowak, U. Sloma and S. Werner
[Abstract]

At DAGA 2018, we introduced the concept of a Personalized Auditory Reality (PARty), a new research field that investigates methods for manipulation of acoustic surroundings. Within such an auditory reality, users would be able to freely move around, modify their acoustic scene by enhancing relevant sounds, suppressing irrelevant ones, or adding new ones. The perceived acoustic environment will follow the paradigm of augmented and mixed realities where sounds from actual surroundings are edited and combined with added sound sources. In order to accomplish the main tasks of PARty via a wearable device, a number of requirements need to be met. This contribution outlines necessary characteristics of both hardware and software components. We see, among others, the following questions: Which existing components and systems can be used? How do we measure the quality of prototypes? What computing power is available? A closer look is taken for some of the key components of a PARty system: Decomposing a real-world acoustic scene with the help of a small microphone array, real-time object classification and integration of virtual sound sources in the actual environment.

Westphal, Torsten

• Berechnungsansätze für Rollkoffergeräusche
  I. Haltenorth and T. Westphal
[Abstract]

Seit Jahren sorgen Rollkoffergeräusche in touristisch relevanten Städten für Empörung, Venedig wollte die Rollkoffernutzung bereits verbieten. Auch deutsche Genehmigungsbehörden fordern bei der Zulassung gewerblich betriebener Ferienwohnungen im urbanen Raum Nachweise, dass die Geräusche durch ”Trolleys” für Anwohner immissionsschutzrechtlich zumutbar sind. Der Akustikprüfer und -planer steht damit vor der Aufgabe, diese Geräusche theoretisch oder praktisch zu simulieren und Lösungsansätze zur Einhaltung der Anforderungen abzuwägen. Im Akustikbüro Moll wurden Messreihen mit Rollkoffern durchgeführt, um einen Planungsansatz für Schallleistungspegel mit Zu- und Abschlägen für Rollkofferarten, Zuggeschwindigkeiten und Straßenbelägen zu finden. Erste Ergebnisse werden vorgestellt.

Wickelmaier, Florian

• Irrelevant Background Speech Disrupts Serial Short-Term Memory for Verbal but not for Spatial Information: A Pre-Registered Replication Study
  T. Kvetnaya, K. Schopf and F. Wickelmaier
[Abstract]

The irrelevant speech effect (ISE)-the phenomenon that background speech impairs serial recall of visually presented material-has been widely used for examining the structure of short-term memory. Jones, Farrand, Stuart, and Morris (1995) employed the ISE paradigm to challenge modularity as a fundamental principle of working memory. In Experiment 4, they observed an ISE in both verbal and spatial serial memory tasks, thereby demonstrating that changing-state characteristics of the material, rather than its modality of origin, may determine the impairment of memory performance. The present study constitutes a cumulative, pre-registered replication of Experiment 4 with 80 German participants (n = 40 per memory task condition). In line with Jones et al. (1995), a main effect of sound type was observed for the verbal domain, with disruption being more marked for a changing sequence of spoken syllables than for a steady sequence. However, no such cross-modal effect was replicated for the spatial domain. Contrary to the original findings, this resulted in an interaction of sound condition and task type. These results do not support a model of functional equivalence of verbal and spatial information in serial short-term memory.

Wickmann, Stefan

• Einsatz von FPGA und SoC Technologien für Akustisch Instrumentierte Eissonden
  D. Eliseev, D. Heinen, P. Linder, L.S. Weinstock, S. Wickmann and S. Zierke
[Abstract]

In dem Vortrag wird die Verwendung von FPGA und SoC Technologien für die Realisierung von Datensystemen akustisch instrumentierter Eissonden betrachtet. Die im Vortrag diskutierten Datensystemen verwenden die Xilinx-Spartan-6 FPGAs sowie Xilinx-Zynq SoCs. Die Verwendung der FPGA- und SoC Technologien ermöglicht bei einem kompakten Aufbau parallele Datenerfassung von mehreren akustischen Sensorkanälen sowie das Synchronisationsverfahren und den Umgang mit weiterer Sondensensorik. Im Vortrag werden die folgenden Themen diskutiert: Architektur der Datensystemen, Verteilung der Aufgaben zwischen Processorkernen und programmierbarer Logik, Einsatz von Embedded Linux und Entwicklung der dafür benötigten Linux-Kernel Module. Die betrachteten Schmelzsonden werden im Rahmen des vom BMWi geförderten EnEx Initiative des DLR Raumfahrtmanagements entwickelt. Die entwickelten Navigationstechnologien werden für eine zukünftige Raumfahrtmission zum Saturn Mond ”Enceladus” verwendet.

Wiedemann, Jochen

• Einfluss turbulenter Anströmung und fahrzeugerregter Turbulenz auf das Windgeräusch im Fahrzeug
  D. Staron, M. Riegel, R. Blumrich and J. Wiedemann
[Abstract]

Die aeroakustische Entwicklung von Fahrzeugen findet vorrangig in Aeroakustik-Windkanälen bei stationärer Anströmung statt. Auf der Straße erfahren Fahrzeuge allerdings instationäre, turbulente Strömungsverhältnisse. Es resultieren Schwankungen des Windgeräuschs, die den subjektiven Eindruck der Insassen beeinflussen und somit bei der Fahrzeugentwicklung zu berücksichtigen sind. Da Straßenmessungen mangels Reproduzierbarkeit für gezielte Untersuchungen nur bedingt geeignet sind, werden Methoden zur reproduzierbaren Bestimmung des instationären Windgeräuschs entwickelt. Hierzu zählen quasistationäre Simulationsverfahren auf Basis von stationären Akustikmessungen im Windkanal und Strömungsmessungen auf der Straße sowie aktive Böengeneratoren. In diesem Beitrag werden die Methoden genutzt, um das instationäre Windgeräusch der Entstehung nach zu unterteilen und zu analysieren. Unterschieden werden Anteile aus der Turbulenz der Anströmung und aus fahrzeugerregter Turbulenz. Letztere wird durch die Geometrie des Fahrzeugs erregt, auch bei stationärer Anströmung. Mit steigender Modulationsfrequenz im Windgeräusch werden ein anteilig sinkender Einfluss der Anströmturbulenz und dementsprechend ein steigender Einfluss der fahrzeugerregten Turbulenz gefunden. Die jeweilige Bedeutung der Anteile für das Geräuschempfinden im Fahrzeug wird in einem weiteren Schritt untersucht.

• Bedeutung der Laufrad-Anströmung für die Aeroakustik eines Kfz-Kühlerlüfters
  M. Gollub, D. Gnannt, R. Blumrich, C. Semmler and J. Wiedemann
[Abstract]

In der Abkühlphase von Fahrzeugen aber auch im Ladebetrieb von Elektrofahrzeugen wird das Außengeräusch eines Kraftfahrzeugs vom Kühlerlüfter besonders deutlich dominiert. In diesen Betriebszuständen fehlen maskierende Geräusche, wodurch das Lüftergeräusch in den Vordergrund tritt. Besonders störend werden tonale Komponenten des Lüftergeräusches empfunden, die zudem auch pegelbestimmend sein können. In einem Prüfstandsaufbau, der die Einbausituation im Fahrzeug mit den strömungsmechanisch relevanten Bauteilen berücksichtigt, wurden die Ursachen der tonalen Komponenten eines Serienlüfters detailliert experimentell analysiert. Bei dem vorliegenden Lüfter, der schon übliche Maßnahmen zur Reduktion der Rotor-Stator-Interaktion aufweist, zeigte sich die Anströmsituation als effiziente Möglichkeit, tonale Komponenten zu reduzieren. Es wurde hierdurch ein deutlich angenehmeres Geräusch erreicht.

Wiedemann, Nathan

• Calibration of a mobile hearing aid prototype and its validation: Towards transparent listening with commodity hardware
  M. Buhl, F. Denk, M. Bodenstein, N. Wiedemann, S. Jacobsen, M.R. Schädler and B. Kollmeier
[Abstract]

Mobile hearing aid prototypes running open-source software allow for immediate testing under field conditions, and easy distribution of algorithms. Besides low latency and acoustic feedback, an accurate calibration of the device is important for the validity of any experiments. Ideally, the listener would not perceive any difference between listening with and without the device, especially in level and tone colour (transparent listening).

To test if prototypes built of commodity hardware components can be calibrated out-of-the-box, dummy head recordings in approximated diffuse field conditions were conducted for five pairs of earphones with built-in microphones. Two average FIR compensation filters were derived that equalize the microphone and the response of the headphone at the eardrum appropriately. The obtained generic calibration was validated by measuring hearing thresholds of four normal hearing subjects.

The results show that the application of the generic calibration leads to about 2 dB higher variation between the hearing thresholds of the subjects than obtained by measuring the individual hearing thresholds in an open-ear, diffuse field condition (6 dB vs. 4 dB).

A remaining issue is to reduce the comb-filter effect at low frequencies, potentially possible by a suitable manipulation of the gain table.

Wijnant, Ysbrand

• On the Measurement of Sound Power using a Cubical Arrangement of Microphones in a Small Rigid Sphere
  N. Consten, T. Campmans, S. Bertet and Y. Wijnant
[Abstract]

Recently a new acoustic measurement device, the SonoCat, has become available. The probe consists of 8 MEMS microphones, embedded in a small rigid sphere. By accurately calibrating the amplitude and phase mismatch between the microphones, the probe is able to measure the sound intensity accurately. In this paper, we will explain the method that has been used to derive the sound intensity from the measured pressure signals and how the effect of the presence of the sphere has been accounted for. In addition, we will show experimental results, obtained in the anechoic room of the University of Twente, comparing the sound intensity, as measured by the probe, with a benchmark sound intensity probe. The accuracy and precision of the new probe will be discussed.

Wilbrandt, Alexander

• Sprachsignalentzerrung für einen Kunstkopf mit zeitveränderlichem Resonanzvolumen
  T. Hübschen, A. Wilbrandt, M. Brodersen and G. Schmidt
[Abstract]

Bei der anwendungsnahen Evaluierung von Sprachkommunikationssystemen ist es üblich einen Kunstkopf zur Wiedergabe des Quellsignals zur verwenden. Solch ein Kunstkopf ist klassischerweise statisch, das heißt der Mund bewegt sich nicht und auch eine Atmung wird vom Kunstkopf nicht simuliert. Für Anwendungen wie die Evaluierung der Kommunikationseinheiten von Atemschutzmasken ist es jedoch unabdinglich den Kunstkopf zusätzlich atmen zu lassen, da ein signifikanter Teil der in Atemschutzmasken implementierten Signalverarbeitung speziell darauf ausgerichtet ist, natürliche und durch den Luftstrom in der Maske hervorgerufene Atemgeräusche zu unterdrücken. Wird die Atmung durch den Anschluss eines Blasebalgs an einen modifizierten Kunstkopf simuliert, so ist allerdings zu beobachten, dass klassische Ansätze zur Entzerrung des Sprachsignals nur suboptimale Ergebnisse liefern. Dies ist mitunter durch die zeitveränderliche Anpassung des Resonanzraumes zu begründen. Für diesen konkreten Fall wird in diesem Beitrag ein neues zeitvariantes Entzerrverfahren als Alternative gegenüber konventionellen zeitinvarianten Verfahren vorgestellt.

