Autorenverzeichnis

Cabos, C.

• The effect of underwater noise radiation on ship vibration [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Wilken, M. Maess, M. Junge, M. Fischer and C. Cabos
[A]

The vibration of floating ships is considerably affected by the surrounding sea water. Today, it is current practice to include the so-called hydrodynamic masses in a simulation model by adding them to the structural mass of the vessel. The hydrodynamic masses represent the effect of the inertia of the water on the ship's hull. The compressibility of the water (i.e. underwater noise radiation) is neglected due to high computational effort and low availability of appropriate simulation codes.

A fast multilevel multipole boundary element method program has been developed to solve the Helmholtz equation, which allows the computation of the sound pressure field in the water due to a structural acceleration field on the hull surface. Using the dry hull vibration modes as boundary conditions on the structure, the influence of both underwater noise radiation and inertia of the water on structural vibration can be estimated.

The present work reports on this procedure and the numerical results obtained for a container ship in the low frequency range.

• Full Coupling of the Finite Element and Fast Boundary Element Method for Structural-Acoustic Problems [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  D. Brunner, M. Fischer, C. Cabos and L. Gaul
[A]

Structural vibrations lead to the emission of acoustic sound resulting in a significant reduction of comfort during the use of a product. Therefore the simulation of structural-acoustic behavior is of great importance to predict the vibro-acoustic behavior of the system. In this contribution, thin structures are modelled by means of the finite element method (FEM). The system matrices are set up by a commercial finite element program and are then automatically imported into the research code Calsonitus, where the surrounding fluid, which is governed by the Helmholtz equation, is modelled by the boundary element method (BEM). In case of thin and flexible structures and fluids with high densities, the influence of the acoustic pressure on the excited structure must not be neglected. In such applications the acoustic field must be fully coupled to the vibrating structure. The total system matrix, containing both the FE- and BE-matrices is solved with an iterative GMRES solver, which is accelerated by a block preconditioner. The main bottleneck in terms of memory and computing time is the BE matrix, which for standard BEM is fully populated. To overcome this restriction the fast multilevel multipole algorithm is used to compute the matrix-vector product required by the solver. The applicability of the proposed method is discussed by an example problem comparing the simulated results with an analytical solution.

• FE-BE Coupling for Partly Immersed Bodies [DAGA 2008 (Dresden)]
  D. Brunner, M. Junge, C. Cabos and L. Gaul
[A]

The legal noise level limits of ships are continuously reduced. Ships should be quiet onboard for people's comfort and the underwater noise pollution is to be minimized, since the water is the living environment of marine mammals. Simulation of the vibro-acoustic behavior of ships needs dealing with fluid-structure coupled problems, since the surrounding water has a significant influence on the vibration behavior. For the structural part, namely the ship, the finite element method (FEM) is used. The commercial finite element package ANSYS is applied for setting up the mass and stiffness matrices. The surrounding water is modelled with the fast multipole boundary element method (FBEM). For the partially immersed case a special halfspace formulation is applied to incorporate the pressure boundary condition of the infinite water surface. Iterative preconditioned solvers are employed and the numerical efficiency is discussed. The applicability of the coupling scheme is demonstrated using a realistic model problem.

Cabron, L.

• Sound radiation and sound insulation of double plates with spatially varying interlayer stiffness [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  H. Brick, K. Larsson, L. Cabron and W. Kropp
[A]

The influence of a discontinuous coupling on the vibration properties of coupled plates and on their sound radiation is investigated. Discontinuous coupling means here the coupling of two plates by an elastic interlayer, the stiffness of which varies at regular intervals between two values. A known theoretical model for continuously coupled plates is generalised to discontinuous coupling. Wave propagation is considered only in one dimension, i. e. on discontinuously coupled plate strips. On the basis of this theoretical model the vibration behaviour and the radiation efficiency of different structures is examined. Coupled pairs of plate strips with equal or unequal bending stiffnesses are considered. It is found that with unequal plate strips the vibration is mainly determined by the eigenfrequencies of the stiffer plate strip as in the case of continuous coupling. However, the discontinuous transmission of the vibration of the stiffer plate strip to the soft plate strip influences the vibration form of the softer plate strip. It supports the appearance of a mode shape of the softer plate strip, whose wavelength corresponds to the periodicity of the stiffness pattern of the coupling. This significant change of the vibration pattern of the softer plate strip can lead to a decrease of the radiation efficiency of the coupled structure. The findings are confirmed by measurements of the radiation efficiency of panels with such a design. It is also found that the measured sound insulation is determined by the fundamental resonance frequency resulting from the softer parts of the interlayer.

Cacciolati, C.

• Patch Transfer Function (PTF): a substructuring approach for linear acoustics [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Ouisse, C. Cacciolati and J.-L. Guyader
[A]

For industrial structures, large acoustics problems like noise radiated by cars are very difficult to solve using classical methods like full BEM, because of the complexity of the structure. The PTF approach considers several acoustic subsystems, which are analyzed separately, considering each coupling area as a rigid surface, which is divided in elements called patches. For these calculations, any available method (FEM, BEM...) can be used in order to build a database of transfer functions between sources and patches, which are acoustic impedance transfer functions. Then, continuity relations can be written on the interface in order to couple the subdomains: this approach is close to the mobility and impedance concepts which are widely used in mechanics. After the description of the method, some results concerning the convergence of the method are shown, concerning in particular the interface mesh size, which should be smaller than the half wavelength. Then, some results on an automotive structure are presented: the noise emitted by an engine through apertures of a car is estimated and compared with experiments.

Cakir, M.

• Integrated Circuits for Auditory Speech Processing [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  W. Nebel, M. Brucke and M. Cakir
[A]

Die technische Umsetzung von Algorithmen der gehörgerechten Sprachverarbeitung in integrierte HW/SW-Systeme erfodert zahlreiche Entwurfsentscheidungen. Es sind hierzu Kosten/Nutzenanalysen erforderlich, die insbesondere die prognostizierten Entwurfs- und Herstellungskosten in Relation zur erwarteten Systemqualität stellen. Im Vortrag werden anhand von Beispielen Optimierungsmöglichkeiten der Hardware-Realisierung unter Berücksichtigung von Qualitätsparametern der Sprachverarbeitung vorgestellt.

Callens, D.

• Frequency effect on the cell detachment by ultrasound [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  L. Peyre, D. Callens, A. Lefebvre, E. Radziszewski, H. Hildebrand and J.-J. Fabre
[A]

Like any physiological phenomena, the integration of biomaterials is controlled by different biological processes. One of the most important is adhesion quality between tissues and implant. The mechanical properties of the interface cells/substrate are directly related to the quality of adhesion. Only some techniques are able to give quantitative information on this adhesion, and none to our knowledge uses ultrasounds however known to be an efficient tool in mechanical properties investigations. Our objective is to observe the behaviour of adherent MC3T3-E1 subjected to a quantified insonification. The cells were cultivated on a glass substrate during 3 days. We used continuous longitudinal waves to apply variable and quantified ultrasonic stress on cell culture. Two parameters of the insonification were investigated: frequency and power. Initially the cells detached during experimentation are counted in order to obtain curves of detachment according to the desired parameter. Secondly, we observed using a laser interferometer the amplitude of the oscillations undergone by the cells during the insonification. We succeeded in establishing the link between observations made with the interferometer and the curves of cellular detachment. This link made it possible to obtain a value of the cells adhesion force for the considered substrate and time of culture.

Callsen, S.

• OpenSourceSEA – Projektfortschritt und Verifikationsberechnungen für die Schalltransmission von Sandwichpaneelen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  S. Callsen, O. von Estorff and A. Peiffer
[A]

Aufgrund des großen Interesses von Anwendern und Entwicklern akustischer Berechnungsverfahren an einer offenen Softwareplattform, die es erlaubt gemeinschaftlich SEA basierte Berechnungsalgorithmen zu implementieren und zu nutzen, wurde vor einiger Zeit die Entwicklung des JAVA-Tools OpenSourceSEA initiiert. Aufbauend auf den Ausführungen zur DAGA 2006, bei denen die Grundstruktur der neuen Software aufgezeigt wurde, erfolgt im Rahmen dieses Beitrags die Vorstellung der inzwischen umgesetzten weiteren Berechnungsmöglichkeiten. Ziel ist es zudem, eine Diskussion in Bezug auf zukünftige Weiterentwicklungen anzuregen und Möglichkeiten zur Mitarbeit und Unterstützung des Vorhabens aufzuzeigen. Um die neuen Einsatzmöglichkeiten von OpenSourceSEA sowie die aktuell implementierten Erweiterungen darstellen zu können, werden zunächst die zugrunde liegenden theoretischen Ansätze aufgezeigt, die für die Berechnung von Sandwichstrukturen gewählt wurden. Zudem werden die Berechnungsansätze, die zur Bestimmung der SEA Parameter benötigt werden, vorgestellt. Anhand von Berechnungen realer Sandwichstrukturen, wie sie unter anderem im Flugzeugbau eingesetzt werden, erfolgt abschließend eine Verifikation von OpenSourceSEA mit Hilfe eines kommerziellen SEA-Tools und einem elementbasierten Berechnungsansatz sowie eine Validierung der Ergebnisse durch Messdaten.

• Schalltransmissionsalgorithmen für gekrümmte Strukturen in OpenSourceSEA [DAGA 2008 (Dresden)]
  S. Callsen and O. von Estorff
[A]

OpenSourceSEA wurde im Jahre 2005 als offene Softwareplattform für die Implementierung von Problemstellungen der Akustik initiiert. Maßgebende Entwicklungsschritte erfolgen seither in enger Zusammenarbeit zwischen der TU Hamburg-Harburg und der EADS Ottobrunn. Bereits existierende Module der Software ermöglichen u. a. die Erstellung von SEA-Schalltransmissionsmodellen für ebene Paneele. Hierbei können Materialgesetze sowohl für einen isotropen Aufbau als auch für Laminat- und Sandwichstrukturen beschrieben werden.

Insbesondere im Flugzeugbau treten jedoch vielfach Strukturen mit gekrümmter Gestalt und großen räumlichen Abmessungen auf. Im Rahmen dieses Beitrags wird die Entwicklung von SEA-Subsystemen diskutiert, die einfachgekrümmte und vollzylindrische Schalenelemente darstellen und zur Erstellung von Schalltransmissionsmodellen genutzt werden können. Dabei wurden in einem ersten Schritt die für die SEA relevanten Struktureigenschaften, welche durch die Parameter Wellenzahl und Bandmodenzahlen von Scherwellen, Longitudinalwellen und Biegewellen gegeben sind, implementiert. In einem zweiten Schritt erfolgte dann die Einführung der Kopplungsverlustfaktoren für die Beschreibung von massedominierten sowie resonanten Transmissionspfaden. Abschließend wurde eine Verifikation der in OpenSourceSEA eingebrachten physikalischen Beziehungen anhand von Berechnungsergebnissen für Schalltransmissionsmodelle vorgenommen, wobei die kommerzielle Software AutoSEA zum Einsatz kam.

Calmet, I.

• Outdoor sound propagation modelling in complex environments: A new PE code coupled with a micrometeorological code [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  B. Lihoreau, B. Gauvreau, T. Penelon, I. Calmet, M. Bérengier and P. Blanc-Benon
[A]

In complex environments the modelling of outdoor sound propagation implies to take into account the mixed influence of ground characteristics (topography, obstacles, impedance, etc.) and atmospheric conditions (refraction and turbulence). We have developed a new PE code coupled with a micrometeorological code in order to calculate the sound propagation above a non flat ground in such realistic outdoor situations.

Numerical resolution have been developed using the paraxial approximation of the wave equation in bidimensionnal configurations with a split-step Padé marching scheme. In our approach the effects of the topography are modelled using rotated systems of coordinates in order to treat the ground as a succession of flat domains. Our code can deal with different boundary conditions like the introduction of impedance jumps or thin screens which lead to diffraction of the acoustic energy. It also includes scattering effects due to atmospheric turbulence through the discrete random Fourier modes technique. The atmospheric turbulence is considered as isotropic, homogeneous, and essentially due to temperature scalar fluctuations.

Predicting long-range sound propagation over a non-urban site with complex propagation media requires the knowledge of micrometeorological fields in the lower part of the atmospheric boundary layer. Thus our modelling is coupled with a dedicated micrometeorological code (SUBMESO) which simulates wind and temperature fields over moderately complex terrain with high resolution. Its output data are used as input data for our PE code through a suited routine.

Campagna, H.

• Etude du traitement acoustique d'un atelier de fabrication de petit électroménager [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  C. Millard, H. Campagna and H.-S. Arbey
[A]

En prévision de la mise en place de la future législation sur le bruit en milieu de travail, l'étude acoustique d'un atelier a été entreprise. L'atelier mesure 84 m de longueur et 28 m de largeur, il comprend 3 travées disposées longitudinalement, séparées par deux allées de 2,2m de largeur.


La simulation la plus efficace a consisté à privilégier le traitement des zones les plus critiques puis à envisager des actions de réduction du bruit à la source : -mise en place de matériau amortissant sur les goulottes, de carters 3 côtés autour des moteurs, de caissons insonorisants - modification des carters existants - amortissement des chutes de pièces - suppression des fuites d'air comprimé.


Des gains notables sont observés, puisque le niveau sonore ne dépasse 80 dB(A) que dans une zone de l'atelier très réduite.