Will, Felix

• Ein Modell zur Berechnung zukünftiger Lärmimmissionen am Flughafen aus Fluglärm
  F. Will
[Abstract]

Lärmemissionen des Luftverkehrs stellen eine nicht zu vernachlässigende gesellschaftspolitische Herausforderung dar. Dies könnte sich in der Zukunft verschärfen, da einerseits ein weiteres Luftverkehrswachstum erwartet wird und sich andererseits der Trend stärker empfundener Belästigung bei gleichen Lärmpegeln fortsetzen könnte. Geeignete Strategien zur Begrenzung und Verringerung zukünftigen Fluglärms in der Umgebung von Flughäfen sind daher nötig. Zur Definition wirksamer Maßnahmen benötigt es Modellierungsfähigkeiten, die zukünftige Lärmimmissionen am Flughafen unter unterschiedlichen Szenarien abbilden können. Hierzu haben die Autoren in zurückliegender Forschung eine neuartige Methode entwickelt und validiert. Die Methode enthält drei Modellierungsbereiche: die Modellierung zukünftiger Flugpläne, der Lärmimmission auf Flugzeugebene sowie der Lärmimmission auf Flughafenebene. Darin wird zunächst unter Berücksichtigung benutzerdefinierter Verkehrswachstumsraten und statistischer Außerdienststellungskurven von Flugzeugen ein zukünftiger Flugplan inklusive des zukünftigen Flugzeugflottenmix modelliert. Lärmimmissionen für einzelne An- und Abflüge werden gemäß der Methode aus ECAC Doc.29 definiert. In der Modellierung von Flughafenlärm wird das Aviation Environmental Design Tool (AEDT) verwendet. Auf diese Weise können zukünftige Flughafen-Lärmimmissionen beliebiger Flughäfen modelliert werden. Die Methode wird beispielhaft an einem Zweibahnflughafen mit parallel unabhängigem Bahnsystem angewandt. Neben einem plausiblen Referenzszenario für den Zeitraum 2016 bis 2040 wird der Einfluss eines ab 2030 auftretenden, stark lärmreduzierten Flugzeugtypes auf die resultierenden Day-Evening-Night Pegel dargestellt.

Winneke, Axel

• Hearing support to reduce listening effort at work: an EEG study
  A. Winneke, M. Meis, I. Wolf, J. Rennies-Hochmuth and S. Goetze
[Abstract]

A prolonged exposition to an acoustically challenging environment can cause cognitive fatigue. Call-Centers are examples of work environments where this is particularly relevant. In several guidelines (EVDI 2569:2016-02, ASR A3.7 and 3382-3), the focus is to avoid deleterious aftereffects of irrelevant speech by means of room acoustical interventions, such as shieldings and zonings. In call-centers however it is furthermore important to ensure good speech quality of the client to reduce listening effort. Technical assistance systems can improve speech intelligibility and alleviate listening effort. Hearing support tailored to the individual’s hearing ability and listening preference, built into the telephone, is an example of such an assistance system. In the current study the effect of an individualized hearing support technology on listening effort was evaluated by means of recording an electroencephalogram (EEG). Via a simulated telephone connection participants listened to sentences in noise and answered questions regarding the content. In trials with hearing support, activity in the EEG-alpha frequency band (9-10 Hz) was reduced significantly, indicating a decrease in listening effort. The results suggest that an individualized hearing support offers a possibility to ease acoustically induced mental load and is an additional tool to improve the working conditions in call-centers.

• Assessing and reducing listening effort of listening to speech in adverse conditions
  A. Hall, J. Rennies-Hochmuth and A. Winneke
[Abstract]

Normally hearing listeners successfully compensate for speech distortions in everyday environments, but can become fatigued as a result. This electroencephalography (EEG) study measures neurophysiological correlates of this compensation - termed listening effort (LE) - by comparing unprocessed speech to AdaptDRC-processed speech. AdaptDRC is a near-end-listening-enhancement algorithm that alters speech signals for playback, dependent on environmental noise, and significantly improves intelligibility (Schepker et al., 2013). AdaptDRC reduces subjective effort for speech in noise, even at 100% intelligibility (Rennies et al., in press). We recorded EEG while participants (N=30; normally-hearing adults) listened to unprocessed or AdaptDRC-processed OLSA sentences in noise at five SNRs, then rated the effort required to understand the speech using a modified adaptive categorical LE scale. We also measured speech intelligibility, hearing and cognitive abilities. Preliminary data analyses (N=12) indicate that speech intelligibility is at ceiling (98%) at SNRs >0dB. At these SNRs, subjective LE decreases with increasing SNR (r=-.51) and is lower for AdaptDRC speech than unprocessed speech. EEG analysis will identify neurophysiological markers of compensation and their relationships with subjective ratings. This experiment provides insight into the neurophysiological correlates of effortful listening in sub-optimal conditions, and the benefits of near-end-listening-enhancement technology for public and workplace environments.

Winter, Fiete

• Array Design for Increased Spatial Aliasing Frequency in Wave Field Synthesis Based on a Geometric Model
  F. Winter, F. Schultz and S. Spors
[Abstract]

Wave Field Synthesis aims at a physically accurate synthesis of a desired sound field inside a target region. Typically, the region is surrounded by a finite number of discrete loudspeakers. For practical loudspeaker setups, this spatial sampling causes spatial aliasing artefacts and does not allow for an accurate synthesis over the entire audible frequency range. Recently, the authors proposed a geometric model to predict the so-called aliasing frequency up to which the spatial aliasing is negligible for a specific listening position or area. Besides its dependency on the desired sound field, this frequency is influenced by the spacing between individual loudspeakers. This work discusses the effects of non-uniform spacing on the aliasing frequency. We further propose optimal discretisation patterns for a given array geometry and desired sound field. The derived patterns are compared to a uniform sampling scheme via numerical simulations of the synthesised sound fields. The results show an increase of the aliasing frequency for the optimised patterns.

• On the Connections of High-Frequency Approximated Ambisonics and Wave Field Synthesis
  F. Schultz, G. Firtha, F. Winter and S. Spors
[Abstract]

From numeric 2.5D sound field synthesis (SFS) it is known that the spatially-fullband technique Wave Field Synthesis (WFS) constitutes a high-frequency approximation of Near-Field Compensated Infinite Order Ambisonics. Recently, the authors have analytically shown equivalence of 2.5D WFS and a high-frequency/far-field approximation of the Spectral Division Method (SDM) using linear arrays. SDM constitutes the explicit SFS solution in cartesian coordinates. This contribution therefore aims at showing equivalence of the explicit solution in circular/spherical coordinates, namely Ambisonics, and the WFS. For that the recently introduced local wavenumber vector concept is utilised, which essentially links SFS approaches to geometric acoustics.

Wirnitzer, Bernhard

• Detektion von Schnarchen in Audiosignalen mit Convolutional Neural Networks
  M. Stammler, A. Rommel, B. Wirnitzer and S. Feldes
[Abstract]

Die mit starkem Schnarchen einhergehende Verengung der Atemwege mit ihren vielfältigen negativen Auswirkungen stellt ein ernstes gesundheitliches Problem dar, das bis zum Krankheitsbild der Schlafapnoe führen kann. Zur Unterstützung der Diagnose und Kontrolle des Therapieverlaufs ist eine Überwachung der Schnarchaktivität im häuslichen Umfeld des Patienten sehr hilfreich. Will man dies im Sinne einer einfachen Umsetzbarkeit (bspw. über Smartphone) akustisch realisieren, ist eine robuste Detektion unter verschiedensten akustischen Bedingungen (inkl. Nebengeräuschen) gefordert. Dieser Beitrag untersucht die Eignung von Convolutional Neural Networks (CNN) für diesen Zweck. Dazu werden spektrale Merkmale des Audiosignals in ihrem zeitlichen Verlauf als Input für die Netze in ein Bildformat mit festen Dimensionen gewandelt. Am Netzausgang werden zur Differenzierung des Schnarchens gegenüber Nebengeräuschen und Stille drei entsprechende Klassen angesetzt. Zum Training der CNNs wird umfangreiches Trainingsmaterial aus diversen Quellen (klinisch sowie häusliches Umfeld) herangezogen, dessen Zusammensetzung diskutiert wird. Experimente werden insb. zur Dimensionierung der CNN-Architekturen bzgl. Filtergröße und Filteranzahl durchgeführt, sowie zur Datenaugmentierung, die hier durch Überlagern von Rauschen sowie Aufprägen von unterschiedlicher Raumakustik realisiert wird. Nach Optimierung wurden Tests mit separat aufgezeichneten Übernachtaufnahmen aus häuslichem Umfeld durchgeführt. Im Ergebnis konnte eine Korrektklassifikationsrate von 95,5% in bekanntem Umfeld und von ca. 80% in unbekanntem Umfeld erzielt werden.

Wisch, Tim Owe

• Nichtlineare Signalverarbeitung für Systeme zur Unterwassertelefonie
  T.O. Wisch and G. Schmidt
[Abstract]

Sprachkommunikation unter Wasser unter Nutzung von sowohl analogen, digitalen und auch gemischten Verfahren ist noch immer ein spannendes Forschungsfeld. Durch die breite Verfügbarkeit von leistungsfähiger Hardware entsteht die Möglichkeit, sich die Vorteile etablierter Verfahren in Kombination mit neuen, komplexen Algorithmen zu Nutze zu machen. Durch die physikalisch bedingten Begrenzungen unter Wasser und im Hinblick auf die spektrale Effizienz kann bspw. die bekannte Technik der Einseitenbandmodulation ohne Träger verwendet werden. Auf der Sprachsignalseite können in einem solchen System verschiedene Signalanpassungen vorgenommen werden, um die Ansteuerung der analogen Verstärker zu verbessern und die Sendeleistung der Schallwandler optimal auszunutzen. Zudem können verschiedene Limiter, Kompressoren und weitere Verfahren angewendet werden, um die Robustheit des Systems gegenüber Störungen im Wasser und Hardwarebeschränkungen zu verbessern. Zur Evaluation der Auswirkungen der Verfahren auf das Sprachsignal werden subjektive und objektive Tests (STOI-Algorithmus) verwendet.

Wittstock, Volker

• Zum aktuellen Stand der Entwicklung primärer Schallleistungsquellen an der PTB
  K. Picker and V. Wittstock
[Abstract]

Die Schallleistung einer Schallquelle lässt sich aus verschiedenen akustischen Messgrößen bestimmen, z.B. aus dem Schalldruck oder der Schallintensität. Jedoch werden diese Messgrößen von der Messumgebung oder dem verwendeten Messverfahren beeinflusst, weshalb die daraus bestimmte Schallleistung nicht als vom Schallfeld unabhängig bezeichnet werden kann. Es soll daher ein Standard zur Rückführung der Größe realisiert werden, mit dem die tatsächliche Schallleistung bestimmt werden kann. Dieser Standard wird als primäres Schallnormal oder primäre Schallquelle bezeichnet. Im Rahmen eines kooperativen Projektes des European Metrology Research Programs (EMRP) wurden bereits mehrere Modelle der primären Schallquelle entwickelt und untersucht. Diese Forschungen beinhalteten den Vergleich von nach dem Hüllfächenverfahren ermittelter Schallleistung mit der Schallleistung, die aus der Schallschnelle der Quellenoberfläche mittels Rayleigh-Integral ermittelt wurde. Die Messungen der Schallschnelle erfolgten dabei mit einem Laser- Scanning-Vibrometer. Obwohl die bisherigen Ergebnisse der PTB-Quellen vielversprechend waren, sollen weitere Modelle entwickelt und vermessen werden. Unter anderem sollen Schwächen der Vorgängermodelle eventuell verbessert und der Einfluss des Signal-Rausch- Abstandes während der Messungen auf beide Messgrößen näher untersucht werden. Für letzteres wurde ein neues Messverfahren mit zugehörigem Messprogramm realisiert, welches zusammen mit den Messergebnissen der neueren Modelle des primären Schalllleistungsnormals vorgeführt werden soll.

• Messung von richtungsabhängigen Materialkennwerten in Transmissionsrohren
  D. Sgrieß and V. Wittstock
[Abstract]

Ziel eines vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft über die Fachagentur nachwachsende Rohstoffe geförderten Verbundprojekts ist es, die Anwendbarkeit von Dämmstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen zu verbessern. Im Rahmen dieses Projekts wurden an der PTB zwei neue Transmissionsrohre nach ASTM E 2611-09 aufgebaut, die eine Messung der akustischen Kenngrößen, z.B. komplexe Wellenzahl und Impedanz, im Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 7 kHz ermöglichen. Die Rohre besitzen einen quadratischen Querschnitt, so dass würfelförmige Materialproben in insgesamt 24 verschiedenen Ausrichtungen eingebaut werden können. Außerdem ist auch eine Messanordnung als Kundt’sches Rohr nach ISO 10534-2 möglich, so dass nach unterschiedlichen Methoden gemessene Absorptionsgrade und Impedanzen verglichen werden können. Im Beitrag wird auf die Konstruktion der Messrohre und die Ergebnisse von Testmessungen eingegangen. Zudem werden Messergebnisse für verschiedene Probenausrichtungen sowie für Schüttungen vorgestellt.

• Further considerations on theoretical applications on the sound power substitution method
  S. Brezas, M. Schmelzer and V. Wittstock
[Abstract]

The characterization of sound sources is based on their emission and is quantified by sound power. In broadband analysis the sound power frequency range is limited to frequencies between 50 Hz and 20 kHz, at most. The traceability for the sound power in free- field conditions is suggested as the tool to extend the usable frequency range in sound power measurements. A previous study presented the influential factors of the theoretical implementation of the substitution method, which is a key component for traceability. Further analysis is discussed in the present study. After optimizing the computational needs for the calculations, the substitution method was applied to various configurations. Different source orders were taken into consideration. The sources were positioned in different geometries of different impedances and the substitution was performed in order to project realistic sound power measurements.

• Uncertainty of sound absorption measurement in reverberation rooms: Practical absorption coefficient and single number value according to EN 1793-1
  V. Wittstock
[Abstract]

Die Lebensqualität in Räumen wird wesentlich durch eine angemessene Akustik beeinflusst. Entsprechende raumakustische Planungen erfordern als Eingangsgröße u.a. die Schallabsorption der Raumbegrenzungsflächen und der Einrichtungsgegenstände, wozu üblicherweise Messwerte aus Hallräumen herangezogen werden. Damit kommt der gemessenen Schallabsorption eine erhebliche Bedeutung bei der Vermarktung entsprechender Produkte zu. Zum Vergleich von Produkten ist es erforderlich, der gemessenen Schallabsorption eine Unsicherheit beizumessen. Dazu sollen in einer zukünftigen DIN EN ISO 12999-2 realistische Schätzwerte für die Messunsicherheiten angegeben werden, die auf Ringversuchen beruhen. Im Vortrag wird auf die zugrundeliegende Datenbasis eingegangen, und es werden die ermittelten Vergleichs- und Wiederholstandardabweichungen für den Absorptionsgrad in Terzen und für den bewerteten Absorptionsgrad vorgestellt. Außerdem wird gezeigt, wie auch für die äquivalente Absorptionsfläche eine Unsicherheit realistisch abgeschätzt werden kann.

• Messung der dynamischen Steifigkeit von Dämmstoffen: Einfluss von statischer Last, Nichtlinearitäten und Strömungswiderstand
  H. Bietz, V. Wittstock and M. Schmelzer
[Abstract]

DIN EN 29052 Teil 1 beschreibt ein Messverfahren zur Bestimmung der dynamischen Steifigkeit von Estrichunterlagen. Da die Messnorm hinsichtlich diverser Aspekte Fragen aufwirft, wurden bereits in der Vergangenheit erste Untersuchungen vorgenommen und auf der DAGA 2018 präsentiert. Mittlerweile sind einige Aspekte des Messverfahrens näher betrachtet worden. Zunächst wurde die Fragestellung untersucht, ob die nach Norm mit einer statischen Vorlast von 2 kPa ermittelten dynamischen Steifigkeiten tatsächlich mit einem tolerierbaren Fehler auf kleine Vorlasten übertragbar sind. Hierzu wurde ein alternativer Messaufbau verwendet, der eine indirekte Anregung des Messobjekts ermöglicht, was bei einer Belastung mit einer leichten Platte erforderlich ist. Weiterhin zeigen viele Dämmstoffe auch eine Abhängigkeit der dynamischen Steifigkeit von der Amplitude der anregenden Wechselkraft. Die Norm schreibt die Messung mit relativ niedrigen Kraftamplituden und anschließender Extrapolation auf 0 N vor. Die Praktikabilität und die Praxisrelevanz dieses Vorgehens wurden anhand von weiterführenden Messungen näher betrachtet. Abschließend wird auf die Fragestellung eingegangen, in wieweit die Steifigkeit der im Dämmstoff eingeschlossenen Luft in Abhängigkeit vom längenbezogenen Strömungswiderstand, insbesondere bei sehr niedrigen Strömungswiderständen, anders als bisher berücksichtigt werden kann. Dies ist für einige Dämmstoffe mit sehr geringen längenspezifischen Strömungswiderständen relevant, deren dynamische Steifigkeit anhand der vorliegenden Norm gar nicht bestimmt werden kann.

Wöckel, Sebastian

• Ortsaufgelöstes haptisches Feedback für Touch-Displays
  M. Simon, S. Wöckel and U. Steinmann
[Abstract]

Touch-Displays sind etablierte Mensch-Maschine-Interfaces, denen es aufgrund von fehlendem haptischen Feedback auf den üblicherweise glatten Oberflächen (Glas, Kunststoff) aber teilweise noch an Akzeptanz mangelt. Die vorgestellte Arbeit verfolgt die Realisierung einer kostengünstigen Lösung zur Integration von fühlbarer Rückkopplung mittels Körperschallwellen. Als methodischer Ansatz dient die Zeitumkehr akustischer Wellen, die im Gegensatz zu konventionellen Methoden (z.B. Unwucht-Motor) eine ortsaufgelöste Nutzerinteraktion ermöglicht. Der Fokussierungsprozess ist dabei nicht auf ein Signal oder eine Position (lokal) begrenzt und unterstützt somit ”Multi-Touch”. Praxisrelevant und gegenwärtig nicht zufriedenstellend gelöst sind u.a. die Realisierung und Zuverlässigkeit von hoher Auflösung, starkem Kontrastverhältnis und das Vermeiden von Knotenlinien (Bereiche mit vermindertem Effekt).

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Simulation, Optimierung und Realisierung von ortsaufgelöstem haptischen Feedback unter Verwendung gebräuchlicher Transducer. Mit dem Ziel der Integration in Touch-Geräte verschiedener Baugröße sollen Aussagen zur Parametrierung getroffen werden, die eine hohe Auflösung und Dynamik sowie ein hohes Kontrastverhältnis im Fokuspunkt sicherstellen. Im Hinblick auf eine biomechanisch maximale Rückwirkung wurden verschiedene Strategien zur Anzahl und räumlichen Anordnung der Schallwandler, Signalformen zur Kalibrierung von Zielpositionen (time forward) und optimale Signallängen bei Re-Emittierung (time reverse) analysiert. Weitere Schwerpunkte bilden das Generieren simultaner Feedbacks (≥ 2) und Vermeidung unerwünschter Störimpulse außerhalb der Fokuspunkte.

Woitschek, Fabian

• Akustische Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften künstlich gealterter Polymere
  M. Webersen, M. Hüttner, F. Woitschek, E. Moritzer and B. Henning
[Abstract]

Präzise Kenntnis der mechanischen Eigenschaften von polymeren Werkstoffen hat sowohl für die Konstruktion als auch für die Bewertung der Betriebssicherheit und Restlebensdauer mechanischer Komponenten in Leichtbauanwendungen eine große Bedeutung. Zur Prädiktion bzw. messtechnischen Bestimmung werden dabei traditionell Verfahren wie die mechanische Zugprüfung eingesetzt, bei denen der Prüfling exemplarisch zerstört wird.

Im Fachgebiet Elektrische Messtechnik werden alternative Verfahren zur zerstörungsfreien Materialcharakterisierung auf Basis von Ultraschall entwickelt. Für diesen Beitrag kommen zwei verschiedene Verfahren zum Einsatz, die die Materialabhängigkeit der dispersiven Eigenschaften akustischer Wellenleiter ausnutzen. Es können einerseits plattenförmige und andererseits hohlzylindrische Proben untersucht werden. Dabei wird ein Simulationsmodell mit der jeweiligen Geometrie angesetzt, dessen mechanische Materialparameter iterativ variiert werden, bis das Modellverhalten die realen Messdaten möglichst gut abbildet (inverses Messverfahren).

Vorgestellt werden die so ermittelten Ergebnisse einer Untersuchungsreihe, in der unterschiedliche Materialien (Polyamid 6, Polypropylen) über Zeiträume von bis zu 3000 Stunden hydrothermisch gealtert wurden. Auf diese Weise kann gezeigt werden, dass selbst geringe Unterschiede im mechanischen Verhalten der Proben aufgrund der hohen Empfindlichkeit der Messverfahren erfasst werden können. Gleichzeitig modelliert diese Untersuchung eine Langzeitüberwachung von Bauteilen, die zum Beispiel Witterungseinflüssen ausgesetzt sind. Die akustisch bestimmten mechanischen Materialparameter werden außerdem mit den Ergebnissen klassischer (zerstörender) Messverfahren verglichen.

Wolf, Insa

• Hearing support to reduce listening effort at work: an EEG study
  A. Winneke, M. Meis, I. Wolf, J. Rennies-Hochmuth and S. Goetze
[Abstract]

A prolonged exposition to an acoustically challenging environment can cause cognitive fatigue. Call-Centers are examples of work environments where this is particularly relevant. In several guidelines (EVDI 2569:2016-02, ASR A3.7 and 3382-3), the focus is to avoid deleterious aftereffects of irrelevant speech by means of room acoustical interventions, such as shieldings and zonings. In call-centers however it is furthermore important to ensure good speech quality of the client to reduce listening effort. Technical assistance systems can improve speech intelligibility and alleviate listening effort. Hearing support tailored to the individual’s hearing ability and listening preference, built into the telephone, is an example of such an assistance system. In the current study the effect of an individualized hearing support technology on listening effort was evaluated by means of recording an electroencephalogram (EEG). Via a simulated telephone connection participants listened to sentences in noise and answered questions regarding the content. In trials with hearing support, activity in the EEG-alpha frequency band (9-10 Hz) was reduced significantly, indicating a decrease in listening effort. The results suggest that an individualized hearing support offers a possibility to ease acoustically induced mental load and is an additional tool to improve the working conditions in call-centers.

Wolf, Mario

• Schallfeldbasierte Ultraschallmessverfahren zur gleichzeitigen Messung von Schallgeschwindigkeiten und Abständen
  M. Wolf and E. Kühnicke
[Abstract]

Klassische Ultraschallmessungen werten lediglich die Laufzeit aus, um entweder auf Materialeigenschaften oder die Geometrie von Proben schließen zu können. In den letzten Jahren gewinnen schallfeldbasierte Messverfahren, die die Welleneigenschaften des Schalls ausnutzen, um zusätzliche Informationen zu erhalten, an Bedeutung. Dieser Beitrag stellt die an der TU Dresden entwickelten Verfahren zur gleichzeitigen Messung von Schallgeschwindigkeit und Abstand in unterschiedlichen Medien vor. Dies umfasst die gleichzeitige Schichtdicken- und Schallgeschwindigkeitsmessung in Festkörpern, die ortsaufgelöste Messung der Schallgeschwindigkeit in streuenden Flüssigkeiten, deren Schallgeschwindigkeit sich kontinuierlich ändert und die ortsaufgelöste Messung der Schallgeschwindigkeitsmessung in Gewebephantomen, in denen im Gegensatz zur Flüssigkeit ruhende Streuer vorliegen. Alle Verfahren nutzen Annular-Arrays, die bei geringer Elementzahl einen in allen Richtungen schmalen Fokus und somit eine hohe örtliche Auflösung besitzen. Außerdem stellt der Beitrag die für die Modellierung der Schallausbreitung entwickelten halbanalytischen Verfahren auf der Basis von Punkt- und Ringquellensynthese vor. Diese sind notwendig, um bei der Messung auftretende Effekte vorauszusagen bzw. zu bestätigen, um Kalibrierkurven und Auswertekriterien zu finden, genutzte Modelle zu verbessern und um die erreichbare Genauigkeit zu verbessern.