L'utilisation de la méthodologie d'acoustique prévisionnelle, a permis : i) d'identifier et de quantifier les sources de bruit, ii) de proposer des solutions d'amélioration de l'ambiance sonore, iii) de trouver la solution la plus performante à coût objectif fixé


Référence : C.Millard, Etude acoustique d'un atelier, démarche méthodologique. Fiche n132

Canévet, G.

• Die Lokalisationsunschärfe in Abhängigkeit des Signal- Störabstandes und dem Signaleinsatzzeitpunkt [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Braasch and G. Canévet
[A]

In einer virtuellen auditiven Umgebung wurde die Lokalisationsunschärfe eines maskierten Testschalls (weißes Rauschen, 20 ms-cos Rampe, 200-14000 Hz, 200 ms Tondauer Testschall bzw. 500 ms Tondauer Maskierer) von 5 Versuchspersonen gemessen. Es wurden verschiedene Nutz-Störabstande: 0, -5 und -10 dB, sowie die zeitliche Verzögerung des Signaleinsatzzeitpunktes gegenüber dem Einsatzzeitpunkt des Maskierers: 20, 50, 100 und 200 ms getestet. Dabei wurde ein nichtindividueller Außenohrenkatalog in 1 Auflösung in der Horizontalebene verwendet. In einem adaptiven Experiment mußte die Versuchsperson bestimmen, ob sie den Testschall links oder rechts von dem unmittelbar von vorne einfallenden Maskierer wahrgenommen hatte. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, daß die Lokalisationsunschärfe mit zunehmender Verzögerung des Signaleinsatzzeitpunktes kleiner wird: 0 dB Signal-/Störabstand: 4 bei 20 ms bzw. 2 bei 200 ms; -5 dB Signal-/Störabstand: 10 bei 20 ms bzw. 6 bei 200 ms. Bei einem Signalstörabstand von -10 dB steigt die Streuung zwischen den einzelnen Versuchspersonen stark an. Sie liegt bei einem Nutz-/Störabstand von -10 dB für alle Verzögerungen des Signaleinsatzzeitpunktes oberhalb von 15. [Die Versuche wurden innerhalb von PROCOPE (DAAD) am CNRS in Marseille durchgeführt.]

• Can we hear the complexity of vibrating plates ? [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Demirdjian, D. Habault, S. Meunier and G. Canévet
[A]

The present work is related to the field of psychomechanics, the aim of which is to establish correlations between acoustical and perceptual attributes of sounds radiated by a vibrating structure and the mechanical parameters of that structure.

As a case study, we examine the vibrations of a plate excited by a transient point force. This raises an optimization problem for sound synthesis, since we need to find a compromise between the level of accuracy (and time cost) required for a valid modeling of the plate, and the perceptual realism of the synthesized sounds resulting from the corresponding calculations.

Two main aspects are considered. Firstly, we wished to know whether a plate with a variable thickness can be modeled by a constant-thickness plate that would be equivalent, from a perceptual point of view, in terms of the radiated sounds. If so, such equivalence would greatly reduce the complexity of the model. We performed calculations on both types of plates, and ran psychoacoustic tests on the respective sounds to evaluate their similarity. Perceptual criteria could be identified, that allowed us to define an ''equivalent thickness''. Secondly, we recorded acoustic impact responses of actual plates, with constant thickness, and then compared the recorded sounds to the synthetic sounds produced by our model, again using psychoacoustic tests of similarity. These tests help to determine which parameters are relevant for auditory similarity, and thus provide hints for improving or optimizing our theoretical models.

Carlé, M.

• Der Gesang der Sirenen. Homers Dichtung und akustische Realität [DAGA 2005 (München)]
  K.-H. Frommolt and M. Carlé
[A]

Überlieferungen aus der Antike werfen immer wieder die Frage nach deren rationalen Kern auf. Eine dieser Fragen ist der rätselhafte Gesang der Sirenen, der Odysseus auf seiner Irrfahrt betörte. Was konnte Odysseus aber wirklich hören? Waren es menschliche oder tierische Stimmen, Halluzinationen oder Umgebungsgeräusche? Um diesen Fragestellungen nachzugehen, erfolgten akustische Messungen auf der italienischen Inselgruppe li Galli, die den Mythos der legendären Sireneninsel hat und auch von der Mehrzahl der Experten als wahrscheinlichster Ort des Ereignisses gehalten wird. Wir untersuchten die Schallausbreitung von synthetischen (Sinuston, Weißes Rauschen) und natürlichen Signalen (Rufe von Mönchsrobben, menschlicher Gesang). Die besondere Anordnung der Inseln bewirkte eine deutliche Verstärkung des Signals. Die von uns gefundenen akustischen Phänomene liefern eine plausible Erklärung für den Gesang der Sirenen. Es ist sehr wahrscheinlich, dass die besondere Umformung natürlicher akustischer Signale, den Rufen eine unerwartete Fülle verliehen und somit zu dem Mythus des Sirenengesanges führten. Die Ergebnisse werden insbesondere unter dem Blickwinkel des musikalischen Intervallsystems der Antike, das sich deutlich von unserem Tonleitersystem unterscheidet, betrachtet.

Carneiro, F.L.L.B.

• Dimensional analysis and concert hall acoustics – an application involving the reverberation time [DAGA 2002 (Bochum)]
  J.H. Guimaraes, F.L.L.B. Carneiro and M. Zindeluk
[A]

Dimensional Analysis (DA) is a powerful tool that helps physical modelling in many fields of science. Its methodology can be also useful in Acoustics. This work uses the abordage of DA in the investigation of room acoustics. For this purpose, dimensionless numbers involving an important acoustic parameter - the reverberation time - are obtained and used to plot data from various concert halls. The conditioning of the data in this way evidences a common behaviour of these halls in regard to this acoustical parameter. Dimensionally homogeneous formulas, similar to Wallace C. Sabine's expression for the reverberation time, are obtained for each frequency band. These formulas have the advantage of being based only in geometrical characteristics of the hall which can be obtained directly from their architectural drawings. Posterior comparison with measurements made in a Brazilian hall shows reasonable agreement.

Carolus, T.

• Tragflügelschall: Anwendung der Messungen von Brooks, Pope, und Marcolini auf Ventilatorlärm [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Schneider, M. Stremel and T. Carolus
[A]

Brooks, Pope und Marcolini (''Airfoil Self-Noise and Prediction'', NASA-RP 1218, Hampton, 1989) haben fünf Geräuschentstehungsmechanismen an Tragflügelprofilen empirisch untersucht. Auf der Basis von NACA 0012-Profilen entwickelten sie aus umfangreichen Messungen Korrelationen zwischen Schallabstrahlung und Zuströmbedingung, Anstellwinkel und Reynoldszahl. In der vorliegenden Arbeit wird diskutiert, inwieweit diese Korrelationen für die Berechnung des Breitbandschalls von niedrigbelasteten Axialventilatoren genutzt werden können. Zunächst werden die Annahmen besprochen, unter denen die Brooks, Pope und Marcolini-Daten auf die Schallberechnung von Ventilatoren angewandt werden. Die Ergebnisse werden an einem Beispiel eigenen Messungen des Ventilatorgeräuschs gegenübergestellt.

• Implementation of an Active Noise Control Loop to an Aerofoil in a Turbulent Airstream [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  P. Tiawongsombat, T. Carolus, C.-P. Fritzen and W. Richter
[A]

Acoustic noise from axial air fans is originated from unsteady forces on the blades. These forces are caused by a temporally and spatially transient (i.e., mostly turbulent.) airstream. To minimize the noise, these unsteady forces have to be decreased. The first feasibility study was carried with a single NACA 0012 aerofoil in a low turbulent wind tunnel and to simulate the unsteadiness of the incoming air, the aerofoil was moved by a shaker in transversal direction. The resulting unsteady aerodynamic pressures on the aerofoil surface were measured on its surface employing Kulite miniature pressure transducers. Simulation took place as the first step to ensure the achievability of the control loop implementation. Two controller design approaches, Root Locus and Linear Quadratic Gaussian (LQG) control, were introduced and designed according to the attained mathematical model of the interesting system acquired by Identification method. The simulation outcomes of LQG controller were preferable. Therefore, LQG controller was chosen to be implemented in the test-stand. In the test results, at the interesting working frequencies, 50-100 Hz, the implemented control loop could perform a good control capability. Hence it can be concluded that the implemented controller was functional and could achieve the given objective assignment.

• Charakterisierung Tonaler Geräuschanteile bei Freilaufenden Radialventilatoren
  M. Dietz and T. Carolus
[A]

Freilaufende Radialventilatoren (ohne Spiralgehäuse) werden in großen Stückzahlen in der Geräte-, Verkehrs- und Raumlufttechnik eingesetzt. Neben einer Verbesserung des Wirkungsgrads rückt für die Hersteller dabei vor allem die Minimierung der Geräuschemission vermehrt in den Mittelpunkt des Interesses. Breitbandigem Rauschen sind hier immer wieder subjektiv besonders störende tonale Geräuschanteile überlagert. Gezielte konstruktive Eingriffe am Laufrad zur Reduktion dieser Töne setzen das bislang noch nicht vollständig vorhandene Verständnis ihrer aeroakustischen Quellen voraus. Beispielsweise produzieren einige Laufräder ausgeprägte Töne mit der Schaufelpassierfrequenz (BPF) und ihren höheren Harmonischen, obwohl die Umfangsmachzahl sehr niedrig ist und Mechanismen wie die Interaktion des Laufrads mit einer Gehäusezunge fehlen. Es können jedoch auch immer wieder Töne beobachtet werden, deren Frequenzen offensichtlich nicht mit der BPF in Zusammenhang stehen. In einem ersten Schritt zur Detektierung der tonalen Geräuschquellen werden mit Hilfe einer Dimensionsanalyse aus möglichen Einflussparametern dimensionslose Kennzahlen zur Charakterisierung der Töne abgeleitet. Durch gezielte Variation dieser Kennzahlen wird im Anschluss daran ihr tatsächlicher Einfluss auf die Tonentstehung experimentell ermittelt. Dazu werden drei geometrisch ähnliche gehäuselose Radialventilatoren unterschiedlicher Baugröße bei verschiedenen Betriebsparametern akustisch vermessen.

Caron, A.

• Hochauflösende Abbildung und Messung lokaler Materialeigenschaften mittels dynamischer Kraftmikroskopieverfahren im Ultraschallfrequenzbereich
  S. Hirsekorn, U. Rabe, K. Reinstädtler, A. Caron, D. Rupp and W. Arnold
[A]

Sensoren kommerzieller Kraftmikroskope (Atomic Force Microscope, AFM) sind kleine Blattfedern mit einer Sensorspitze, deren Radius einige nm bis einige 100 nm beträgt. Die Federbalken selbst besitzen Linearabmessungen im Bereich von einigen m bis einigen 100 m. Diese Sensoren sind als Nahfeld-Ultraschallsonden einsetzbar, da ihre Schwingungsresonanzen im Ultraschallfrequenzbereich liegen. Dynamische Betriebsmoden des AFM wie AFAM (Atomic Force Acoustic Microsopy), Kontaktresonanzspektroskopie, UFFM (Ultrasonic Friction Force Microscopy) und Ultraschall-Piezomode nutzen die Biege- und Torsionsschwingungsresonanzen der Federbalken. Bei Kontakt der Sensorspitze mit der Probenoberfläche wird die Blattfeder durch Ultraschallschwingungen in der Probe, an der Blattfederaufhängung oder im Piezomode durch elektrische Anregung zwischen der leitenden Spitze und einer Elektrode unterhalb der Probe in Schwingung versetzt wird. Die lokalen Kontaktkräfte zwischen Sensorspitze und Probe und damit lokale Eigenschaften der Probenoberfläche beeinflussen die Kontaktresonanzfrequenzen der Federbalken, die Form ihrer Resonanzkurven sowie Amplitude und Phase der Blattfederschwingungen relativ zur Anregung. Diese Messgrößen können deshalb zur Abbildung lokaler Materialparameter von Probenoberflächen mit einer Ortsauflösung im nm-Bereich und, bei hinreichender Kenntnis von Geometrie und Material des Kraftmikroskop-Sensors, auch zur Messung dieser Parameter genutzt werden. Beispiele qualitativer und quantitativer Anwendungen der Ultraschalltechniken von Kraftmikroskopen werden diskutiert.

Carr, C.

• Evolution of Temporal Coding
  C. Carr
[A]

Precise temporal coding is a hallmark of the auditory system. Comparative studies of auditory coding point to shared computational strategies in archosaurs and mammals, and suggest how selection acts to improve coding.

Circuits that detect ITD are composed of delay lines and coincidence detectors. In birds, the coincidence detectors are organized into a map of ITD in the nucleus laminaris (NL). Crocodilians are a sister group to the birds, and our studies of their auditory brainstem reveal similar principles of organization to birds. In vitro whole cell patch recordings from the cochlear nucleus magnocellularis (NM) of embryonic alligators revealed one or two well timed spikes in response to a depolarizing current injection, while coincident stimulation of the inputs to the dorsal and ventral dendritic layers of NL increased the probability of action potential generation in NL neurons, showing that they act as coincidence detectors. A biophysically detailed model of avian coincidence detectors provided with alligator parameters was sufficient to encode ITD. In vivo recordings from alligators revealed binaural NL neurons that phase-locked to both monaural and binaural stimuli. The arrival time of phase-locked spikes in these neurons generally differed between the ipsilateral and contralateral inputs. When this disparity was nullified by their best ITD, the neurons responded maximally. Thus crocodilians NL neurons act as coincidence detectors, and both crocodilians and birds employ similar algorithms for ITD detection. Many of these features of ITD coding circuits are also shared with mammals, despite evidence for parallel evolution of their auditory systems.

Cassereau, D.

• Modal Dispersion Curves in the Ocean [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Cassereau, P. Roux and F.-D. Philippe
[A]

Wave propagation in a shallow water oceanic environment is usually considered in the general frame of acoustic waveguides. The determination of the waveguide properties without any a priori knowledge of the environment is well-known to be a difficult task. More particularly, the measurement of the waveguide wave numbers from a synthetic aperture array requires high-resolution algorithm. In the recent past, various algorithms have been proposed to determine the wave numbers from experimental or simulated data, like the eigen-matrix pencil method [I-Tai Lu et al., J. Acoust. Soc. Am. 104 (1), 1998]. In this work, we propose to use our algorithm to calculate from time-domain experimental and simulated data the dispersion curves that describe the modal propagation in the waveguide. To this goal, we consider a moving source that transmits regularly a pulsed signal received after propagation through the waveguide on an array of receivers. From the received transient signals, we calculate the wave numbers for all frequencies inside the bandwidth of the source-receiver system. This procedure provides to the dispersion curves corresponding to the different modes in the waveguide in the considered bandwidth. The wavenumber inversion is run on simulated data that can be altered with random noise. We analyse the robustness of the inversion algorithm as a function of the noise level and the length of the synthetic aperture array. We also propose a noise reduction method based on holographic array processing that correlates the signals measured on all the elements of the receiving array.

• Suppression of intra-plate echoes induced by a titanium Fabry Perot: the Stokes equations linking time-reversal and the inverse filter [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Vignon, J.F. Aubry, A. Saez, M. Tanter, D. Cassereau and M. Fink
[A]

When focusing through plates or tubes the presence of multiple interfaces induces reflected wave fronts that follow the main wave front. Adaptive focusing techniques can be used to cancel the echoes. For that purpose, two linear arrays of transducers have been placed on each side of a titanium plate acting like an ultrasonic Fabry-Perot. Three propagation operators have been acquired: the transmission H from one array to the other and the two reflection operators K1 and K2 acquired by each array.
Theoretically, the echoes can be suppressed by using a complete cavity with transducers surrounding the plate. In this experiment, the two arrays are recording the field along a sufficient surface to cancel the echoes (20dB decrease). Parallel to this work, thanks to the inversion of the H matrix, the echoes have been cancelled by using the inverse filter technique. Thus, the inverse filter achieves echoes cancellation by using only the transmitted fields, whereas time reversal also needs the reflected fields. Signals emitted with both techniques are compared in order to explain how the focusing is achieved in both cases. In fact, transmit and reflected wave fronts are related by the Stokes relations, explaining how the transmitted wavefront includes information on the reflected one.
Thanks to finite differences simulations, the experiment has been numerically modeled. The reconstructed movie of the propagation of the emitted wave fronts inside the plate gives a clear illustration of the focusing techniques.

• Contactless dependance interactive objects [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  R.K. Ing and D. Cassereau
[A]

During the last years, it has been shown that the acoustic impulse response of an object excited at a point A and detected at another point B is generally unique. This unicity can be exploited in conjunction with a correlation process to realize an acoustic imaging system which - using a single sensor - authorizes a rigid object to be sensitive to mechanical impacts and allows to spatially locate these contacts. The problem of such a device is the imaging process dependence on the type of contact, and more precisely the temporal form of the excitation generated by the impact.

The new processing method presented in this paper is devoted to cancel this dependence. Using a second sensor on the object, this new method allows to compensate and remove the effects of the temporal form of the excitation on the performances of the imaging system.

A comparison between the two processes, with and without compensation, will be shown in the simple case of a rectangular plate. Their advantages and drawbacks will be pointed out.

• Computation of ultrasonic waves reflected by an immersed solid interface [DAGA 2008 (Dresden)]
  L. Bossy, M.-F. Cugnet, E. Bossy and D. Cassereau
[A]

In this paper, we propose a numerical evaluation of the different contributions that appear when a spherical wave is reflected by an immersed solid material. In such case, it is well known that we can first observe the specular reflection. In addition to this standard contribution, we can also observe head waves corresponding to the longitudinal and transverse waves generated in the solid, and also the so-called leaky Rayleigh wave that generalizes the Rayleigh wave in a semi-infinite free solid medium to the case of an immersed interface. At the Rayleigh angle, a distortion of the reflected wavefront appears, that corresponds to a fast variation of the reflection coefficient with respect to the plane wave incidence angle. We compare different numerical approaches, including semi-analytic methods (high-frequency approximation coupled to ray modeling approach) and implicit methods (finite elements and/or finite differences scheme). These different approaches have their own advantages and inconvenients, and domains of applicability. It is shown how they can also be complementary to understand the physical phenomenon that occurs during the reflection of a pulse by an immersed interface. The plane and curved geometries will be analyzed from these different points of view.

Castagnède, B.

• Luxemburg-Gorky Effect in a Granular Medium: Probing Perturbations of the Material State via Cross-Modulation of Elastic Waves [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  V. Zaitsev, V. Nazarov, V. Tournat, V. Gusev and B. Castagnède
[A]

The nonlinear effect of amplitude modulation of a weaker sinusoidal seismo-acoustic wave under the action of another stronger step-wise modulated wave was reported in [1] for a sandy soil. Recently a related effect of transfer of the modulation spectrum from an intensive elastic wave to a probe one with different carrier frequency was observed in resonant-type experiments in solid samples containing cracks [2]. This nonlinear effect is a close elastic-wave analog of the similar phenomenon known as the Luxemburg-Gorky effect for cross-modulation of radio-waves in ionosphere. We report here observations of acoustic effects (self-action and cross-modulation) in a granular medium, which demonstrates the universality of the phenomena. Amplitude dependencies for the fundumental and induced modulation sidelobes of the probe wave have been studied. Furthermore, we observed complementary variability of the sidelobes and the probe wave amplitude at the fundamental frequency under the action on the medium of short ''seismic events'' produced by an additional shaker. The resultant transient variations in the amplitude of the modulation sidelobes exceeded normally by an order of magnitude the complementary variations in the signal amplitude at the fundamental frequency (the latter variations being often hardly noticeable). The revealed high sensitivity of the cross-modulation sidelobes to slight variations in the stress state of the material opens possibilities for efficient diagnostic applications of the effect in laboratory and in field conditions. 1. A.L. Bagmet, V.E. Nazarov, et al., Doklady Earth Sciences, 346 (1996) 135. 2. V. Zaitsev, V. Gusev, B.Castagnede, Phys. Rev. Lett., 89 (2002), 105502.

• Nonlinear interaction of ultrasonic waves studied with Frequency Response Function (FRF) analysis [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  A. Moussatov and B. Castagnède
[A]

There is a growing interest for ultrasonic nonlinear techniques to assess and characterize damages in materials and structures. The presence of cracks drastically increases the nonlinearity of a material. Consequently, to analyse the interaction between independent ultrasonic waves there is a very sensitive and efficient method, i.e. the interaction of a powerful ultrasonic pump wave with a probe wave at a smaller amplitude. For instance, if the pump wave is amplitude modulated, the interaction due to the presence of cracks takes place in the form of a modulation transfer from the pump wave to the probe wave depending on the amount and sizes of the damaged features inside the material. Glass plates (230x190x15mm) with limited damaged zones (around 1cm) have been tested over the 30-110kHz bandwidth. In order to obtain precise and robust results, Frequency Response Functions (FRF) of the plates have been recorded with and without non-modulated pump. Correlations between the FRF variations (with and without pump) and the observed corresponding side lobes on the related amplitude spectra of the probe wave (when pump is amplitude-modulated) have been observed, explained and documented. Analysis of FRF deviation caused by an external powerful ultrasonic excitation of a damaged object constitutes a new NDE method. This method did demonstrate a strong potential to detect slight defects.

A. Moussatov, B. Castagnede, V. Gusev, 'Frequency up-conversion and frequency down-conversion of acoustic waves in damaged materials', Phys. Lett. A, 301, pp.281-290 (2002).

A. Moussatov, V. Gusev, B. Castagnède 'Self-induced hysteresis for nonlinear acoustic wave in cracked material' Physical Review Letters - V.90, No.12, pp.124301/1-124301/4 (2003).

• Acoustical measurements in poroelastic materials performed with a parametric demodulation ultrasonic method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Saied, B. Castagnède, A. Moussatov, V. Gusev and V. Tournat
[A]

A new hybrid ultrasonic technique is used to generate planar sound waves from powerful low frequency ultrasound being amplitude modulated. These audio plane waves are then utilized to perform fine metrological measurements on poroelastic media, such as felt materials. In the present work several configurations are described both in retrodiffusion and in transmission within the tested material. In any case, one uses a 1/2 inch B&K audio microphone for detection and an hand-made piezoelectric transducer for generation of the ultrasonic amplitude modulated waves.

In the transmission configuration, dispersion curves have been obtained on various felt plates over the 4-40 kHz bandwidth, and the experimental results have been compared with the well-known Biot-Johnson-Allard 'equivalent fluid' theoretical model. For retrodiffusion measurements, the coefficient of reflection has been measured on the very same plates for a similar bandwidth. These results exhibit some frequency dependent oscillations which are due to constructive and partially destructive interferences within the porous plates. Agreement between numerical predictions and experimental data is generally fair, in some cases being excellent. Other ancillary measurements based on the Hilbert transform of the transfer function between the incident and the reflected wave will also be presented and discussed for some significant results.

Castano-Perez, P.

• Koronageräusche an Hochspannungsfreileitungen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  P. Castano-Perez, C. Hettig and R. Kurz
[A]

An der Oberfläche hochspannungsführender Leiterseile entstehen elektrische Felder, welche in erster Linie durch die Betriebsspannung sowie den Durchmesser und die Oberflächenbeschaffenheit der Leiterseile beeinflusst werden. Bei hohen Betriebsspannungen finden vor allem bei Regen lokale elektrische Entladungen statt, die zu einer Ionisation der Umgebungsluft führen. Der Vorgang wird in der Elektrotechnik als Koronaentladung bezeichnet. Dieses Phänomen führt nicht nur zu Energieverlusten, sondern erzeugt störende Geräusche, die als Knistern, Prasseln oder auch als Brummen beschrieben werden.

Diese Geräusche können von Anliegern in der Umgebung solcher Leitungen als störend empfunden werden. Der Vortrag beschäftigt sich mit der Entstehung der Geräusche und stellt den maßgeblichen Schallleistungspegel für verschiedene Seilgeometrien in Abhängigkeit von der Regenmenge vor.

Castellengo, M.

• Soundfield reproduction: the limits of the physical approach [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J.-D. Polack, M. Castellengo, V. Maffiolo, C. Guastavino and B.F. Katz
[A]

Soundfield reproduction is usually based on the physical reproduction of the sound heard at the ears of the listener, preferably by means of HRTF. However, most listeners have experienced that this reproduction has little common with real life. We propose a methodological shift in soundfield reproduction, based on Gibson?s concept of ecological validity. Instead of accurately reproducing the physical signals impinging on the ears of the listeners, we propose to focus on the meaning of the signals heard by the listeners. Three examples of the interaction of meaning with signals are given to illustrate the limits of the physical approach: the effect of temporal organisation on loudness; the influence of perception threshold on the meaning of warning signals; and background noise perception thresholds at low frequencies. The poster focuses on the different recording and reproduction techniques adapted to these different situations. This poster is an illustration of Danièle Dubois?s contribution to the session ?Soundscape and communitynoise?.

Castor, F.

• Zur akustischen Bewertung des Schmetterns von Abgasanlagen [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Krüger and F. Castor
[A]

Bei der Bewertung des Mündungsgeräuschs von Abgasanlagen geht es neben der Einhaltung bzw. Unterschreitung der vom Automobilhersteller vorgegebenen maxi-malen Schalldruck-pegel zunehmend auch um die subjektiv angenehme Gestaltung des Geräusches. Bevor jedoch mit Hilfe des Sound Design gezielt auf einen be-stimmten Klangeindruck (sportlich, kraftvoll, luxuriös) hingearbeitet werden kann, müssen alle eventuell vorhandenen störenden Geräuschkomponenten eliminiert wer-den. Eine solche psycho-akustisch unangenehme Komponente tritt bei manchen Ab-gasanlagen in Form des ''Schmetterns'' insbesondere kurz nach dem Start des Motors bei kaltem Motor und kalter Abgasanlage auf. Da das Schmettern nicht direkt meß-technisch erfaßbar ist, findet bisher lediglich eine subjektive Bewertung durch Exper-ten statt. Eine genaue meßtechnische Bewertung hat demgegenüber jedoch deutliche Vorteile, da der Entwicklungsprozeß dadurch gezielter verlaufen kann. Mit Hilfe von Hörversuchen und dem Vergleich des subjektiven Höreindrucks mit gemessenen psycho-akustischen Größen konnte eine objektive Beschreibung für eine ''Schmetter-lästigkeit'' gefunden werden. Die mit diesem Modell gemessene ''Schmetterlästigkeit'' korreliert gut mit den Ergebnissen der subjektiven Tests. Die Vorgehensweise wird am Beispiel mehrerer Klangbeispiele demonstriert.