• Schallfeldcharakterisierung an neu entwickeltem mehrkanaligem 20 MHz Annular-Array für die Ultraschallmikroskopie
  A. Juhrig, U. Schmidt, M. Wolf and E. Kühnicke
[Abstract]

Die Schallgeschwindigkeiten in Metallen werden von deren elastischen Eigenschaften und der Dichte des Materials bestimmt. Wirken Kräfte auf das Metall, kommt es neben der Formänderung auch zu einer Texturänderung (Änderung der Kristallstruktur). Bisherige Arbeiten untersuchen den Einfluss dieser Texturänderung auf die nichtlineare Schallausbreitung und stellen eine Amplitudenerhöhung der höheren Harmonischen mit zunehmender Dehnung fest.

In diesem Beitrag wird der Einfluss der Texturänderung auf die Longitudinal- und Transversalwellengeschwindigkeit bei linearer Schallausbreitung in Metallen untersucht. Dazu wurden Zugproben aus Stahl und Aluminium hergestellt und es werden sowohl im ungedehnten Zustand, als auch in mehreren Dehnungszuständen die Dicke und Schallgeschwindigkeit der Proben simultan bestimmt. Zur Messung werden die Fokussierungseigenschaften von Ultraschall Annular Arrays ausgenutzt und die Signale so fokussiert, dass die Amplitude des reflektierten Signals maximal wird. Mit den bestimmten Verzögerungszeiten und der Laufzeit zwischen Oberfläche und Rückwand stehen 2 Messgrößen zur Verfügung, um Probendicke und Schallgeschwindigkeit gleichzeitig zu bestimmen und somit sowohl die Formänderung, als auch die Schallgeschwindigkeitsänderung mittels einer Messung zu erfassen.

Wolff, Andrea

• Beurteilung der Gehörgefährdung durch Schießlärm: Pfander- oder L_AE-Verfahren?
  S. Dantscher and A. Wolff
[Abstract]

Im Rahmen eines Projekts auf Initiative der Unfallversicherung Bund und Bahn untersuchte das Institut für Arbeitsschutz der DGUV (IFA) verschiedene Beurteilungsverfahren für die Gehörgefährdung durch Schießlärm. Schwerpunkt waren umfangreiche Vergleichsmessungen mit der Wehrtechnischen Dienststelle (WTD) 91 der Bundeswehr am offenen Schießstand und in Raumschießanlagen. Die WTD 91 misst ausschließlich gemäß Pfander-Verfahren (unbewerteter Spitzenschalldruckpegel und Wirkzeit), während der Messaufbau des IFA zusätzlich die Bestimmung des Einzelereignisschalldruckpegels (L_AE bzw. SEL) sowie des C-bewerteten Spitzenschalldruckpegels erlaubt. Aus dem L_AE lässt sich mit der täglichen Schusszahl der Tages-Lärmexpositionspegel berechnen. Zusammen mit dem L_pC,peak ist eine Expositionsbeurteilung nach Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung möglich. Beim Vergleich der Ergebnisse der Pfander-Messgrößen aus simultanen Messungen von WTD 91 und IFA zeigt sich ein heterogenes Bild. Insbesondere die Wirkzeit ist mit einer großen Unsicherheit behaftet. Weiterhin wurden die Beurteilungsverfahren auf Basis des L_AE und nach Pfander verglichen. Maßgeblich ist hierbei die maximal zulässige tägliche Schusszahl und ihre Unsicherheit, die jeweils aus einer Messserie mit zehn Einzelschüssen ermittelt wurde. Das L_AE-Verfahren liefert die geringsten Abweichungen in der Schusszahl. Die Unsicherheiten im derzeit durch die Bundeswehr praktizierten Pfander-Verfahren lassen sich noch verringern. Die genaue Berücksichtigung der Gehörschutzdämmung wird ebenfalls diskutiert, da die Methode der Bundeswehr nicht den im Arbeitsschutz üblichen Verfahren entspricht.

• Lärm im Einzelhandel
  J. Selzer, F. Schelle, A. Wolff, F. Rokosch and A. Gehrke
[Abstract]

Lärm am Arbeitsplatz ist trotz des voranschreitenden Wandels der Arbeit ein häufig anzutreffendes Problem. Mit Lärm ist jedoch nicht nur der aurale, innohrschädigende Lärm gemeint. Auch nicht-innenohrschädigender Schall löst extra-aurale Lärmwirkungen aus, durch die langfristig gesundheitliche Beeinträchtigungen entstehen können. In einem gemeinsamen Projekt der BGHW und der Institute der DGUV (IFA, IAG und IPA) wurden im Zeitraum von März bis September 2018 die Situation der Beschäftigten in der Einzelhandelsbranche untersucht. Es konnten insbesondere Betriebe aus dem Lebensmittel- und Textileinzelhandel für dieses Projekt akquiriert werden. Dabei wurden neben dem validierten Fragebogen für die psychologische Bewertung der Arbeitsbedingungen (BASA II) der am Arbeitsplatz vorherrschende Schalldruckpegel mittels Schallpegelmessern und Dosimetern ortsabhängig und personengebunden erfasst. Durch die personengebundene Messung lässt sich die physikalische Einwirkung am Ohr gut erfassen. Eine Beurteilung gestaltet sich wegen unterschiedlicher Normvorgaben jedoch als schwierig. Für die verschiedenen Teilbranchen werden sowohl Aussagen über die personengebundenen und standortabhängigen Lärmexpositionen einzelner Tätigkeiten, wie auch über Raumpegel, z.B. im Kassenbereich, getroffen. Zusätzlich konnten exemplarisch Nachhallzeiten im laufenden Betrieb ermittelt werden. Die Ergebnisse werden im Zusammenhang mit der nach Technischen Regeln für Arbeitsstätten ASR A3.7 ”Lärm” anzuwendenden Kenngröße des Beurteilungspegels und der dafür vorgesehenen Messmethode diskutiert.

• Ultraschallpegelmesser für den praktischen Arbeitsschutz
  C. Kling, M. Wächtler and A. Wolff
[Abstract]

Bei der Durchführung von Lärmmessungen ist neben dem Hörschall auch zunehmend luftgeleiteter Ultraschall zu berücksichtigen. Die Zahl der Beschwerden über hochfrequenten Lärm nimmt vor allem an Arbeitsplätzen der Industrie ständig zu. Herkömmliche Schallpegelmesser sind für diesen Frequenzbereich und die Besonderheiten hochfrequenter Schallfelder nicht ausgelegt, insbesondere nicht für die Anwendung im Arbeitsschutz nach VDI 3766. Vor diesem Hintergrund wurde aus dem Programm der PTB zum Transfer metrologischer Technologie (TransMeT) ein Projekt zur ”Entwicklung eines Ultraschallpegelmessgerätes zum praktischen Einsatz im Arbeitsschutz” gefördert. Ein Prototyp für einen ultraschallfähigen Schallpegelmesser, der insbesondere an industriellen Arbeitsplätzen zum Einsatz kommen kann, wurde entwickelt und aufgebaut. Ziel war nicht die Entwicklung eines kommerziellen Systems, es sollten vielmehr die besonderen Anforderungen an ein solches Gerät herausgearbeitet werden. Für den Bau wurden ausschließlich kommerzielle Komponenten verwendet und mit einer eigenen Software ergänzt. Das Gesamtsystem wurde in Anlehnung an die Anforderungen an Schallpegelmesser nach DIN EN 61672 im Labor und auch auf die Verwendbarkeit im praktischen Einsatz geprüft. Der Vortrag wird auf die Entwicklung des Systems und auf die Besonderheiten von hochfrequenten Lärmmessungen im Arbeitsschutz eingehen.

Wolff, Tobias

• A Study on LCMV Filtering for Crosstalk Cancellation in a Distributed Microphone Environment
  F. Derr, J.-P. Janssen, S. Graf, M. Buck and T. Wolff
[Abstract]

Speech-driven applications in automotive environments often utilize distributed microphones to capture the speech of all passengers and minimize crosstalk. A Multiple Input Multiple Output processing with minimal crosstalk is desirable to enable seat-dedicated hands-free telephony as well as seat-dedicated voice control. To this end different signal processing methods can be applied. In this paper Linearly Constrained Minimum Variance (LCMV) processing is compared to a Minimum Variance Distortionless Response design. The latter is implemented in the well-known Generalized Sidelobe Canceller structure that targets on minimizing the overall crosstalk power. In contrast, the LCMV approach cancels the different crosstalk components explicitly. Both approaches are compared in terms of their maximum possible crosstalk cancellation gain. Furthermore, temporal adaptation effects are analyzed in single- and multi-talk scenarios.

Won, Hong-In

• The Influence of Auditory Feedback on Vibrotactile Intensity Perception for a Virtual Button
  H.-I. Won and M.E. Altinsoy
[Abstract]

In this study, the influence of auditory feedback on tactile intensity perception is investigated, which may be of interest to touch sensitive console designers. An experiment setup was composed of a touchscreen device, an electrodynamic shaker, and a high fidelity headphone to produce auditory and tactile stimuli in response to user’s touch. In the experiment, participants were asked to make a score for perceived vibrotactile intensity, by means of the magnitude estimation method, in the absence and presence of auditory stimulation feedback. The data collected from the subjects were statistically analyzed, and then the influence of auditory feedback was discussed. In addition, equal intensity contour, with respect to the sensation level and frequency of tactile stimuli, was obtained and drawn to show the influence of auditory feedback on vibrotactile intensity perception.

Worch, Anatol

• Auswertung der Schallschutz-Vergleichsmessungen der VMPA-anerkannten Prüfstellen 2016-2018
  A. Worch and S. Stange-Kölling
[Abstract]

Der zweite vollständige Zyklus der Schallschutz-Vergleichsmessungen des VMPA wurde im Oktober 2018 abgeschlossen. Mehr als 80 VMPA-anerkannte Prüfstellen haben sich in den vergangenen Jahren unter Normalbedingungen mit dem im Vorfeld erstellten Toleranzschlauch der PTB bzw. auch untereinander verglichen. Die Messungen fanden in den Räumlichkeiten der MFPA Leipzig statt. Im Einzelnen wurden im Messzeitraum das bewertete Luftschalldämm-Maß einer Tür, der Trittschallpegel einer Stahltreppe in einem benachbarten Raum sowie die Beurteilungspegel einer haustechnischen Anlage (Lüfter) mit verschiedenen Einstellungen bestimmt.

Die übergreifende Auswertung der von den beteiligten Prüfstellen erzielten Ergebnisse lassen fundierte, statistische Aussagen zu den verschiedenen Prüfaufgaben zu. Während bezüglich des Luftschalldämm-Maßes der Tür vor allem die gewählte Bezugsfläche (unbekanntes lichtes Rohbaumaß der Öffnung) das akustische Ergebnis beeinflussen kann, kann für den Lüfter eine starke jahreszeitlich bedingte Schwankung der erzielten Messwerte nachgewiesen werden. Grund für die Schwankung ist ein veränderter Strömungswiderstand innerhalb des Gebäudes, welcher durch die Zahl und den Grad geöffneter Fenster bzw. Türen maßgeblich verändert wird und somit das akustische Verhalten des Lüfters beeinflusst.