• Psychoacoustic investigation on sport sound of automotive tailpipe noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J. Krüger, F. Castor and A. Müller
[A]

In addition to technical and economical aspects, the emotional component of modern cars gains more and more importance. The sound of the exhaust system is one of these emotional components. Due to the legislative limitation of the pass-by-noise level, it is not possible to emphasise the sportiness by simply increasing the SPL. Therefore, the first part of this investigation dealt with the characterisation of sport sound of automotive tailpipe at comparable noise levels. For this purpose, physical measurement categories and psychoacoustic parameters were compared with subjective evaluations. In the course of a Jury Evaluation, 101 test persons assessed several Artificial Head Recordings of different tailpipe noises. Furthermore, some of the original recordings were modified according to rules of other works published ear-lier on. Five pairs of adjectives were used to describe the subjective sound impres-sion. These five pairs of adjectives could be summarised in the two factors sportiness and comfort by means of the statistical method of factor analysis. In the second part, the influence of individual properties such as age, sex, annual kilometres travelled on the subjective sound evaluation was determined.

• Aktive Abgas-Schalldämpfer für PKW - Chancen und Risiken [DAGA 2005 (München)]
  J. Krüger, F. Castor and R. Jebasinski
[A]

Die Firma Eberspächer beschäftigt sich seit über 10 Jahren aktiv mit der Umsetzung des bekannten Prinzips der 'Wellenauslöschung durch Antischall' bei Abgasanlagen. Die grundsätzliche technische Machbarkeit eines solchen Schalldämpfers im Labormaßstab und unter idealisierten Randbedingungen konnte bereits Anfang der 90-er Jahre nachgewiesen werden. In der darauf folgenden Zeit herrschte im Markt eine erhebliche Euphorie. Die nötige Entwicklungsarbeit an diversen praktischen Details, ohne deren Lösung ein dauerhafter Betrieb an einer realen Abgasanlage unmöglich ist, wurden jedoch häufig unterschätzt. Dazu gehören zweifelsohne der enorme Schalldruckpegel und die hohe Abgastemperatur sowie deren Änderungen während des Betriebes. Hinzu kam sicher auch, daß die Soft- und Hardware trotz des viel beschworenen Fortschrittes gerade auf diesem Gebiet noch keinen wettbewerbsfähigen Stand erreicht hatten, so daß einige hochgesteckte Erwartungen nicht erfüllt werden konnten. Unabhängig von diesem Auf- und Ab wurden die beschriebenen Themen bei Eberspächer, im Verbund mit kompetenten Partnern, kontinuierlich weiter bearbeitet. Im Jahr 2003 wurde ein neues Demonstrationsfahrzeug aufgebaut. Im Vortrag soll auf die erzielten Ergebnisse und die möglichen Anwendungsfelder eingegangen werden. Andererseits soll nicht verschwiegen bleiben, daß sich während der Entwicklung Probleme und Risiken zeigten, die es zu lösen gilt, wenn eine wirtschaftliche Serieneinführung gelingen soll.

• Zur Rauhigkeit von automobilen Abgasmündungsgeräuschen [DAGA 2005 (München)]
  J. Krüger, F. Castor and R. Geers
[A]

Beim Kauf eines Automobils spielen emotionale Komponenten neben technischen und wirtschaftlichen Aspekten meist eine ebenso bedeutende Rolle. Zu diesen emotionalen Komponenten gehört auch der Klang der Abgasanlage. Da der Vorbeifahrtspegel durch den Gesetzgeber limitiert wird, ist eine Betonung der Sportlichkeit durch eine ausschließliche Pegelanhebung meist nicht möglich. Dieser Beitrag beschäftigt sich daher mit dem Einfluß der objektiv meßbaren psychoakustischen Größe Rauhigkeit und der subjektiv wahrgenommenen Rauhigkeit der Abgasmündungs-geräusche auf die empfundene Sportlichkeit. Hierzu wurden physikalische Meßgrößen und psychoakustische Parameter mit den subjektiven Geräuschbeurteilungen verglichen. Im Rahmen eines umfangreichen Hörversuches beurteilten Probanden diverse Rollenprüfstandsmessungen von Mündungsgeräuschen verschiedener Fahr-zeuge mit 6- und 8-Zylindermotoren. Neben diesen Originalgeräuschen wurden auch gezielt veränderte Sounds mit modifizierten Rauhigkeiten auf gleichem Pegelniveau dargeboten. Im subjektiven Höreindruck wurde jeweils zwischen Rauhigkeit und Sportlichkeit differenziert und eine statistische Auswertung vorgenommen.

Cataldi-Spinola, E.

• Eigenfrequency shift of railway wheels due to wear [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  E. Cataldi-Spinola, C. Glocker, R. Stefanelli and M. Götsch
[A]

The noise emission of railway-wheels plays an important role in curve squealing. Therefore, it is important to know the eigenmodes and frequencies of the wheel. Due to abrasion, wheels need to have regular maintenance reprofiling and this causes a reduction of the wheel-diameter. In the current paper, the effect of diameter reduction on the eigenfrequencies has been studied numerically using a finite element model of the wheel. The numerical results are validated by full scale measurements of the eigenfrequencies and eigenmodes of the wheel. This study has verified that the frequency associated to a specific eigenform may considerably shift during the life of a wheel. Frequency variations up to 12 0x1.632f00000007ep+33ve been found both numerically and experimentally. This indicates that for the investigation of curve squealing, the varying diameter of the wheel should be taken into account because of its influence on the wheel's vibrational characteristics.

• Field Measurements on Curve Squealing - The Influence of the Wheel Diameter [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  R. Stefanelli, J. Dual, E. Cataldi-Spinola and M. Götsch
[A]

Curve squealing is an issue getting more and more important for railway operators. Thus efforts to understand this phenomenon are increasing. In this context ETH Zurich and the Swiss Federal Railways (SBB) initiated a collaboration on this topic. The aim of the collaboration is to understand the causes of the phenomenon. An important part of the studies are field measurements of various types. Correlations between occurrence of curve squealing, running speed, running behavior of each boogie and weather conditions are investigated. Recent research is focusing on the question, which modes of vibration and eigenfrequencies are active during curve squealing. The present essay presents correlations between occurrence and frequency of squealing versus wheel diameter. Therefore squealing behavior of driving trailers of suburban trains was monitored. At the same time wheel diameter, train speed and weather conditions were recorded. This gave the possibility to infer from Finite Element modeling which mode of vibration was involved in curve squealing. First results show that various modes are involved. Results are discussed relating to the importance of the occurrence of curve squealing.

Cathala, T.

• Acoustic simulation in realistic 3D virtual scenes [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  T. Cathala, P. Naz and P. Gozard
[A]

The simulation workshop CHORALE is used by government services and industrial companies for multisensor simulations in realistic 3D virtual scenes (in the visible, infrared and EM spectrum and now acoustic signal too). For acoustic simulations, the need is, for example, the detection of moving vehicles in 3D scenes. This article describes the acoustic model in CHORALE. The 3D scene is described by a set of polygons. Each polygon is characterized by its acoustic resistivity or its complex impedance. Sound sources are associated with moving vehicles and are characterized by their spectra and directivities. A microphone sensor is defined by its position, its frequency band and its sensitivity. The purpose of the acoustic simulation is to calculate the incoming acoustic pressure on microphone sensors. CHORALE is based on a generic kernel consisting of functionalities. This kernel possesses original capabilities: computation time is nearly independent on the scene complexity especially the number of polygons, databases are enhanced by precise physical data, special mechanisms of antialiasing have been developed that enable to consider very accurate details. The ray tracer takes into account the wave geometrical divergence, the atmospherical absorption, the attenuation of sound due to trees and forests, the wind and Doppler effects, the sound diffraction by edges (hill, wall, ...) and the sound wave refraction due to air temperature gradients. Finally, the article describes a validation test based on the results of international acoustic detection experiment TG25.

Catheline, S.

• Elastic Nonlinearity of Soft Solids Using Transient Elastography [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  S. Catheline, J.-L. Gennisson, X. Jacob, C. Barrière, D. Royer and M. Fink
[A]

If nonlinearity has long been studied in metals, crystals or rocks, almost no experimental works is found in the literature concerning soft tissues. Thanks to the ultrafast scanner, we present in this paper an overview of three transient elastography experiments that quantify the nonlinear behavior of a soft tissue phantom. In the first one, a static stress is applied on a phantom. The change on the shear wave speed characterizes the nonlinear elastic Landau moduli. The surprising difference found between these constants are thought to be closely related to the huge difference between the linear Lamé coefficients (l ). It is the acoustoelasticity experiment. In the second one, we present the first experimental observation of a shock shear wave. The very weak Young's modulus of the tissue phantom allows one to generate plane shear wave with a Mach number as high as unity. In this extreme configuration, the agreement with the theoretical prediction of the modified Burgers equation is remarkable. It is the finite-amplitude shear wave experiment. At last, the interaction between two plane transverse waves with frequencies w1 and w2 is carefully studied. Harmonics are created during the propagation at the frequencies (3w1, 3w2, w1+2w2, w1-2w2, w2+2w1, w2-2w1). It is the parametric interaction experiment. This set of three experiments involves plane transverse waves. The feasibility of measuring the nonlinear elastic coefficient with non plane shear wave is discussed in the last section.

• Real time beam steering using a one channel time-reversal mirror coupled to a solid cavity [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  N. Quieffin, S. Catheline, R.K. Ing and M. Fink
[A]

Beam steering and beam forming is achieved using a time-reversal process and a unique transducer coupled to a solid cavity. This low cost technique allows one to focus acoustic energy anywhere on a 3-D domain with a spatio-temporal resolution comparable to multiple transducers array. We first record the signal emitted by the transducer and detected by a hydrophone needle at a reference point. The signal received is then time-reversed and remitted using the same transducer. At the reference point one can observes a spatio-temporal recompression. More over, it is shown how the experimental Green's functions at the surface of the cavity can be used to control the emitting ultrasonic field. A careful study of this phenomena leads us to better understand the resolution of the focusing system: the side-lobe level as well as the focal width are no more dependent on the transducer aperture but on the dimensions of the solid cavity. The signal-to-noise ratio of such a system is explained by a modal theoy and leads to define four influencing parameters: the frequency bandwidth, the number of transducers, the geometry of the cavity and the time reversed signal duration. Frequency analyse allows to define a one channel Inverse filter: its efficiency is compared to the time reversal one and linked to the modal theory.

Cathiard, M.-A.

• Cued Speech production: giving a hand to speech acoustics [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  V. Attina, D. Beautemps and M.-A. Cathiard
[A]

Hearing losses often lead deaf people to use visual cues for perceiving speech through lip-reading. However multiple misunderstandings occur due to the intrinsic similarity of the visual lip shapes corresponding to different speech units. Manual Cued Speech (CS) is an easy accessible method that allows people with hearing impairments to receive a complete message through the visual channel. Usually used by hearing people to deaf people, CS is a syllabic code involving the use of the hand in addition to lip gestures. The speaker enhances each syllable he pronounces with a manual cue. The present study aims at investigating how a proficient user of French CS coordinated his hand with the lips and the sound emitted. The analysis is based on the labelling and the comparison of the following different signals in time: hand trajectory, finger gestures, lip area time-course in relation with corresponding acoustic signal. Results showed an advance of the hand on the lips and on the sound relatively to the syllable.

Cauberg, H.

• About consulting acoustic quality [DAGA 2003 (Aachen)]
  H. Cauberg
[A]

Caulkins, T.

• Perceptual Spatial Exploration of WFS Soundscapes
  O. Warusfel, E. Corteel and T. Caulkins
[A]

Wave field synthesis (WFS) provides an accurate reproduction of a sound field over an extended listening area. Depending on the position of the virtual source, the wave front exhibits a given curvature and the listener can experience the continuous update of auditory localisation cues while wandering around the soundfield. Another possibility of WFS is to take into account the radiation properties of the simulated sound source in order to shape the sound field and its interactions with the reproduction room. These properties allow new listening conditions where the listener may navigate in the sound scene with consistent acoustical cues variations. This calls for new methods for spatial perception investigation where auditory perception must be integrated into a multisensorial frame. Especially, the congruence of auditory cues variations with idiothetic cues elicits the perception of the auditory spatial perspective. The study is illustrated with tests dedicated to the monitoring and perceptual assessment of sound scenes created in a WFS installation. In a first experiment, we study the necessity for maintaining independently the monitoring of the distance of sound objects through the conventional direct to reverberant ratio and through the WFS specific wave curvature control. In a second part, we study the influence of the interaction between the sound field generated by the WFS system and the reproduction room. This interaction is analysed with regard to the consistency between the resulting room effect and the actual acoustical properties of the reproduction room.

• Objective and subjective comparison of electrodynamic and MAP loudspeakers for Wave Field Synthesis [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  E. Corteel, K.-V. N'Guyen, O. Warusfel, T. Caulkins and R. Pellegrini
[A]

Wave Field Synthesis (WFS) is a multichannel sound rendering technique that allows for the synthesis of physical properties of sound fields within an extended listening area. It relies on a large number of closely spaced loudspeakers forming one or several linear arrays. Practical implementation of WFS requires simplifications to the underlying physical principles (Kirchhoff- Helmholtz and Rayleigh integrals). Real loudspeakers radiation characteristics may also contribute to alter the synthesized sound field compared to the target one. The perceptual impact of these inaccuracies relates to the more general problem of transparency of the sound rendering medium.

Two types of loudspeakers are nowadays used for WFS: array-mounted electrodynamic loudspeakers, and Multi-Actuator Panels (MAP).

The goal of this paper is to compare, at an objective and a subjective level, the transparency of Wave Field Synthesis rendering using electrodynamic or MAP loudspeakers. In a first section, the radiation properties (directivity, spatial coherence) of both electrodynamic and MAP loudspeakers are shown. Since MAP loudspeakers rely on Distributed Mode Loudspeaker (DML) technology, they exhibit a ''diffuse'' behavior (reduced spatial coherence), especially at high frequency. In a second section, diffuse filtering for WFS is introduced. It is meant as a way to replicate the diffuse properties of MAP on electrodynamic loudspeakers so as to validate their potential benefit on transparency. In a third section, objective criteria are proposed. This objective analysis is finally completed with two subjective listening experiments.

Cebulla, M.

• Hörschwellen und AEP-Schwellen von Clicks und phasenkorrigierten Chirp-Signalen für verschiedene Audiometriehörer [DAGA 2008 (Dresden)]
  J. Hensel, M. Cebulla, C. Elberling, T. Fedtke, K.-V. Jenderka, W. Köpke and E. Stürzebecher
[A]

Bekannt ist, dass Clicks für Tests des Innenohrs und der höheren Verarbeitungsebenen wegen der Frequenzdispersion auf der Basilarmembran nicht optimale Signale sind. Chirps mit ansteigender Momentanfrequenz dagegen können alle Orte der Basilarmembran gleichzeitig so anregen, dass die Nervenimpulse synchronisiert werden und eine wesentlich größere Summen-Antwort ergeben. Daraus folgen höhere Potentiale und daher größere Störabstände bei der Messung von frühen akustisch evozierten Potentialen (FAEP).

Es wurden Chirps und Clicks mit gleichem Energieinhalt, d. h. gleichem elektrischen Amplitudenspektrum definiert. Die Clicks entsprechen im Zeitbereich der Norm IEC 60645-3:2007. Für die Chirps wurden alle Frequenzlinien des Spektrums mit einer aus einem Basilarmembranmodell folgenden frequenzabhängigen Phasenvorverzerrung versehen [Elberling et al., JASA 122 (2007), S. 2772-2785], so dass eine aufwärts gleitende Momentanfrequenz entsteht.

Messungen an einer Gruppe von 25 normal hörenden jungen Erwachsenen zeigten, dass die Hörschwellen bei beiden Signaltypen und verschiedenen Audiometrie-Kopfhörern gleich sind. Es würde also genügen, die audiometrischen Geräte nur für einen Typ der Signale zu kalibrieren, sofern man für die Gleichheit der elektrischen Amplitudenspektren sorgt.

In Vorversuchen mit Pegelserien von BERA-Ableitungen zeigten sich beim Vergleich der beiden Signaltypen mit gleichem Hearing Level Vorteile der Chirps hinsichtlich Stärke und Rauschabstand der Potentiale. Über die Ergebnisse der vollständigen Gruppe wird berichtet.

Cempa, M.

• Study of the acoustic and thermodynamic properties of 2-methyl-2,4-pentanediol by means of high-pressure speed of sound measurements [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Cempa, M. Dzida and E. Zorebski
[A]

The phase speed of an ultrasound wave depends on the elastic properties of the materials. Therefore, the acoustic method has found wide acceptance as a satisfactory and relatively simple tool of obtaining thermodynamic data for liquids. In the last decades, interest in the speed of sound measurements of compressed liquids has been constantly growing, nevertheless, reports are still rather scarce. Constant acoustic path methods have dominated the speed of sound measurements under elevated pressures. Also the measuring set constructed in our laboratory [M.Zorebski et al., DAGA'98, 532 (1998); A.Zak et al., Rev.Sci.Instrum., 71(4), 1756 (2000); M.Dzida et al. J.Phys.IV, 137, 203 (2006)] operate on this principle. The pulse echo overlap method with a single transducer and an acoustic reflector has been applied. In this work, the thermodynamic quantities such as isentropic and isothermal compressibilities as well as expansibility for 2-methyl-2,4-pentanediol at pressures up to 101 MPa and for temperatures from (293.15 to 318.15) K were calculated using the phase speed of sound measured under elevated pressures (together with the densities and heat capacities at atmospheric pressure). The effects of pressure and temperature on the thermodynamic quantities are discussed.

Cerqueira Revoredo, T.

• Sensibility Studies in Airport Noise: Linear Approach [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  R. de Cássia Cordeiro Nogueira, T. Cerqueira Revoredo and J.G. Slama
[A]

This paper presents the methodology used in Aircraft Noise Sensitivity Studies developed by the Environmental Acoustics Group of COPPE/UFRJ for INFRAERO, the company which manages 66 of the biggest Brazilian airports. Five critical airports, considering the environmental noise impact, had been selected in a previous stage considering the number of people exposed to a level superior to 65dB(A) and the area contained in the curve DNL=65dB(A). For the noise sensitivity studies, the cost function used was the area contained in the curve DNL = 65dB(A). The airport parameters adopted for the studies are the number of night and day movements for Chapter 2 and Chapter 3 (or chapter 4) airplanes [3]. The relative sensitivity coefficients had been determined studying the variations of the curves areas versus the variation of the airports parameters. The results of this work will be used to help decisions on the management of the airports, regarding the noise matter. The softwares used to determine the noise curves (Footprints) were the Integrated Noise Model (INM), HNM (Heliport Noise Model) and the NMPLOT.

Chalupper, J.

• Modellierung der Lautstärkeschwankung für Normal- und Schwerhörige [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Chalupper
[A]

Nach dem Modell der Schwankungsstärke nach Fastl kann für Normalhörende die Schwankungsstärke synthetischer Schalle aus dem Pegelhub des Mithörschwellen-Zeitmusters vorhergesagt werden. Dieser Pegelhub wiederum kann aus dem spezifischen Lautheits-Tonheits-Zeitmuster berechnet werden. Aufbauend auf Ergebnisse von Hörversuchen mit Normal- und Schwerhörigen, bei denen die ''Lautstärkeschwankung'' und der Pegelhub des Mithörschwellen-Zeitmusters gemessen wurden, wird ein modifiziertes Modell vorgeschlagen, das aus dem Zeitsignal die ''Lautstärkeschwankung'' sowohl für Normal- als auch für Schwerhörige vorhersagen kann. Die Modifikation des Originalmodells beschränkt sich hierbei im wesentlichen auf zwei Änderungen: 1. Da die ''Lautstärkeschwankung'' im Gegensatz zur Schwankungsstärke eine Tiefpaßcharakteristik zeigt, kann auf die - im Modell nach Fastl vorgenommene - Gewichtung des Pegelhubs mit einem Bandpaß (Maximum bei einer Modulationsfrequenz von 4Hz) verzichtet werden. 2. Bei der Berechnung des spezifischen Lautheits-Tonheits-Zeitmusters für Schwerhörige muß im dynamischen Lautheitsmodell nach Zwicker der individuelle Hörverlust berücksichtig werden. Dies wird erreicht, indem basierend auf Ruhehörschwellenmessung und kategorialer Lautheitsskalierung die spezifischen Lautheitsfunktionen der Schwerhörigen mit dem ''Zwei-Komponenten-Ansatz'' nach Moore angepaßt werden. Alle anderen Komponenten des Lautheitsmodells nach Zwicker (Filterbank, Nachverdeckung, Flankenverdeckung) bleiben für Normal- und Schwerhörige gleich. Das vorgestellte Modell wird anhand von Ergebnissen eigener Hörversuche und Daten aus der Literatur evaluiert. Abschließend werden Konsequenzen für die Hörgeräteanpassung - insbesondere dynamischer Parameter wie Einschwing- und Ausschwingzeiten - diskutiert.

• Untersuchungen zur Halligkeit von zeitvarianten synthetischen und natürlichen Schallen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  J. Chalupper
[A]

Sowohl mittels Größenschätzung mit Ankerschall als auch anhand von Verbalkategorien wurde die Halligkeit von zeitlich stark fluktuierenden Schallen bei Kopfhörerdarbietung ermittelt. Bei künstlich verhallten gepulsten Breitbandrauschen wurde die Abhängigkeit von Pegel, Nachhallzeit und Pausendauer untersucht. Die Ergebnisse deuten daraufhin, daß der Verlauf des Nachhalls in den Pausen entscheidend für das Urteil ist und die Halligkeit qualitativ durch eine zeitliche Integration des Nachhallvorgangs modelliert werden kann. Versuche mit komprimierten synthetischen und natürlichen Schallen ergaben, daß die Halligkeit bei Erhöhung der effektiven Kompressionsrate zunimmt. In einer weiteren Versuchsreihe wurde der Einfluß der Darbietungsart (monotisch, diotisch oder dichotisch) untersucht. Bei Beurteilung der Halligkeit durch Verbalkategorien zeigten sich keine signifikanten Unterschiede zwischen diesen Darbietungsarten; eine ''binaurale Hallbefreiung'' konnte also nicht nachgewiesen werden. Die Ergebnisse dieser Versuche werden vorgestellt und hinsichtlich ihrer Konsequenzen für Theorie (Modellvorstellung) und Praxis (Anwendung von Kompression) diskutiert.

• Auralisation von Innenohrschwerhörigkeit und Hörgeräteversorgung [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Chalupper
[A]

In der Literatur und industriellen Anwendung werden verschiedene Methoden benutzt, um perzeptive Folgen von Innenohrschwerhörigkeit für Normalhörende hörbar zu machen. Eine realistische Simulation nichtlinearer Effekte wie Rekruitment und gestörte Zeit- und Frequenzauflösung erfordert ein auf einer Mehrkanalexpansion basierendes Verfahren. Ein derartiges Verfahren, dessen wichtigste Komponenten eine gehörgerechte, auditiv transparente Analyse-Resynthese-Methode, frequenzabhängige Dynamikexpansion und ein additives Rauschen sind, wird vorgestellt und anhand eines Vergleichs mit Meßergebnissen von Schwerhörigen evaluiert. Über die Auralization von Schwerhörigkeit hinaus können damit auch die Auswirkungen einer Hörgeräteversorgung hörbar gemacht werden. Ein entsprechendes Verfahren wird beschrieben und diskutiert. Dabei wird insbesondere auf grundsätzliche und technische Probleme, wie die Bezugssystemverschiebung der Schärfe und nichtlineare Verarbeitungsartefakte, eingegangen.

• Simulation von Mithörschwellen Normal- und Schwerhöriger mit einem dynamischen Lautheitsmodell [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Chalupper
[A]

Typischerweise ergeben sich bei Innenohrschwerhörigen sowohl hinsichtlich der zeitlichen als auch der spektralen Verdeckung flachere Mithörschwellenmuster als bei Normalhörenden. Im dynamischen Lautheitsmodell DLM werden spektrale und zeitliche Maskierungseffekte nach der Lautheitstransformation berücksichtigt. Für Normal- und Schwerhörige geschieht dies jedoch auf gleiche Weise. Die Frage ist nun, ob durch die Berücksichtigung der Maskierung nach der Lautheitstransformation bereits die reduzierte zeitliche und spektrale Auflösung Innenohrschwerhöriger ausreichend nachvollzogen werden kann. Um Mithörschwellenmessungen simulieren zu können, wurde das Lautheitsmodell mit einem Entscheidungsmechanismus kombiniert. Mit diesem Verfahren wurden Hörversuche zur Pegelabhängigkeit der Nachverdeckung von Breitbandrauschen, zur Simultanverdeckung von Terzrauschen und zur zeitlichen Verdeckung bei amplitudenmodulierten Breitbandrauschen sowohl für Normal- als auch Schwerhörige simuliert. Die Ergebnisse der Hörversuche und Simulationen werden miteinander verglichen und diskutiert.

• Zum Einfluss von Innenohrschwerhörigkeit auf die Lautheitssummation [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Fruhmann, J. Chalupper and H. Fastl
[A]

Die Auswirkungen von Schwerhörigkeit spiegeln sich nicht nur in einer erhöhten Ruhehörschwelle wider, sondern auch in einer Veränderung weiterer psychoakustischer Größen. Neben einer steileren Pegel-Lautheitsfunktion (Rekruitment) und einer zum Normalhörenden veränderten zeitlichen Auflösung, verringert sich bei Vorhandensein einer Innenohrschwerhörigkeit zudem das Frequenzauflösungsvermögen des Gehörs. Deshalb fällt die Lautheitssummation, also das Ansteigen der wahrgenommenen Lautheit bei spektraler Verbreiterung des dargebotenen Schalls, bei hörgeschädigten Personen wesentlich geringer aus als bei Normalhörenden. Die Veränderung der spektralen Lautheitssummation wurde an 8 Normal- und 7 Schwerhörenden Probanden untersucht. Dabei wurden mit Hilfe eines adaptiven 2-AFC Verfahrens Schmalbandrauschen um eine Mittenfrequenz von 2 kHz mit verschiedenen Bandbreiten auf gleiche wahrgenommene Lautheit eingeregelt. Um eine mögliche Abhängigkeit von der Schalldauer zu erfassen, wurden Schalldauern von 10 msec und 1 sec verwendet. Mit dem Dynamic Loudness Modell (DLM) nach Chalupper wurde versucht, die ermittelten Versuchsdaten zu diesem Effekt für Normal- und Schwerhörende nachzuvollziehen. Im Rahmen des Vortrags werden sowohl die gewonnenen Daten als auch die Ergebnisse der Berechnungen vorgestellt und diskutiert.