Die Ergebnisse der Vergleichsmessungen werden in ihrer Gesamtheit vorgestellt und mit bekannten Unsicherheiten nach DIN EN ISO 12999-1 verglichen, Abweichungen von den Erwartungswerten sollen abschließend präsentiert und diskutiert werden.

Woschke, Elmar

• Bestimmung frequenzabhängiger Materialparameter von akustischen Dämmmaterialien
  F. Duvigneau, L. Spannan, E. Woschke and D. Juhre
[Abstract]

Die zuverlässige Voraussage des akustischen Verhaltens komplexer Systeme ist für die moderne Industrie von sehr großem Interesse, stellt jedoch eine ebenso große Herausforderung dar. Ziel ist eine belastbare Prognose, die bereits früh im Entwicklungsprozess zur Verfügung steht (ohne die Verfügbarkeit und Notwendigkeit von Prototypen). Dazu können diverse Simulationsmethoden zum Einsatz kommen. Ein zentraler Punkt aller Modellierungsalternativen ist die Beschreibung der mannigfaltig eingesetzten akustischen Dämmmaterialien, die sich teilweise sehr stark in ihren Eigenschaften unterscheiden und oft starke Frequenzabhängigkeiten in ihren Materialparametern aufweisen. In diesem Beitrag steht die Bestimmung der frequenzabhängigen Steifigkeiten und Dämpfungen verschiedener Dämmwerkstoffe im Fokus, die anschließend beispielsweise für die numerische Modellierung von vibroakustischen Systemen auf Basis der Finite-Elemente-Methode genutzt werden können. Im Rahmen dieses Beitrags werden verschiedene Möglichkeiten für die experimentelle Materialcharakterisierung diskutiert und hinsichtlich der Ergebnisse sowie des Aufwandes verglichen. Darüber hinaus werden mögliche Einflussfaktoren auf die Ergebnisse der Charakterisierung untersucht. Die abschließende Bewertung der aus den unterschiedlichen Charakterisierungsmethoden resultierenden Materialparameter hinsichtlich ihrer Eignung als Eingangsparameter für numerische Simulationen erfolgt durch den Vergleich von Simulationsergebnissen mit Messdaten für ein einfaches vibroakustisches Testproblem bestehend aus einer metallischen Rechteckplatte mit appliziertem Dämmmaterial.

Wulbusch, Nick

• Zur optimalen Positionierung eines Vent-Mikrophons in akustisch offenen Hörsystemen – eine numerische Studie
  R. Roden, N. Wulbusch, A. Chernov, F. Denk and M. Blau
[Abstract]

Modern hearing systems are expected to offer various functionalities, e.g. aiding pathological hearing, in-ear monitoring, or providing augmented reality. This implies multiple simultaneous optimization targets for signal processing strategies, including sound pressure equalization together with feedback, noise and occlusion control. Ideally, the userexperience should match that of the open-ear scenario (acoustic transparency), plus specific enhancements. In order to approach all targets simultaneously, multiple in-ear microphones and drivers can be employed. In the current study, we investigate the problem of finding an optimal position for a ”vent” microphone that is placed inside the venting tube of the hearing system. Specifically, the transfer function from this microphone to the ear drum in the occluded ear should be minimally dependent on the position of external sources, which is a prerequisite for various signal processing strategies. To this end, we used the Finite Element Method (FEM) to compute transfer functions from external sources to the vent microphone and to the ear drum. By exploiting the reciprocity principle, a large number of external source positions could be considered in one run. Both commercial and custom FEM implementations were used. The resulting optimal positions are discussed for different outer ear and ear canal anatomies.

Wulff, Jonathan

• Laboruntersuchungen zur Entwicklung prognostischer Geräuschemissionsansätze an einer hybriden Freileitung
  S. Möllenbeck, B. Schröder, J. Wulff, S. Steevens, P. Sames and A. Lingenau
[Abstract]

Im Zuge der Energiewende muss das bestehende Höchstspannungs-Übertragungsnetz neue Aufgaben übernehmen. Dazu gehört auch der Energietransport über lange Distanzen. Dabei bietet die Übertragung mit Gleichstrom Vorteile. Um Neu- oder Umbaumaßnahmen so effizient wie möglich zu gestalten, kann ein Gleichstromkreis parallel zur bestehenden Drehstromübertragung auf einem Mast geführt werden. Bei solchen hybriden Anordnungen gibt es elektrische Kopplungseffekte zwischen den Systemen. Diese können sich über die elektrische Randfeldstärke an den Leiterseilen auf die Entwicklung von Koronaentladungen auswirken und damit die Geräuschemissionen beeinflussen. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von akustischen Untersuchungen in Laborversuchen zu hybriden Anordnungen dargestellt. Dabei wird sowohl die Beaufschlagung eines Wechselspannungssystems mit einer Gleichspannung (”DC-Offset”) als auch die eines Gleichspannungssystems mit einer Wechselspannung (”AC-Ripple”) betrachtet. Die Stärke dieser Einkopplungen wird aus Berechnungen zu einer geplanten hybriden Freileitung hergeleitet. Sich hieraus ergebende Modifikationen der Geräuschemissionen im Vergleich zur reinen Gleich- bzw. Wechselspannungsbeanspruchung werden dargestellt. Auf Basis der Erkenntnisse werden Empfehlungen für ein entsprechendes Berechnungsmodell für die Bestimmung der längenbezogenen Schallleistungen und Beurteilungspegel nach TA Lärm abgegeben.

Wurm, Frank-Hendrik

• Identifikation von kohärenten Strömungsstrukturen und die hydroakustische Schallabstrahlung eines nabenlosen Propellers
  M. Hieke, H. Sultani, F.-H. Wurm and O. von Estorff
[Abstract]

Neben Nabenpropellern etablieren sich zunehmend auch nabenlose Propeller für maritime Anwendungen. Insbesondere durch ihre kompakte Bauweise eröffnen diese Antriebssysteme neue Möglichkeiten zur Integration in Schiffen, AUV’s oder auch ROV’s als Hauptantrieb oder zur Positionsstabilisierung. Systematische Untersuchungen bezüglich der Topologie der instationären Nachlaufströmung und der daraus resultierenden Schallabstrahlung nabenloser Propeller existieren bislang noch nicht. Im Rahmen eines DFG-Verbundvorhabens zwischen der Universität Rostock und der Technischen Universität Hamburg werden die Hydromechanik und die Hydroakustik eines nabenlosen Propellers mit numerischen und experimentellen Methoden untersucht. Für die Berechnung der Strömungsfelder wird eine Variation der Detached Eddy Simulation (DES), die Stress Blended Eddy Simualtion (SBES), verwendet. Die Validierung DES erfolgt mittels experimenteller Daten für die integralen Leistungskennzahlen, Wanddruckfluktuationen und Schalldrücke. Die Auswertung der transienten DES Ergebnisse beinhalten die Analyse zeitgemittelter Druck- und Geschwindigkeitsfelder, der Korrelationen der Schwankungsgrößen sowie punktueller Frequenzanalysen. Für eine tieferführende Analyse wurde die Proper Orthogonal Decomposition Methode (POD) auf die transienten Druckfelder angewendet. Hierdurch können Rückschlüsse auf die kohärenten Strömungsstrukturen und die hydroakustische Schallabstrahlung gezogen werden. Die Berechnung der hydroakustischen Schallabstrahlung erfolgt durch den DFG-Projektpartner auf Basis der transienten Druck- und Geschwindigkeitsfelder der DES Simulation.

• Hydroakustische Untersuchung eines Schaufelprofils in einem nabenlosen Propellersystem basierend auf dem EIF-Verfahren und der MLS-Methode
  H. Sultani, M. Hieke, O. von Estorff and F.-H. Wurm
[Abstract]

Nabenlose Propeller induzieren sowohl aus strömungsmechanischen als auch aus konstruktiven Gründen im Vergleich zu klassischen Propellerantrieben eine wesentlich geringere Schallabstrahlung. Eines der Strömungsphänomene, die für die Gesamtschallemission des Propellersystems verantwortlich sind, ist die Interaktion der Strömung mit dem Schaufelprofil. Im Sinne einer ersten Erforschung des Gesamtsystems erfolgt in diesem Beitrag eine Untersuchung des strömungsinduzierten Schalls eines Schaufelprofils in einem nabenlosen Propellersystem. Die Berechnung der Akustik erfolgt dabei mit dem sogenannten ”Expansion about Incompressible Flow” (EIF) - Ansatz nach Hardin und Pope beziehungsweise Shen und Sørensen. Dieser stellt ein hybrides Verfahren dar und gehört der Gruppe der ”hydrodynamic/acoustic splitting” (HAS) - Ansätze an. Zur räumlichen Diskretisierung der EIF- Gleichungen wird die ”Moving-Least-Squares” (MLS) - Approximation nach Lancaster und Salkauskas herangezogen. Die MLS-Methode verspricht besonders vorteilhafte Eigenschaften im Zusammenhang mit unstrukturierten Netzen. Zur Simulation des Strömungsschalls wird die Finite-Volumen Simulationssoftware OpenFOAM® eingesetzt. Die Ergebnisse einer zweidimensionalen Akustiksimulation des Schaufelprofils, basierend auf dreidimensionale Strömungssimulationsdaten, werden vorgestellt und analysiert. Hierbei wird auf die Besonderheiten gegenüber der Umströmung von isoliert-betrachteten Schaufelprofilen eingegangen. Untersucht werden auch die Unterschiede, die sich bei der Anwendung der MLS-Methode im Vergleich zu den Standardinterpolationsmethoden aus OpenFOAM® ergeben. Abschließend findet ein erster Vergleich der Simulationsergebnisse mit Messdaten anhand eines Kreuzleistungsspektrums statt.

• Numerische Simulation und Untersuchung des Strömungsschalls in einer Radialpumpe
  J. Piepiorka, O. Kranz, F.-H. Wurm and O. von Estorff
[Abstract]

Bei der Bewertung von neuen Produkten rücken die akustischen Eigenschaften immer weiter in den Vordergrund. Insbesondere für Pumpen in der Gebäudetechnik spielt die Akustik eine übergeordnete Rolle, was bedeutet, dass schon bei der Produktentwicklung Ursachen für die Schallentstehung sowie mögliche Beeinflussungsmöglichkeiten früh erkannt werden müssen. Zur Vorhersage werden vermehrt numerische Simulationen eingesetzt, wobei bisher nur begrenzte Möglichkeiten zur validen Berechnung der Flüssigkeits- und Luftschallabstrahlung von Pumpen bestehen. Im vorliegenden Beitrag werden erste Forschungsergebnisse eines AiF-Projektes vorgestellt. Am Beispiel einer im Betrieb befindlichen Radialpumpe wird der Strömungsschall modelliert und untersucht. Als Grundlage hierzu dienen numerische Strömungsergebnisse. Unter Verwendung eines hybriden Verfahrens wird, auf diesen aufbauend, die Schallentstehung simuliert. Aufgrund des geschlossenen und sehr kompakten Pumpengehäuses wird die Verfahrensklasse der Störungsansätze verwendet, sodass eine gültige Auftrennung der Zustandsgrößen detaillierte Einblicke ermöglicht. Hierbei werden zunächst die Druck- und Geschwindigkeitsfelder als anregende Quellen aufbereitet und es werden unterschiedliche Quellterme analysiert. Zudem werden die Einflüsse eines rotierenden Schaufelrades untersucht und schließlich wird das Schallfeld in der Pumpe simuliert. Abschließend erfolgt eine kritische Diskussion der ersten Ergebnisse und es wird ein Ausblick hinsichtlich des Projektziels gegeben.