• Anwendung einer nichtlinearen Hörverlustsimulation bei der Hörgeräteanpassung [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Chalupper
[A]

Im Gegensatz zu einer linearen Hörverlustsimulation können durch eine frequenzabhängige Dynamikexpansion neben der angehobenen Ruhehörschwelle auch wichtige nichtlineare Aspekte von Schwerhörigkeit wie Rekruitment und gestörte Zeit- und Frequenzauflösung für Normalhörende hörbar gemacht werden. Da derartige Verfahren auf einem Standard-PC nicht in Echtzeit gerechnet werden können, wurden bisher bei der Hörgeräteanpassung trotz der fehlenden Realitätsnähe lediglich lineare Verfahren zur Hörverlustsimulation eingesetzt. Wie auch eine nichtlineare Simulation bei der Hörgeräteanpassung angewendet werden kann, wird in diesem Beitrag beschrieben. Wesentliche Merkmale der hier vorgestellten Methode sind (I) Clusterung einer Audiogramm-Datenbank, (II) KEMAR-Aufnahmen mit Hörgeräten und (III) offline-Hörverlustsimulation. Anhand von Klangbeispielen werden Möglichkeiten und Grenzen der vorgestellten Methode diskutiert.

• Konsequenzen der binauralen Lautheitssummation für die bilaterale Hörgeräteanpassung [DAGA 2005 (München)]
  J. Chalupper, K. Rohrseitz, U. Baumann and I. Stemplinger
[A]

Wird ein Signal binaural dargeboten, so erhöht sich seine Lautstärke im Vergleich zur monauralen Darbietung. Literaturdaten deuten daraufhin, daß die binaurale Lautheitssummation bei Schwerhörigen pegelabhängig ist und zwischen 3 dB bei niedrigen Pegeln und 10 dB bei hohen Pegeln beträgt. Eine Intensitätsaddition würde pegelunabhängig 3 dB zur Folge haben. In einem Hörversuch wurde untersucht, auf welche Weise die binaurale Lautheitssummation bei der Berechnung einer bilateralen Zielverstärkung berücksichtigt werden sollte. Mit 21 schwerhörigen Probanden wurden Lautheitsskalierungen mit verschiedenen synthetischen Testsignalen und eine subjektive Beurteilung der Angenehmheit von natürlichen Schallen durchgeführt. Insgesamt wurden 5 Testsituationen untersucht: (1) monaural versorgt - rechts, (2) monaural versorgt - links, (3) binaural versorgt ohne Verstärkungskorrektur, (4) binaural versorgt mit -3 dB Verstärkungskorrektur, (5) binaural versorgt mit pegelabhängiger Verstärkungskorrektur. Die Ergebnisse der Lautheitskalierung zeigen, daß mit einer Verstärkungskorrektur von -3 dB die binaurale Lautheitssummation ausgeglichen werden kann. Die pegelabhängige Korrektur wird jedoch hinsichtlich der Angenehmheit von den schwerhörigen Probanden bevorzugt.

• Audiologische Anwendungen eines dynamischen Lautheitsmodells für Normal- und Schwerhörige
  J. Chalupper
[A]

Der Gültigkeitsbereich des dynamischen Lautheitsmodells nach Zwicker kann im Wesentlichen allein durch die Berücksichtigung des Hörverlusts auf Schwerhörige erweitert werden. Dabei wird der Hörverlust in eine dämpfende und eine expansive Komponente aufgeteilt. Ohne weitere Modifikationen können so zahlreiche psychoakustische Messungen nachvollzogen werden, wie Lautheitssummation, Lautheitsintegration, Rekruitment, und Mithörschwellenmuster. In diesem Beitrag werden Anwendungsmöglichkeiten eines derartigen Modells für die Entwicklung, Anpassung und Messungen von Hörgeräten vorgestellt. Während für die Herleitung von präskriptiven Anpassformeln der stationäre Teil des Modells ausreichend ist, sind für zahlreiche dynamische Anwendungen vor allem die zeitvarianten Bestandteile des Modells entscheidend.

Chambers, D.

• Characterization of subwavelength elastic cylinders with the Decomposition of the Time Reversal Operator : Theory and Experiment [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J.-G. Minonzio, C. Prada, D. Chambers, D. Clorennec and M. Fink
[A]

We propose to use the D.O.R.T. method to improve characterization of sub-wavelength scatterers with conventional transmit receive arrays like those used for medical imaging. The D.O.R.T. method consists in the measurement of the array response matrix K, and the diagonalization of the corresponding time reversal operator KK*. In most former studies, a one to one correspondence between the eigenvectors of the time reversal operator and the scatterers in the medium was shown. This correspondence, valid in most experiment, is only true for isotropic scatterers, that is for point like inhomogeneities of compressibility. The question we now try to answer is : can we observe several eigenvalues for sub-wavelength object? From the associated eigenvectors, can we get information on the physical parameters of the object as the size, the compressibility, or the density? Simulations taking into account the contribution of the different vibrations modes of the object have improved the understanding of the eigenvectors of the time reversal operator for the small object. For an elastic very thin cylinder, monopole and dipole scattering terms are the two significant ones, it is then possible to calculate analytically the eigenvectors of the TRO for a linear array. We will present experimental results obtained with the 128 channels electronic device, using a 1.5 MHz 128 elements array and 0.2 to 0.4 mm cylindrical nylon or steel wires. A good agreement between results and simulations is shown.

(1) french acronym for Décompostion de l'Opérateur de Retournement Temporel

Champelovier, P.

• Perceptive evaluation of road traffic noise inside buildings using a combined image and wave field synthesis system [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J. Maillard, J. Martin, P. Champelovier and J. Lambert
[A]

The evaluation of transport infrastructures in terms of environmental pollution remains a difficult subject due to the complexity of the disturbance under study. To be effective, the evaluation should be done in an environment where the main parameters of the disturbance can be controlled precisely. On-site experiments are therefore not suitable. This motivates the use of Virtual Reality which gives complete control over the parameters of the scene under study. This paper presents a practical application of virtual reality techniques to provide a multi-criteria evaluation tool of road traffic noise as it is experienced inside buildings. The approach described here creates an auditory and visual display of road infrastructures as perceived from inside a room. The main objective is to provide a near-to-real environment. The subjects are free to move within a real room featuring a window, the other side of which is equipped with the virtual display system. The approach combines high resolution video restitution and an audio system based on Wave-Field Synthesis. A description of the system is given, focusing on the sound field synthesis and restitution of the road traffic noise.

Chan, Y.-J.

• Effiziente Fluid-Struktur-Koppelung (FSI) mit Component Modes Synthesis (CMS) unter Verwendung von Modal based Attachment Modes (MAMs) [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  J. Guggenberger and Y.-J. Chan
[A]

In vielen FE-Berechnung werden die Strukturantwort (Körperschall) und die Fluidantwort (Luftschall) getrennt berechnet. Um die Vorteile einer Beschreibung in einer reduzierten modalen Basis zu nutzen, wäre es von Vorteil, CMS-Methoden für die Fluid-Struktur-Koppelung anwenden zu können. Die Verwendung von klassischen CMS-Methoden, z. B. von Craig-Bampton, scheitert jedoch daran, dass für jeden Koppelfreiheitsgrad zwei zusätzliche globale Formfunktionen berechnet werden müssen, die an die modale Basis angehängt werden (DOF based attachment modes). Da zwischen Fluid und Struktur in der Regel sehr viele Koppelfreiheitsgrade zu berücksichtigen sind, wird die Methode uneffizient. Wenn sich die Antwort beider Subsysteme mit wenigen Moden beschreiben lässt, ist es vorteilhaft, Formfunktionen zu verwenden, die auf der Grundlage von modalen Freiheitsgraden gebildet wurden (Modal based Attachement Modes , 'MAMs'). Die Methode wird präsentiert und anhand von Testbeispielen validiert. Als Anwendungsbeispiele werden Resonatoren (Tiefenabsorber) und entkoppelte Fussbodenaufbauten behandelt.

Chapelon, J.Y.

• Ultrasonic wave propagation in human cancellous bone: Application of Biot theory [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  Z.E.A. Fellah, F.G. Mitri, W. Lauriks, C. Depollier and J.Y. Chapelon
[A]

Ultrasonic wave propagation in human cancellous bone is considered. Reflection and transmission coefficients are derived for a slab of porous material having an elastic frame using Biot's theory modified by the Johnson et al model for viscous and inertial exchanges between fluid and structure. The sensitivity of the Biot-Johnson parameters is studied showing their effects on phase velocity and attenuation of the fast and slow waves. Experimental results for waves transmitted and reflected by human cancellous bone samples are given and compared with theoretical predictions.

• The dynamic acoustic radiation force on cylinders: theory and simulations [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F.G. Mitri, S. Chen, Z.E.A. Fellah, P. Trompette and J.Y. Chapelon
[A]

The theory of the dynamic radiation force Yd experienced by an infinite cylinder is presented. Analytical solutions of the equations for the dynamic radiation force are derived. The equations enable analytical radiation force dependencies on the acoustic field and medium parameters. The case of compressional and shear waves absorption in the solid material of the cylinder is also discussed. The results of numerical calculations are presented, indicating the ways in which the form of the frequency dependence of the dynamic radiation force function Yd for cylindrical targets is affected by variations in the material parameters of the cylinder. The case of lossless and lossy materials is considered. The results are of interest in view of the dynamic radiation force to determine the vibrating velocity of a cylinder immersed in water or embedded in any lossy medium in order to determine its local visco-elastic parameters.

Chen, S.

• The dynamic acoustic radiation force on cylinders: theory and simulations [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F.G. Mitri, S. Chen, Z.E.A. Fellah, P. Trompette and J.Y. Chapelon
[A]

The theory of the dynamic radiation force Yd experienced by an infinite cylinder is presented. Analytical solutions of the equations for the dynamic radiation force are derived. The equations enable analytical radiation force dependencies on the acoustic field and medium parameters. The case of compressional and shear waves absorption in the solid material of the cylinder is also discussed. The results of numerical calculations are presented, indicating the ways in which the form of the frequency dependence of the dynamic radiation force function Yd for cylindrical targets is affected by variations in the material parameters of the cylinder. The case of lossless and lossy materials is considered. The results are of interest in view of the dynamic radiation force to determine the vibrating velocity of a cylinder immersed in water or embedded in any lossy medium in order to determine its local visco-elastic parameters.

Chen, Z.

• Simulation der Schirmwirkung von Schallschutzwänden mittels der Randelemente Methode [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  H. Waubke, Z. Chen and W. Kreuzer
[A]

Im Rahmen des EU-Projektes ''Calm Tracks and Routes'' wurden von der Quelle weg gekrümmte Schallschutzwände der Firma CALMA-TEC mittels der Randelemente Methode untersucht. Verwendet wurde für die Simulation die Randelemente Methode in 2-D mit linearen Ansätzen für die Geometrie und polynomen Ansätzen für die Verteilung von Druck und Schnelle. Der Boden wurde mittels eines Ansatzes für Grassland nach einem Modell von Attenborough implementiert. Mit dieser Methode war es möglich ein Spektrum von 25 Hz bis 10 kHz zu generieren. Berechnet wurde die Einfügedämmung in 25 m Entfernung von der simulierten Lärmschutzwand infolge einer Quelle mit 5 m Abstand zur Wand mit einem Frequenzraster von 25 Hz. Diese Spektren wurden verwendet um Aufnahmen in 25 m Abstand und 2 m Höhe zu filtern. Das Ergebnis lässt sich hörbar machen. Reflexionen an der Luftschichtung wurden nicht berücksichtigt, da diese unabhängig von der Form der Lärmschutzwand auftreten und mithin den Vergleich nicht beeinflussen. Ebenso wurden Animationen der berechneten Spektren erstellt. Es zeigt sich, dass die Krümmung der Wände einen Einfluss auf die Schalldämmung hat. Eine Kopfausrundung kann die Schalldämmwirkung erhöhen.

• Simulation des Schalldrucks am Kopf mit Hilfe von BEM und Fast Multipole Methode [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  W. Kreuzer, Z. Chen and H. Waubke
[A]

Bei der Lokalisation von Schallquellen in der Vorne-Hinten und Oben-Unten Dimension spielen die Form von Torso, Kopf und vor allem der Ohrmuschel (Pinna) eine wichtige Rolle. Bedingt durch Reflexionen und Beugungen des Schalls an Kopf und Pinna kommt es zu einer richtungsabhängigen Filterwirkung, die durch die sogenannten Head Related Transfer Functions (HRTFs) beschrieben wird. Um HRTFs mittels Computersimulation bestimmen zu können, wurde ein 3D-Boundary Element Modell des Kopfes entwickelt. Dieses ermöglich die Simulation dieser Filterwirkung von Kopf- und vorallem Pinnageometrie selbst für hohe Frequenzen, indem die Verteilung des Schalldrucks entlang der gesamten Kopfoberfläche berechnet wird. Um selbst für hohe Frequenzen (bis zu 13.000 Hz) eine effiziente Berechnung zu ermöglichen, wurde das BEM Modell mit einem Fast Multipole Algorithmus kombiniert.