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Yang, Ming

• Implikationen verschiedener Aufnahmetechnologien zur Untersuchung von Umgebungsgeräuschen
  A. Fiebig and M. Yang
[Abstract]

Die Auswirkungen von Umgebungslärm auf die menschliche Gesundheit und auf das Wohlbefinden sind unbestritten, aber in ihrer Komplexität nicht vollständig verstanden. Zur tiefergehenden Untersuchung von Wirkungen wird zunehmend der Soundscape-Ansatz eingesetzt, bei dem die menschliche Wahrnehmung einer akustischen Umgebung detailliert erfasst wird. Die aktuelle ISO 12913-2, die als technische Spezifikation 2018 erschienen ist, sieht im Bereich ”Soundscape” zur Messung von akustischen Umgebungen den Einsatz binauraler Messtechnik vor. Hierbei ist die Anforderung, das Umgebungsgeräusch derart aufzuzeichnen, dass es dem Höreindruck einer Person in der originalen Situation entspräche sowie eine gehörrichtige Reproduktion des Umgebungsgeräusches ermögliche. Binaurale Aufnahmen, im Gegensatz zu einem einfachen Messmikrofon, erhalten sämtliche räumliche Informationen aller verteilten Geräuschquellen bzw. Schallereignisse und erlauben eine gehörrichtige Wiedergabe der akustischen Umgebung für weitergehende Untersuchungen. Im Rahmen des Beitrages werden die Implikationen unterschiedlicher Aufnahmetechnologien zur Untersuchung von Umgebungsgeräuschen aus der Perspektive des Konzeptes ”Soundscape” diskutiert und spezifische Auswirkungen auf Geräuschurteile in Abhängigkeit der Aufnahmetechnologie näher beleuchtet. Dafür werden in Hörversuchen unter kontrollierten Bedingungen Umgebungsgeräusche dargeboten, die die Versuchsteilnehmer gemäß verschiedener Kriterien bewerten. Hierbei soll vor allem der Einfluss der räumlichen Hörwahrnehmung auf typische Kriterien der Umweltgeräuschbewertung untersucht und quantifiziert werden.

Yurdakul, Muhammedul Emin

• Qualität übertragener Sprache in drahtlosen Ad-Hoc-Netzwerken
  T. Hübschen, B. Kaulen, M.E. Yurdakul and G. Schmidt
[Abstract]

Die Sprachkommunikation über das Mobilfunknetz ist heutzutage absoluter Standard und zeichnet sich dabei vor allem durch Flexibilität bezüglich des Standortes aus. Es existieren jedoch lokale Anwendungen, für die der etablierte Mobilfunk nicht flexibel genug ist. Gründe hierfür können beispielsweise in der Netzverfügbarkeit, extremen Latenz- und Sicherheitsanforderungen oder der gewünschten Kommunikationsform an sich liegen. Eine Alternative zum klassischen Mobilfunk stellen drahtlose Ad-Hoc-Netzwerke dar, dessen Protokolle jeweils für die angestrebte lokale Anwendung modifiziert werden können. In diesem Beitrag werden solche experimentelle Netzwerke in Hinblick auf die Qualität der übertragenen Sprache untersucht. Die Analyse erfolgt dabei in Abhängigkeit verschiedener Netzwerktopologien und Anwendungsfälle.

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Zafeiropoulos, Nikos

• Active-Road-Noise-Cancellation – speech-enhancement through noise-reduction in hands-free systems
  J. Zollner, V. Kandade Rajan, N. Zafeiropoulos and M. Christoph
[Abstract]

Active Road Noise Cancellation (ARNC) is able to reduce the in- vehicle perceived road noise. Road noise is the noise inside vehicles caused by the transmission of the road noise resonances from the tires through the structure of the vehicle to the inside of the vehicle. In this work, the benefit of available ARNC for hands-free systems is shown. Stationary and quasi-stationary vehicle noise is well handled in state-of-the art hands- free systems but fast and variable noise components like impulsive road noise scenarios are challenging. In such situations, the ARNC can work in tandem with a hands- free system to eliminate or suppress such noise types. The paper shows the improvements in a speech situation with a remote party with and without an ARNC system. The paper further proposes a hybrid system in which the ARNC is combined with a noise reduction system.

Zagala, Franck

• Idea for Sign-Change Retrieval in Magnitude Directivity Patterns
  F. Zagala and F. Zotter
[Abstract]

This contribution deals with an idea to insert potential sign-changes in three dimensional magnitude directivity measurements to simplify their global interpolation in terms of spherical harmonics. Directivity patterns, e.g. of musical instruments, are often measured on a grid of spherically surrounding directions. While the magnitude is most reliable and carries the most essential information, phase can be error-prone and irrelevant, especially at high frequenices. Disposal of the phase often reduces potential destructive interference due to poor centering, spatial sampling, etc.

In such cases, the resulting all-positive zero-phase pattern is probably the most simple representation of the directivity not only for an accurate local interpolation using three neighboring measurement nodes, but for global interpolation using spherical harmonics.

However, accurracy suffers for some particularly simple patterns such as the first-order dipole pattern. While it might be acceptable that after disposing the phase local interpolation just cannot reconstruct the zeros, a global interpolation using low-order spherical harmonics decomposition gets inaccurate everywhere.

Here, we assume that directivity patterns should be of uniform phase everywhere, except between the connected regions associated with different directional peaks, where a potential sign change should be investigated. Our contribution tests the idea in a simulation study with some examples.

Zaleski, Olgierd

• Validierung der Simulation von Fahrzeug-Lautsprecher-Systemen im hohen Frequenzbereich
  S. Keuchel, H. Lohmann, M. Ram, O. Zaleski and O. von Estorff
[Abstract]

Die Analyse und Simulation von Lautsprecher-Systemen in Fahrzeugen ist eine komplexe Problemstellung. Um eine Aussage über die Klangeigenschaften in einem frühen Entwicklungsstadium tätigen zu können, müssen verschiedene physikalische Disziplinen miteinander gekoppelt werden. Die Simulation beginnt beim Elektromagnetismus und wird von der mechanischen Abbildung gefolgt, die wiederum über die Membrangeschwindigkeit mit dem akustischen Modell in Verbindung steht. Hierbei können mitunter über 20 Lautsprecher gleichzeitig zum Einsatz kommen, die für die jeweils unterschiedlichen Frequenzbereiche ausgelegt werden. Eine grobe Einteilung erfolgt hierbei in den Tiefton-, Mittelton- und Hochtonbereich, wobei jeder der Bereiche unterschiedliche Schwierigkeiten für die Simulation aufweist. Der Fokus des vorgestellten Beitrags liegt auf dem hohen Frequenzbereich, der insbesondere durch die kurzen Wellenlängen große Anforderungen an die Akustiksimulation mit klassischen Diskretisierungsverfahren, wie zum Beispiel der Finite-Elemente-Methode oder der Boundary-Elemente-Methode, stellt. Um die Vorhersage im gesamten Frequenzbereich bis 20.000Hz zu erhalten, müssen entweder beschleunigte Verfahren, wie z.B. die Fast-Multipole-Methode, oder energetische Verfahren, wie die Energie BEM/FEM, eingesetzt werden. Ihre Gültigkeit soll anhand eines generischen PKW-Messaufbaus validiert werden. Neben der numerischen Herausforderung gibt es in diesem Bereich auch besondere Ansprüche an den Messaufbau, da nur kleine Änderungen in der Mikrofonposition durch die kurzen Wellenlängen zu erheblichen Unterschieden führen können.

• Anwendung der energiebasierten Finite-Elemente-Methode in der Fahrzeugakustik
  H. Lohmann, O. Zaleski and O. von Estorff
[Abstract]

Energiebasierte Methoden ermöglichen es, akustische Vorgänge im hochfrequenten Bereich simulativ abzubilden. Dabei werden die Schwingungen von Strukturen und Fluiden auf die physikalische Größe der Energiedichte reduziert. Für Grundelemente wie Platten, Balken und akustische Kavitäten wird die Grundgleichung, welche die Energieausbreitung für diese Fälle beschreibt, gelöst. An Stoßstellen werden Koppelelemente eingefügt um die Transmission der Schwingungsenergie zu beschreiben. Für hohe Frequenzen ist es derzeit mit der klassischen Finite-Elemente-Methode nicht möglich, Berechnungen durchzuführen, daher wird an dieser Stelle häufig auf die Statistische Energie Analyse (SEA) zurückgegriffen. Bei dieser erhält man für ein Strukturelement, zum Beispiel für eine Platte, einen einzelnen Wert für die Energiedichte. Bei der EFEM wird ein Strukturelement weiter diskretisiert, so dass eine Verteilung der Energiedichte innerhalb des Elements berücksichtigt werden kann. Damit lassen sich die Ergebnisse genauer darstellen. In diesem Beitrag werden Anwendungsmöglichkeiten der energiebasierten Finite-Elemente-Methode (EFEM) im Automobilbereich vorgestellt.

• Simulation von Aerogelen als Isolationsmaterial in der Flugzeugkabinenwand
  C. Gillner, H. Marckmann, O. Zaleski and O. von Estorff
[Abstract]

Aerogele sind hoch poröse Festkörper, die in einem Sol-Gel Prozess mit anschließender superkritischer Trocknung hergestellt werden. Es entstehen Materialien mit einer Porosität von bis zu 95 Prozent, die durch den hohen Luftanteil eine sehr geringe Dichte aufweisen. Weiterhin weisen sie gute Eigenschaften in der Schallabsorption und eine geringe thermische Leitfähigkeit auf. Damit bilden sie eine gute Grundlage für Isolationsmaterialien. Aufgrund neuer Turbinensysteme in Flugzeugen, die besonders im tiefen Frequenzbereich lauter sind als aktuelle Turbinen, ist ein neues System für die Schalldämmung in Kabinenwandelementen gewünscht.

Der Schwerpunkt dieses Beitrages liegt auf der Simulation akustischer Eigenschaften von Aerogelen. Durch die neue Anwendung und die verschiedenen Herstellungsvarianten sind die zu verwendenden Modellierungsansätze in der Akustik noch nicht vollständig geklärt. Als Ausgangspunkt dient das Biot-Modell für poröse Medien. Da das reine Aerogel spröde ist, werden verschiedene Verstärkungen (z.B. Kurzfasern oder Vliese) in das Material eingebracht. Hierdurch können unterschiedliche mechanische Modellierungen notwendig werden. Es werden verschiedene Testkonfigurationen betrachtet, wobei mit der Validierung des Modells durch Messungen mit einem Impedanzrohr begonnen wird.

Zarnekow, Marc

• FE-based Modeling of Gear-excited Vibrations and Vibroacoustic Transfer in Wind Turbine Drivetrains
  M. Zarnekow, T. Grätsch and F. Ihlenburg
[Abstract]

The control of noise emission from wind turbines, especially tonalities in the far-field noise spectrum, has become an issue of growing attention and strict regulation. The tonalities can be traced back to mechanical sources within the drivetrain, e.g. gearbox or generator. We present a hybrid approach for gear modeling that combines a detailed finite element analysis of meshing configurations with analytical models for the transient dynamics of helical gears. A comparison with results from the literature shows excellent agreement for spur gears. We also present numerical results for helical gears, which so far have not been extensively studied. The results from the FE analyses are then used to simulate the transient dynamics of the gear system with analytical models. This modelling is applied to the analysis of a wind turbine gearbox, and the resulting frequency spectra are compared to acoustic field measurements. The peak frequencies match exactly over a broadband spectrum of several KHz, where the amplitudes match the experimental measurements qualitatively very well. The excitation model shall be applied in the simulative investigation of the propagation of structural sound through the drivetrain and the radiation of air-borne sound from major vibrating parts of the wind turbine.