• Anwendung einer symmetrischen Galerkin Randelemente Formulierung für das Baffle Problem [DAGA 2008 (Dresden)]
  Z. Chen
[A]

Eine symmetrische Galerkin Randelemente Formulierung für die Berechnung der Schallabstrahlung wurde am Institut für Schallforschung weiterentwickelt. Wenn eine Struktur in einer akustisch harten Wand (Baffle) eingebaut wird, müssen auch die Reflexionen der Wand berücksichtigt werden. Eine direkte Diskretisierung der Wand mittels Randelementen ist numerisch sehr aufwendig. Deswegen wurde eine alternative Methode implementiert. Der gesamte Raum wird in drei Domänen unterteilt: Eine Domäne um die eigentliche Struktur und zwei Halbräume auf jeder Seite der Wand. Zwischen jedem der beiden Halbräume und dem Raum um die Struktur werden Schnittstellen definiert, an denen die Stetigkeit von Schalldruck und normaler Schallschnelle gefordert wird. In der Strukturdomäne müssen die Reflexionen von der Wand nicht berücksichtigt werden, in den beiden Halbräumen werden die Reflexionen mittels einer Green'schen Funktion für den schallharten Halbraum simuliert. Ergebnisse für unterschiedliche Beispiele zeigen, dass die Methode verlässlich und effizient ist.

Chernov, V.

• Nonlinear acoustic technique for crack detection [DAGA 2002 (Bochum)]
  I. Didenkulov, V. Chernov, S. Lobastov and A. Stromkov
[A]

It has been relatively recently known that cracks have high nonlinear elasticity. It causes different nonlinear acoustic responses such as higher harmonics generation or nonlinear modulation of an ultrasound wave passing through or reflected from a crack by low frequency vibrations of a testing object. These effects are used for the development of methods of nonlinear acoustic nondestructive evaluation (NANDE). Simple NANDE technique can be used for detection of damaged objects. However such technique cannot give information on crack location. Advanced methods allow one to measure crack position. In this paper methods of crack detection and location are considered. They are based on modulation of high-frequency acoustic wave passed through the crack by low-frequency vibrations of testing object. Location techniques are based on modulation of acoustic pulses reflected from a crack. Experimental examples demonstrate that the nonlinear acoustic techniques can be effective for nondestructive testing of different objects.

Chigarev, N.

• Laser induced thermoelastic excitation of plane shear acoustic pulses [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Mounier, M. Hazmoune, N. Chigarev, T. Pézeril, P. Picart, S. Gougeon, J.-M. Breteau and V. Gusev
[A]

A simple theory is developed and numerical estimates are presented to demonstrate the possibility of directly exciting plane shear acoustic pulses by distributed laser-induced thermoelastic stresses. It should be mentioned that in the most of the experiments conducted until now shear waves are excited not directly through thermoelastic effect but through the mode conversion at the surfaces and interfaces of the longitudinal acoustic pulses (excited due to thermal expansion). The direct excitation of shear waves through thermoelasticity is possible due to anisotropy of the crystal thermal expansion. To use this anisotropy the orientation of the laser-irradiated surface relative to the crystal symmetry axis should be optimised. We analysed in details the case of the hexagonal crystals, where the efficiency of the thermoelastic excitation of the plane quasi-shear, and of the plane quasi-longitudinal waves (launched normally to the irradiated surface) depends on the orientation of the surface relative to the crystal axis. The preliminary results of the experiments in Zn single crystals, where the laser interferometry is used for the detection of the nanosecond shear acoustic pulses thermoelastically excited by nanosecond laser pulses, are also reported.

Chilla, E.

• Investigation of high velocity pseudo-SAWs in layered systems by SAFM [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  E. Chilla, G. Behme and H.J. Fröhlich
[A]

Transversal (PSAW) und quasi longitudinal (HVPSAW) polarisierte akustische Oberflächenwellen haben in den letzten Jahren zunehmendes Interesse für Anwendungen in der Mobilkommunikation gefunden. Auf Grund der sehr hohen Ausbreitungsgeschwindigkeit dieser Wellen besteht die Hoffnung, hochfrequente Bauelemente bei mehreren GHz realisieren zu können. Eine besondere Schwierigkeit bei der Untersuchung dieser Moden entsteht aus der Tatsache, daß sie nur schwach an die Festkörperoberfläche gebunden sind nur eine sehr kleine Partikelverschiebungskomponente senkrecht zu Oberfläche aufweisen. Damit sind diese Wellen mit herkömmlichen Meßverfahren nur schwer zu detektieren. Wir berichten über erste Ergebnisse zum Nachweis von PSAW und HVPSAW mit akustischer Kraftmikroskopie. Untersucht wurden Schichtstrukturen auf ST Quarz mit der Wellenausbreitung parallel und senkrecht zur kristallographischen X- Achse (Euler Winkel: 0,132.75,0 und 0,132.75,90) und LiTaO4. (90,90,42) Die Phasengeschwindigkeit wurde mit einer hohen lateralen Auflösung ( 1 m) bestimmt. Der Vergleich der Messungen mit der numerischen Berechnung der Phasengeschwindigkeit und der Eindringtiefe ergab eine gute Übereinstimmung.

• Elastic constant of langasite-type crystals determined by acoustic mode dispersion [DAGA 2002 (Bochum)]
  E. Chilla, M. Flannery, H.J. Fröhlich and U. Straube
[A]

Single crystals of compounds with CGG-type structure, have recently been intensively discussed as promising new materials for surface acoustic wave (SAW) devices. Since these crystals belong to the same trigonal crystal class as quartz, similar acoustic properties are expected. In particular, temperature compensated crystal cuts were predicted where the phase velocity of the SAW is almost independent of temperature variation. Three additional advantages of these new materials have been discussed so far: (i) The piezoelectric moduli are about three times larger than for quartz. Hence, a moderately high electromechanical coupling coefficient is expected, which increases bandwidth and decreases insertion loss of SAW filters. (ii) The SAW phase velocity is lower than for quartz. Since the finger width of interdigital transducers (IDTs) for SAW generation depends on the acoustic wavelength, SAW devices on CGG-type substrates potentially have smaller sizes. (iii) In contrast to quartz CGG-type crystals show structural stability up to the melting point. This offers the opportunity of SAW application at elevated temperatures, especially in sensing devices. We have determined the elastic constants of langasite-type crystals from measurements of the sound velocity of acoustic waves. Starting with the elastic tensor determined from bulk acoustic waves we optimized the data set by investigating the influence of the elastic tensor components on the angular dispersion of surface guided waves. Phase velocity calculations based on the new set of constants show an increased agreement with experimental data compared to the data set derived from bulk waves and previously published material data.

• Fresnel Diffraktion akustischer Wellen gemessen mit dem Rasterkraft- Mikroskop [DAGA 2002 (Bochum)]
  E. Chilla
[A]

The acoustic wave field generated by an interdigital transducer has many similarities to the diffracted light field produced by a slit aperture. In particular there is a near field region where the profile of the beam essentially varies. Since most of surface acoustic wave devices operate in the Fresnel region the determination of the acoustic near field is essentially evident. We report on first experiments on GHz surface acoustic waves measured by Scanning Force Microscopy and compare the results with calculations for the diffraction of Rayleigh waves in anisotropic materials.

• Acoustoelastic anomaly in stressed heterostructures [DAGA 2002 (Bochum)]
  A. Osetrov, E. Chilla and R. Koch
[A]

We investigated the influence of biaxial stress on the acoustic wave propagation in single crystalline heterostructures using a transfer matrix method. Both Rayleigh-type and Sezawa modes exhibit an acoustoelastic anomaly, where the stress induced change of the phase velocity is maximum for a film thickness which is considerably smaller than the acoustic wavelength. For Ge/Si(001) compressed by 1 GPa the velocity shift of Sezawa modes reaches exceptionally high values of about 2%.

• Acoustic wave measurements on SNGS crystals and determination of material constants [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  E. Chilla, R. Kunze, M. Weihnacht, J. Bohm, R. Heimann, M. Hengst and U. Straube
[A]

Single crystals of compounds with Ca3Ge(Ga2Ge)Ge2O14 (CGG) structure, have been discussed as promising new materials for SAW devices. Since they belong to the same trigonal symmetry group 32 as quartz, similar acoustic properties can be expected. Indeed it has been confirmed that the langasite-type crystals LGS, LGN, and LGT may have potential SAW applications. In particular, temperature compensated crystal cuts were proved. Recently compounds of 4 component congruent melting compositions have caught big attention. Within this class of materials Sr3NbGa3Si2O14 (SNGS) is of particular interest since a high electromechanical coupling factor is expected. Here we report on results of the material properties of SNGS. A starting set of elastic constants was derived from bulk wave measurements. Additionally, the angular dispersion of surface guided acoustic modes was measured. The surface acoustic waves were excited by thermo-elastic laser absorption. The normal component of the surface wave was detected by a piezoelectric PVDF foil transducer. The angular dependence of the velocity was obtained by mounting the sample on a computer controlled rotation stage. Additionally the temperature dependence was measured in the range between -10 C and + 75C. Furthermore we report on direct measurements of the SAW coupling coefficient.

Chiu, M.-C.

• Vertäubung und Erholung des Gehörs nach energie-äquivalenten und hinsichtlich des NRC-Wertes gleich beurteilten Schallbelastungen unterschiedlicher Frequenzzusammensetzung [DAGA 2008 (Dresden)]
  H. Strasser, M.-C. Chiu and O. Müller
[A]

Zur Untersuchung der Auswirkungen energetisch gleicher, aber frequenzmäßig unterschiedlich ausgeprägter Schallbelastungen von jeweils 94 dB(A) über 1 h wurden aus einem Original-Industriegeräusch dadurch vergleichbare Testschallbelastungen konfiguriert, dass lediglich Pegelanhebungen im höheren bzw. im tieferen Frequenzbereich vorgenommen wurden. Die kompensatorisch nötigen Pegelabschwächungen erfolgten so, dass nicht nur der dB(A)-Wert des Geräusches, sondern auch der Noise-Rating-Wert von 92 unverändert blieb. 10 otologisch unauffällige Probanden nahmen an den drei, im Change-over angeordneten Versuchen teil. Die maximale, unmittelbar nach der jeweiligen Belastung gemessene Vertäubung TTS2 und die Restitutionszeit waren beim hochfrequent-akzentuierten Geräusch deutlich und hochsignifikant höher bzw. länger als beim Originalgeräusch. Auch das tieffrequent-akzentuierte Geräusch führte zu statistisch abgesicherten höheren und länger anhaltenden Vertäubungen als das unveränderte Original-Geräusch. Bei der Gesamtheit der Vertäubungen ergaben sich mit 521 dBmin für das hochfrequent-akzentuierte und mit 197 dBmin für das tieffrequent-akzentuierte Geräusch deutlich höhere Werte als für das Originalgeräusch mit 99 dBmin. Demnach hatte das Gehör für die frequenzmäßig veränderten Geräusche ca. 5 mal bzw. 2 mal so viel an ''Physiologischen Kosten'' zu bezahlen. Da die Auswirkungen der energetisch gleichen, frequenzmäßig aber verschiedenen Belastungen höchst unterschiedlich waren, muss von einem unterschiedlichen Gehörrisiko ausgegangen werden, das durch konventionelle Bewertungs- und Beurteilungsverfahren überhaupt nicht indiziert wird.

Choisel, S.

• Ratio-Scaling of Listener Preference of Multichannel Reproduced Sound [DAGA 2005 (München)]
  S. Choisel and F. Wickelmaier
[A]

Sound quality is often assessed by means of direct ratings on a numerical preference scale. The validity of direct rating scales relies on many implicit assumptions, one of them being the unidimensionality of the judgments. While unidimensionality might hold for simple stimuli, this is a non-trivial assumption in the case of complex spatial sounds. In the present study the Bradley-Terry-Luce (BTL) model was employed to investigate the unidimensionality of preference judgments made by 40 listeners on multichannel reproduced sound. Short musical excerpts played back in eight reproduction modes (mono, stereo and various multichannel formats) served as stimuli. On each trial, the task of the subjects was to choose the format they preferred, proceeding through all the possible pairs of the eight reproduction modes. This experiment was replicated with four types of programme material (pop and classical music). As a main result, the BTL model was found to predict the choice frequencies well. This implies that listeners were able to integrate the complex nature of the sounds into a unidimensional preference judgment. It further implies the existence of a preference scale on which the reproduction modes can not only be ordered, but also their ratios are meaningful. There were significant differences between the reproduction modes (some ratios exceeding ten). Also the programme material was found to have a significant effect on the listener preferences. It is concluded that the BTL scaling may be more useful than direct scaling for obtaining quantitative information regarding the quality of reproduced sound.

Chouard, N.