Zehetmayr, Robert

• Schalltechnische Prognose von Trennbauteilen mit VBAcoustic
  R. Zehetmayr, A. Rabold and C. Châteauvieux-Hellwig
[Abstract]

Die schalltechnische Beurteilung von Trennbauteilen in Holzbauweise ist anhand der erweiterten Bauteilkataloge und -datenbanken oder durch herstellerbezogene Prüfberichte für die verschiedensten Bauteilausführungen möglich. Neben dem reinen Bauteilwert des Trennbauteils ist bei der Planung und dem Nachweis auch die Übertragung der flankierenden Bauteile zu berücksichtigen. Der rechnerische Nachweis nach DIN 4109 stößt im Holzbau jedoch auch in der aktuellen Fassung noch schnell an seine Grenzen. Die Beurteilung des Bauteils im eingebauten Zustand kann im Holzmassiv- und Hybridbau deshalb häufig nur mittels einer Baumessung oder durch die Prognose der Schalldämmung erfolgen. Für diese rechnerische Abschätzung wurden im Rahmen einer Forschungskooperation der TU München, der TH-Rosenheim und des ift-Rosenheim Planungsdaten ermittelt und mit VBAcoustic, einem Prognosetool auf Grundlage der Berechnungsmodelle nach DIN 4109 und DIN EN ISO 12354, aufgesetzt. Dieses wird nun im Rahmen von Bachelorarbeiten an der TH-Rosenheim weiterentwickelt.

Das Prognosetool ermöglicht die Eingabe von Trenn- und Flankenbauteilen in Leicht- Holz- und Massivbauweise unter Betrachtung der Stoßstellenausführungen sowie allgemeinen geometrischen Bedingungen. Hierfür stehen dem Nutzer eingebundene Bauteilkataloge oder eine manuelle Eingabe der Bauteile zur Verfügung. Im Beitrag werden der Aufgabenbereich und die Verwendbarkeit des Prognosetools dargestellt und anhand von Anwendungsbeispielen erläutert.

Zeitler, Berndt

• Charakterisierung von Körperschallquellen auf der Empfangsplatte mit Hilfe von orthogonalen Funktionen
  B. Zeitler, S. Reinhold, A. Jakob, C. Höller, C. Hopkins and E. Zeitler
[Abstract]

Im Massivbau existieren Prognosemethoden (z.B. EN 12354), um den durch Körperschallquellen erzeugten Schalldruckpegel in benachbarten Räumen zu bestimmen. Eingangsdaten für diese Prognosemethoden sind unter anderem die Körperschallleistung der Quellen. In diesem Beitrag wird eine zunächst akademische Methode beschrieben, wie mit Hilfe orthogonaler Funktionen die Körperschallleistung dieser Quellen aus Messungen auf der Empfangsplatte gewonnen werden kann. Die potentielle Anwendbarkeit und erreichbare Genauigkeit der Methode werden anhand eines validierten FE Models dargestellt.

• Horizontale Stoßstellendämmung von Brettsperrholzwänden
  M. Schneider, A. Ruff, B. Zeitler and J. Weinhold
[Abstract]

Vorgefertigte Massivholzwände mit einem Wärmedämmverbundsystem werden in Seniorenwohnanlagen, in Wohnheimen oder in Hotels häufig als flankierende Außenwände eingesetzt. Die flankierende Übertragung über diese besonders leichten Bauteile begrenzt dabei die resultierende Schalldämmung zwischen den Wohneinheiten, wobei die konstruktive Ausführung der Stoßstelle zwischen Trennwand und den beiden flankierenden Außenwänden die erreichbare Flankendämmung bestimmt. Im Rahmen eines Forschungsauftrages der Ed. Züblin AG wurden im Labor der HFT-Stuttgart am Zentrum für Bauphysik unterschiedliche Stoßstellenvarianten aufgebaut und messtechnisch untersucht. Die Ergebnisse dieser Messungen werden vorgestellt und diskutiert.

• Laboruntersuchungen zur Stoßstellendämmung von Brettsperrholzwänden und Spannbeton-Fertigdecken
  A. Ruff, M. Schneider, B. Zeitler and J. Weinhold
[Abstract]

Im modernen Holzbau kommen verstärkt auch Hybridkonstruktionen, z.B. die Kombination aus Brettsperrholzwänden und Stahlbeton-Hohlkörperdecken, zum Einsatz. Die Decken aus Stahlbeton-Fertigteilen werden dabei in der Regel nicht direkt auf die Massivholzwände aufgelegt, sondern durch eine elastische Zwischenlage getrennt. Im Rahmen eines Forschungsprojekts mit der Ed. Züblin AG wurde im Prüfstand ein solcher Bauteilstoß nachgebildet und hinsichtlich der Stoßstellendämmung zwischen den Bauteilen messtechnisch untersucht. Zusätzlich wurde die Art der elastischen Zwischenlage variiert und der Bauteilstoß mit verschiedenen Auflasten versehen. Im Beitrag werden die Messergebnisse vorgestellt und diskutiert.

Zeitler, Elmar

• Charakterisierung von Körperschallquellen auf der Empfangsplatte mit Hilfe von orthogonalen Funktionen
  B. Zeitler, S. Reinhold, A. Jakob, C. Höller, C. Hopkins and E. Zeitler
[Abstract]

Im Massivbau existieren Prognosemethoden (z.B. EN 12354), um den durch Körperschallquellen erzeugten Schalldruckpegel in benachbarten Räumen zu bestimmen. Eingangsdaten für diese Prognosemethoden sind unter anderem die Körperschallleistung der Quellen. In diesem Beitrag wird eine zunächst akademische Methode beschrieben, wie mit Hilfe orthogonaler Funktionen die Körperschallleistung dieser Quellen aus Messungen auf der Empfangsplatte gewonnen werden kann. Die potentielle Anwendbarkeit und erreichbare Genauigkeit der Methode werden anhand eines validierten FE Models dargestellt.

Zenker, Benjamin

• Optimization of Aspect Ratio and Material Parameters of a DML Membrane
  S.S. Abdul Rawoof, B. Zenker, S. Merchel and M.E. Altinsoy
[Abstract]

The frequency response of a Distributed Mode Loudspeaker (DML) is predominantly conditional to the selection of membrane materials, dimensions and exciter positioning. Optimization of the frequency response results in the emphasis on the equal distribution of modes. Simulation techniques provide the possibility to investigate the effect of material parameters on the modal distribution. In order to achieve the best design, these parameters are optimized. The model of a membrane with respective material properties are developed and the modes are investigated with the simulation software wave6. The material properties used in simulations were validated with experimental measurements. This model is further utilized to optimize the aspect ratio and material parameters aimed at obtaining an equal distribution of modes.

Zequeira Jiménez, Rafael

• Evaluating acoustic features from web audio recordings – A crowdsourcing survey on background noise characteristics
  R. Zequeira Jiménez, B. Naderi and S. Möller
[Abstract]

Crowdsourcing permits to reach a large pool of users for gathering and annotating data in an efficient and cost effective manner. In a Crowdsourcing context, the users employ their own hardware to execute the tasks from the comfort of their environment. However, there is too little information about the users’ background noise and environment characteristics, which is mandatory to judge the validity of the data being collected. Specially, in speech quality assessment and audio related tasks. There have been some attempts to investigate the conditions in which users from English speaking countries, India and Asia conduct crowdsourcing tasks, yet any effort have been made regarding the German crowd-workers. To address this issue, a study in a German-based crowdsourcing platform has been conducted. 220 users participated in total and answered questions regarding the environment in which they normally execute crowdsourcing tasks. Additionally, while conducting the survey, audio and visual data was collected to validate the submitted answers. This paper reports about the environment conditions in which crowdsourcing tasks are being executed. And also the acoustics characteristics of the users’ background noises is investigated.

Zhang, Xiaoqing

• Schwingungsbasierte Nanogeneratoren mit Parallel-Tunnel-Ferroelektreten
  P. Pondrom, X. Zhang, G.M. Sessler, X. Ma and M. Kupnik
[Abstract]

Im vorliegenden Beitrag werden Ferroelektret-Nanogeneratoren (FENG) vorgestellt. FENG lassen sich in die Kategorie der Piezoelektret-Energy-Harvester einordnen. Die in FENG verwendeten Parallel-Tunnel-Ferroelektrete (oder -Piezoelektrete) bestehen aus Sandwichstrukturen aus Fluoropolymerfolien und weisen im Unterschied zu Ferroelektreten aus zellularem Polypropylen einen starken transversalen Piezoeffekt auf. Piezoelektrische Spannungskonstanten g31 im Bereich von 3 Vm/N wurden gemessen, die im Vergleich zu den herkömmlichen piezoelektrischen Materialien PZT oder PVDF sehr hohe Werte darstellen. Die hohe Flexibilität, die geringe Masse und die kleinen Abmessungen von Parallel-Tunnel-Ferroelektreten ermöglichen ihren Einsatz als Nano- und Mikrosensoren oder Nanogeneratoren. Die im vorliegenden Beitrag vorgestellten FENG bestehen jeweils aus einem länglichen Piezoelektretstreifen, der an beiden Enden einer U-förmigen Halterung eingespannt ist und in dessen Mitte eine seismische Masse befestigt ist. Bei einer Beschleunigung von 1 g (g = 9,81 m/s²) und einer seismischen Masse von 0,3 g wird eine Leistung von 108 µW bei einer Resonanzfrequenz von 57 Hz generiert. Wenn man die geringe seismische Masse betrachtet, übertrifft dies deutlich die in der Literatur mit Piezoelektret-Energy-Harvestern zuvor vorgestellten Ergebnisse und ist vergleichbar mit den besten Ergebnissen mit gängigen piezoelektrischen Energy-Harvestern. Die Untersuchung von alternativen Anordnungen lässt eine weitere Verbesserung der generierten Leistung erwarten.

Zhao, Wenchang

• Topological design of fluid-structure interaction system using the mixed finite element formulation and boundary element method
  W. Zhao, H. Chen and S. Marburg
[Abstract]

This paper deals with the topological design of fluid-structure interaction systems. In the fluid-structure interaction analysis, the infinite fluid domain is truncated, and the boundary element method (BEM) is utilized to model the non-reflecting boundary conditions on the truncated surface. The bounded domain is modeled by the mixed finite element method (FEM). The mixed FEM could simulate the fluid and solid simultaneously. By combining the mixed FEM and BEM, the feedback coupling between fluid and structure is established. This coupling offers several benefits to the optimization. Firstly, the mixed FEM does not require the explicit representation of fluid-structure interface. Secondly, it allows to use density-based approaches. Thirdly, the discontinuous variations of fluid-solid interface are transformed into the continuous variations in element assigned design variables. This improves the convergence of optimization process. Finally, the change of FEM-BEM interface could be avoided since we can choose a suitable truncated surface. Based on the coupled formulations, the optimization model for fluid-structure interaction problems is well set up. By numerical studies, we demonstrate that the coupled approach with mixed formulation could deal with all possible designs which may arise in optimization process. Furthermore, the proposed optimization method is verified by several optimization results.

Zhou, Beckett Yuxiang

• Aeroakustische Simulation einer umströmten Zylinderkonfiguration mit SU2
  E.W. Schneehagen, B.Y. Zhou, E. Sarradj and N. Gauger
[Abstract]

Für viele technische Anwendungen ist Strömungslärm eine relevante Komponente des Gesamtgeräusches. Die Vorhersage des Strömungsgeräusches gestaltet sich auf Grund der hohen Komplexität des Strömungsfeldes oft schwierig. Auch mit steigender Rechenleistungen und für simple Geometrien ist die direkte numerische Simulation wegen der großen Unterschiede der räumlichen Skalen von Akustik- und Strömungsvariablen oftmals zu teuer. Eine mögliche Lösung bietet die getrennte Berechnung des turbulenten Strömungsfelds und der Akustik. Ein bekannter hybrider Ansatz ist die Kombination einer Grobstruktursimulation (LES) des Strömungsfeldes mit der akustischen Analogie von Ffowcs-Williams-Hawkings (FW-H). Eine Umsetzung dieser Methode mit dem Open-Source CFD Code SU2 wird vorgestellt und auf das Umströmungsgeräusch von wandbündigen Zylinderkonfigurationen angewendet. Da ein implizites Wirbelviskositätsmodell für die Strömungssimulation verwendet wird, das noch nicht vollständig validiert wurde, wird die Qualität der Simulationsergebnisse anhand von experimentellen Messdaten aus einem aeroakustischen Windkanal bewertet.

Ziegenhals, Gunter

• Bestimmung der Abstrahlcharakteristik von Musikinstrumenten anhand von Frequenzkurvenmessungen
  C. Gilbert and G. Ziegenhals
[Abstract]

Im IfM werden Frequenzkurvenmessungen an Streich- und Zupfinstrumenten typischerweise in situ und mit drei im reflexionsfreien Raum um das Instrument herum angeordneten Mikrofonen durchgeführt. Erhöht man die Anzahl der Mikrofone auf der um den Aufpunkt am Instrument gedachten Kugel von 1 m Radius auf bis zu 15 und führt die Messung bei reproduzierbarer Anregung mit zwei Orientierungen des Instrumentes zur Mikrofonanordnung durch, so erhält man Informationen zur Richtcharakteristik für 29 Messpunkte im Raum. Diskutiert werden neben den Ergebnissen derartiger Messungen für Zupf- und Streichinstrumente auch Untersuchungen an Holz- und Blechblasinstrumenten. Der Schwerpunkt liegt auf der Auswertung. Diese ist neben der üblichen Betrachtung von Frequenzbändern auch hinsichtlich der Frequenzen typischer Moden der Instrumente bzw. einzelner Töne sinnvoll. Welche Effekte dabei zu beobachten sind, soll im Vortrag thematisiert werden.

• Sind Lauten akustisch gesehen Gitarren?
  G. Ziegenhals
[Abstract]

Nach Curt Sachs fallen Gitarren und Lauten unter die Lauteninstrumente. Das ist zunächst im Sinne der Fragestellung nicht weiter tragisch, da bei Sachs auch die Streichinstrumente hier eigeordnet sind. Im englischen nennt man die Hersteller von Gitarren und Lauten luthiers, bezieht sie also eher auf die Laute. Lauten haben sehr vielfältige Erscheinungsformen. Eine wichtige Gemeinsamkeit ist die Befestigung der Saiten auf der Decke an einem Querriegel (dem Steg). Die Decke ist tropfenförmig geschwungen und der Korpus ist bauchig aus Spänen zusammengesetzt. Die Gitarre weist in ihrer Grundkonstruktion auch den Querriegel auf, jedoch ist der Korpus ein Kasten mit Seitenflächen, den Zargen, und einer den Streichinstrumenten ähnlichen Form mit Taille. Gitarre und Laute besitzen Resonanzplatten als Decken mit vergleichbarer Größe und ebenso vergleichbare Hohlraumresonatoren auf. Ob die Lautenmuschel und der Gitarrenkorpus (Boden und Zarge) ähnliche Schwingungs- und Abstrahleigenschaften aufweisen ist zunächst eher fraglich. Der Beitrag diskutiert die Problematik anhand von Untersuchungen an einer Stichprobe von 12 Renaissance-Lauten (8-chörig in G). Als Vergleichsobjekte dienen Instrumente einer Stichprobe von 14 spanischen Gitarren. Die Hauptuntersuchungsmethodik besteht in der Aufnahme und Bewertung der Frequenzkurve. Zusätzlich gehen Musikerbeurteilungen beider Stichproben ein.

Ziegler, Pascal

• Experimentelle und numerische Untersuchung des Einflusses realistischer Randbedingungen auf Saitenschwingungen
  A. Brauchler, P. Ziegler and P. Eberhard
[Abstract]

In diesem Beitrag wird die transiente Schwingung einer unter realistischen Bedingungen angeregten Gitarrensaite experimentell und numerisch in beiden transversalen Polarisationen untersucht. Die frequenzabhängige Dämpfung und geeignete Anfangsbedinungen für die numerische Simulation werden im Experiment identifiziert. Ein besonderes Augenmerk wird auf die äußerst realistische Modellierung der Randbedingungen an Steg und Sattel der Gitarre und deren Einfluss auf die Schwingung der Saite gelegt. Zu diesem Zweck wird ein experimenteller Aufbau vorgestellt, der aus einer einzelnen, über zwei Sättel gespannten Saite, einem automatisierten Anregemechanismus und zwei Laser-Doppler-Vibrometern besteht. Mit dem Anregemechanismus wird die Saite reproduzierbar mit einer realistischen Zupfbewegung angeregt. Zwei Laser-Doppler-Vibrometer werden dazu verwendet, die Schwingung der Saite in der horizontalen und vertikalen Polarisation zu messen. Die reproduzierbare Anregung macht es möglich die Schwingung an mehreren Stellen zu messen und somit Anfangsbedingungen, die aus Auslenkung und Geschwindigkeit bestehen, für die gesamte Saite zu identifizieren. Ein nichtlineares Finite Elemente Modell der Saite wird vorgestellt, das mit identifizierter Dämpfung und Anfangsbedingungen aus dem Experiment die transiente Schwingung der Saite sehr gut approximiert. Des Weiteren werden kleine Frequenzunterschiede und die Verkopplung zwischen der horizontalen und der vertikalen Polarisation der Schwingung untersucht. Sie können auf einen Einfluss des Sattels auf die Saitendynamik zurückgeführt werden.

Ziegler, Thomas

• On Scattering Coefficients and Fitting Density for Room Acoustic Simulation of Industry Halls
  T. Ziegler and C.T. Herbst
[Abstract]

The accuracy of results from Geometrical Acoustics crucially depends on the quality of input data when simulating working rooms with complex internal fittings like machines and furniture. While absorption coefficients of materials are often well-known, scattering coefficients are generally hard to estimate. This comparative study investigates the limitations of setting scattering coefficients for three levels of detail in modeling fitting density: empty room, standard density, high density. Realistic modeling of the considered industry hall is achieved by calibrating absorption and scattering coefficients of the original room before the acoustic treatment such that simulated reverberation times match the measured ones. Consequently, the prediction error can be computed by comparing simulation and measurement results after the acoustic treatment. We show that in Geometrical Acoustics scattering coefficients need to be chosen depending on the level of detail in modeling fitting density in order to minimize prediction errors. As opposed to the standard- and high density scenarios, we find that the empty room scenario imposes tighter boundaries on scattering coefficient settings to achieve small prediction errors. Finally, the sensitivity of scattering coefficient setting depends on the investigated measure: prediction errors for reverberation times tend to show higher sensitivity than those for sound pressure levels.

Zierke, Simon

• Einsatz von FPGA und SoC Technologien für Akustisch Instrumentierte Eissonden
  D. Eliseev, D. Heinen, P. Linder, L.S. Weinstock, S. Wickmann and S. Zierke
[Abstract]

In dem Vortrag wird die Verwendung von FPGA und SoC Technologien für die Realisierung von Datensystemen akustisch instrumentierter Eissonden betrachtet. Die im Vortrag diskutierten Datensystemen verwenden die Xilinx-Spartan-6 FPGAs sowie Xilinx-Zynq SoCs. Die Verwendung der FPGA- und SoC Technologien ermöglicht bei einem kompakten Aufbau parallele Datenerfassung von mehreren akustischen Sensorkanälen sowie das Synchronisationsverfahren und den Umgang mit weiterer Sondensensorik. Im Vortrag werden die folgenden Themen diskutiert: Architektur der Datensystemen, Verteilung der Aufgaben zwischen Processorkernen und programmierbarer Logik, Einsatz von Embedded Linux und Entwicklung der dafür benötigten Linux-Kernel Module. Die betrachteten Schmelzsonden werden im Rahmen des vom BMWi geförderten EnEx Initiative des DLR Raumfahrtmanagements entwickelt. Die entwickelten Navigationstechnologien werden für eine zukünftige Raumfahrtmission zum Saturn Mond ”Enceladus” verwendet.

Zimpfer, Véronique

• Influence of TCAPS on HRTFs and on sound source localization precision
  L. Kroener, A. Garcia and V. Zimpfer
[Abstract]

The individual geometry of the auricle attenuates, resp. boosts certain frequencies of the incoming sound, depending on the angle of incidence. This effect is describe by the angle and frequency dependent HRTF, which is individual for each human and is not necessarily left-right symmetric. The brain is trained to the individual HRTF during a human’s lifetime. Wearing tactical communication and protection systems (TCAPS) modifies the geometry of the pinna, resulting in important changes of the HRTF. The listener’s brain cannot adapt instantaneously to the modified HRTF, leading to a less precise sound source localization. In listening test was obtained that the major type of error is due to front-back confusions. To pave the way towards TCAPS which preserve the listener’s natural spectral cues, three different models of TCAPS were analysed. Their influence on sound source localisation capabilities and on the user’s HRTF are presented. HRTF measurements on a dummy head were done during four scenarios: dummy head without TCAPS, dummy head wearing two different in-ear TCAPS (earplugs) and one on-ear TCAPS (earmuffs). Sound source localization tests were conducted with subjects under the same four scenarios. Based on those results concepts for prototype of new generation TCAPS are presented.

Zollner, Juergen

• Active-Road-Noise-Cancellation – speech-enhancement through noise-reduction in hands-free systems
  J. Zollner, V. Kandade Rajan, N. Zafeiropoulos and M. Christoph
[Abstract]

Active Road Noise Cancellation (ARNC) is able to reduce the in- vehicle perceived road noise. Road noise is the noise inside vehicles caused by the transmission of the road noise resonances from the tires through the structure of the vehicle to the inside of the vehicle. In this work, the benefit of available ARNC for hands-free systems is shown. Stationary and quasi-stationary vehicle noise is well handled in state-of-the art hands- free systems but fast and variable noise components like impulsive road noise scenarios are challenging. In such situations, the ARNC can work in tandem with a hands- free system to eliminate or suppress such noise types. The paper shows the improvements in a speech situation with a remote party with and without an ARNC system. The paper further proposes a hybrid system in which the ARNC is combined with a noise reduction system.

Zotter, Franz

• Reproducibility of stereophonic amplitude-panning curves
  F. Zotter and M. Frank
[Abstract]

Since the first studies about stereophonic amplitude-panning were published in the end of the 1950s, there have been a lot of experiments to determining the relation between the level difference between a pair of loudspeakers and the perceived direction. Interestingly, the results for these panning curves vary a lot between the various studies, especially for large aperture angles of the loudspeaker pair and lateral directions.

This contribution compares some of the experimental results from 70 years of amplitude panning, as well as the experimental environments, stimuli, reporting methods, and statical analysis in order to find explanations for the differences in the panning curves.

• Idea for Sign-Change Retrieval in Magnitude Directivity Patterns
  F. Zagala and F. Zotter
[Abstract]

This contribution deals with an idea to insert potential sign-changes in three dimensional magnitude directivity measurements to simplify their global interpolation in terms of spherical harmonics. Directivity patterns, e.g. of musical instruments, are often measured on a grid of spherically surrounding directions. While the magnitude is most reliable and carries the most essential information, phase can be error-prone and irrelevant, especially at high frequenices. Disposal of the phase often reduces potential destructive interference due to poor centering, spatial sampling, etc.

In such cases, the resulting all-positive zero-phase pattern is probably the most simple representation of the directivity not only for an accurate local interpolation using three neighboring measurement nodes, but for global interpolation using spherical harmonics.

However, accurracy suffers for some particularly simple patterns such as the first-order dipole pattern. While it might be acceptable that after disposing the phase local interpolation just cannot reconstruct the zeros, a global interpolation using low-order spherical harmonics decomposition gets inaccurate everywhere.

Here, we assume that directivity patterns should be of uniform phase everywhere, except between the connected regions associated with different directional peaks, where a potential sign change should be investigated. Our contribution tests the idea in a simulation study with some examples.