• Objective Evaluation of Interior Car Sound – the OBELICS project [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  W. Krebber, M. Adams, F. Brandl, N. Chouard, K. Genuit, T. Hempel, R. von Hofe, G. Irato, P. van der Ponseele, B. Saint-Loubry, B. Schulte-Fortkamp, R. Sottek and R. Weber
[A]

Within the European Brite-EURAM programme the OBELICS project has been performed by a consortium consisting of companies and universities active in psychoacoustics and acoustical engineering on one hand and car manufacturers on the other hand. Auditory perceptual spaces have been explored derived from interior car sounds in order to identify and define validate descriptors that can be used by psychoacousticians, car manufacturers and customers. Different methods for subjective tests have been investigated as well as the correlation between possible objective descriptors and results of subjective tests. In addition, target sounds have been defined. An overview of activities and results will be given. The impact on future sound design will be discussed.

• Semantic Differential tests show intercultural differences and similarities in perception of car-sounds [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  S. Buss, N. Chouard and B. Schulte-Fortkamp
[A]

Within the EU-project ''OBELICS'' concerning with ''Objective Evaluation of Interior Car Sound'' one tool was to evaluate intercultural differences in the perception of car sounds. A Semantic Differential has been developed, which consists of fifteen adjective pairs and is available in four different languages: english, german, french and italian. Semantic Differential tests and Preference-tests were carried out in Germany, Italy and France. The subjects were presented nine different car-sounds, which were loudness-equalized, and the same sounds with original loudness. The results of the data-analysis regarding the Semantic Differential tests will be presented in detail. Polarity-profiles for each car show differences and similarities between the judgements in the three countries. These results are statistically tested in an analysis of variance. A factor-analysis on the adjective pairs results in groups of adjectives, which are used in a similarway in each of the three countries. In a factor-analysis on the cars it is shown that in all three countries the cars can be grouped in the same way. The results of the Semantic Differential tests show a lot of similarities between the judgements of car-sound in Germany, Italy and France, but there are also much significant differences in the description of these sounds in these three countries. Finally the data of the two test-series will be compared.

• Psi-Scal – eine Software für Macintosh-Computer zur automatisierten Durchführung von Geräuschbeurteilungstests [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  O. Frick, N. Chouard and R. Weber
[A]

Für die Durchführung psychoakustischer Tests ist eine Software (PSI-SCAL) entwickelt worden, die folgende Verfahren zur Beurteilung von Schallen unterstützt: Kategorial-Skalierung, Größenschätzung, Paarvergleiche (Präferenzbeurteilungen) und Distanzbeurteilungen entsprechend der Ähnlichkeit/Unähnlichkeit. Die Software kontrolliert die Darbietung der Geräusche und registriert die Reaktionen/Antworten der Versuchspersonen zusammen mit den Zeitpunkten der Urteilsabgaben. Für Versuchspersonenantworten stehen mehrere Eingabemöglichkeiten zur Verfügung. PSI-SCAL eignet sich insbesondere für den Einsatz bei interkulturellen Vergleichstests. Die Benutzerführung, Instruktion und Fragestellung in jedem Test kann auf die jeweilige Muttersprache der Versuchsperson eingestellt werden. Z.Zt. sind die Sprachen Deutsch, Englisch, Französisch und Italienisch verfügbar. Weitere Sprschversionen können vom Anwender einfach hinzugefügt werden.

Christensen, C.L.

• Reflector Responses: A Comparison Between ODEON's Modified Ray Tracing Algorithm and a Filtered Boundary Element Method Model [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  J. Rathsam, L. Wang, J.H. Rindel and C.L. Christensen
[A]

The biggest challenge for geometrical room acoustic computer models is to capture complex wave phenomena while maintaining the low computational load of the ray tracing algorithm. Special corrections must be added to the ray tracing algorithm to account for wave phenomena such as edge diffraction, which are ignored by classical geometrical acoustics. ODEON, a well-known geometrical computer model, is in the process of upgrading its ray tracing and scattering algorithm. The new algorithm allows users to specify transmission through reflector panel arrays. To aid in the development of ODEON's new algorithm, its predictions are compared with predictions from a boundary element method (BEM) model. The computationally intense BEM model is shown to be very accurate in predicting the response from single- and multi-panel reflector arrays. Comparisons will be shown for several reflector arrays of varied size and density. The BEM results have been filtered into octave bands for ease of comparison.

Christensen, F.

• The importance of head movements for binaural room synthesis - a pilot experiment [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  P. Minnaar, J. Plogsties, S.K. Olesen, F. Christensen and H. Møller
[A]

A localisation experiment was done in a standard listening room in which a set-up of 19 loudspeakers were placed around a chair. Head movements in the horizontal plane were allowed during sound presentation. The active loudspeaker had to be identified both in real life and when using a real-time binaural synthesis system. The binaural synthesis was done from binaural room impulse responses measured with an artificial head on the chair in the set-up. For every loudspeaker a set of measurements were made by rotating the artificial head in the horizontal plane. Anechoic signals were filtered by the impulse responses and presented over equalised headphones to a listener sitting in the same chair. The listener's head was tracked and the appropriate binaural room impulse response was chosen according to the head position. The early part of the binaural room impulse response was updated in real-time whereas the late part was kept constant for each loudspeaker. In a previous experiment the listener was not allowed to move the head during sound presentation and therefore real life and binaural synthesis with and without head movements could be compared. Localisation in real life and binaural synthesis improves significantly when head movements are allowed, demonstrating the importance of dynamic auditory cues. Furthermore, in dynamic binaural synthesis the number of localisation errors is low even though listeners' own heads (and ears) were not used to implement the synthesis.

• The directional resolution needed when measuring head-related transfer functions [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Plogsties, P. Minnaar, F. Christensen, S.K. Olesen and H. Møller
[A]

In a binaural synthesis system a limited number of measured Head-Related Transfer Functions (HRTFs) are used. A listening experiment was done to determine the lowest resolution with which HRTF measurements have to be made to ensure that interpolations between them are indistinguishable from measured HRTFs. Therefore interpolations were made from measurements with several different (low) resolutions by linearly interpolating the minimum phase components, after which the measured interaural time differences were reapplied. These HRTFs were then compared to HRTFs measured from the same directions. A pink noise signal was filtered by either measured or interpolated HRTFs and presented to 8 listeners through headphones in a three-alternative forced choice test. For static sound sources the target HRTFs were selected with a regular spacing of 30 degrees in the horizontal, frontal and median planes. Furthermore, dynamic movements through 90 degrees arcs on the three planes were tested. The movements were centred directly in front, behind, left, right, above or below the listener. The results show that the directional resolution needed depends strongly on direction and is significantly lower for dynamic sound sources. It is shown how the results can be predicted from the HRTF measurements by a simple criterion. This criterion was applied to HRTFs measured with 2 degrees resolution on the whole sphere around the head. In this way the resolution needed when measuring HRTFs for use in binaural synthesis was determined.

Chu, S.

• Attending to Space or Intensity Modulates Spatial Release from Informational Masking [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Ihlefeld, S. Chu and B. Shinn-Cunningham
[A]

This study examined the role of attention on spatial release from informational masking [SRIM] for one target talker in a two-talker setting. On each trial, subjects had to report two keywords from a time-windowed, modified version of the Coordinate Response Measure corpus while attending to the target's spatial location, intensity, or both. Results show that all listeners exhibit SRIM when cued to space, but only some listeners show SRIM when cued to intensity. Some listeners performed better with increasing positive and negative intensity differences between talkers when attending intensity; others performed merely proportionally to the acoustic energy ratio between the two talkers. Overall, subjects were likely to mistake masker for target when attending to space and spatial separation was small, or when attending to intensity and intensity difference was small. For all listeners, increasing spatial separation improved perceptual segregation of the sources when attending intensity and/or location. Overall, results suggest that attending to target location and level can greatly improve speech intelligibility of a target in a complex multi-talker setting. [supported in part by ONR]

Chudalla, M.

• Straßentröge als Mittel des Lärmschutzes – Untersuchungen an Modelltrögen [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Chudalla
[A]

Folgen höheren Verkehrsaufkommens sind nicht nur mehr Unfälle und Abgase son-dern auch eine stärkere Lärmbeeinträchtigung in der Umgebung von Straßen. Im Zuge der Entwicklung eines verstärkten Umweltbewusstseins der Bürger und zur Einhaltung der Immissionsgrenzwerte der 16. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes denkt man seit Jahren verstärkt über Abwehr-maßnahmen gegen Verkehrslärm nach. Diese Maßnahmen können aktiver oder pas-siver Art sein. Aktive Maßnamen versuchen, den Lärm bei der Entstehung zu redu-zieren, bzw. seine Ausbreitung zu hemmen. Unter Maßnamen, welche die Ausbrei-tung des Lärms hemmen versteht man Verkehrsbauwerke wie Schallschutzwände und -wälle, Galerien, Tröge und Tunnel. Objekt dieser Untersuchung ist eine Straße in Troglage, also eine aktive Maßnahme. Die Straße in Troglage wurde im Maßstab 1:8 in der Halle für akustische Modelltech-nik der Bundesanstalt für Straßenwesen nachgebildet. Die Anordnung wurde mit zu-sätzlichen Aufbauten versehen. Diese Aufbauten waren zusätzliche Erhöhungen der Trogwände, Lamellen- und Rasterabdeckungen in schallharter und schallabsorbie-render Ausführung. Ziel der Untersuchung war es, herauszufinden in wie weit zusätz-liche Maßnahmen an aktiven Schallschutzmaßnahmen, für einer Hemmung der Schallausbreitung wirksam sind.

• Die Geräuschmindernde Wirkung von Galerien - Untersuchungen an Modell-Galerien [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Chudalla
[A]

In der Halle für akustische Modelltechnik der Bundesanstalt für Straßenwesen wurden Messungen an einer im Maßstab 1:16 nachgebildeten Galerie durchgeführt. Untersucht wurde die lärmmindernde Wirkung des Galerieaufbaus an der geschlossenen Galerieseite und die an der offenen Seite auftretende Lärmpegelerhöhung. Variiert wurde die Breite der Straßenabdeckung. Die Wand- und Deckenflächen der Galerieinnenseite wurden in schallharter und absorbierender Ausführung untersucht. Als zusätzliche Schallschutzmaßnahme an der offenen Galerieseite wurden Lärmschutzwälle in zwei Höhen angebracht. Die Messergebnisse wurden mit dem Rechenformalismus der RLS-90 verglichen.

• Open Noise-Barriers - investigations on scaled models [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Chudalla
[A]

In der Halle für akustische Modelltechnik der Bundesanstalt für Straßenwesen wurden Messungen an im Maßstab 1:8 linear aufgebauten akustischen Linsen (Umweglinsen) durchgeführt. Umweglinsen bestehen aus schräg zur Ausbreitungsrichtung angeordneten Lamellen unterschiedlicher Länge. Untersucht wurde die Lage der Brennpunkte verschiedener Frequenzen und die Abstrahlcharakteristik bei zwei unterschiedlichen Abständen zwischen Schallquelle und Linse. An den untersuchten Linsen wurden die Lamellenwinkel und -abstände (Anzahl an Lamellen) variiert. Es wird über erste Erfahrungswerte berichtet, ob ein Einsatz solcher Linsenaufbauten als offene Lärmschutzwände oder Aufsätze auf Lärmschutzwände möglich sein könnte.

• Auswirkung der Kohärenz auf die Schallausbreitung [DAGA 2008 (Dresden)]
  W. Bartolomaeus and M. Chudalla
[A]

Das Vorbeifahrtgeräusch von Straßenfahrzeugen wird bei Simulationsprogrammen der Schallausbreitung (z. B. BEM) und zunehmend auch bei Schallausbreitungsprogrammen (z. B. NORD 2000) mit kohärent abstrahlenden Punktschallquellen modelliert. Diese Annahme kann nicht unbedingt als allgemein gültig angenommenen werden. Messungen von Vorbeifahrten zeigen vielmehr, dass die in unterschiedliche Richtungen abgestrahlten ''Schallstrahlen'' schon bei einer relativ kleinen Winkeldifferenz bei höheren Frequenzen nur noch einen geringen Kohärenzgrad aufweisen. Es wird diskutiert, welche Folgerungen dies auf die Unterschiede zwischen phasengerechter bzw. energetischer Pegeladdition bei einzelnen Frequenzen, bei Terzen und für den gesamten A-bewerteten Pegel hat.

• Kohärente Abstrahlcharakteristik [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Chudalla and W. Bartolomaeus
[A]

In der ''Halle für akustische Modelltechnik'' der Bundesanstalt für Straßenwesen werden Messungen an maßstäblich verkleinerten Straßenbauwerken durchgeführt. Aufgrund der verschobenen Frequenzbereiche bei Messungen in unterschiedlichen Maßstäben müssen gegebenenfalls verschiedene Schallerzeuger als jeweilige Modellschallquelle eingesetzt werden. Bei Messungen in unterschiedlichen Maßstäben der selben Messanordnung traten Unstimmigkeiten auf. Bei der weiteren Untersuchung der Messergebnisse brachten Kohärenzbetrachtungen Licht in das Dunkel.

Ciba, S.

• Speech quality of wide- and narrowband speech codecs: Object- and subject-oriented view [DAGA 2008 (Dresden)]
  A. Raake, S. Spors, H.-J. Maempel, T. Marszalek, S. Ciba and N. Côté
[A]

We describe an extensive auditory test series on the perceived quality of standardized (e.g. ITU-T Rec. G.722.2) and non-standardized speech coders (e.g. linear PCM) under different network conditions. This research consists of an object- and a subject-oriented part:

In the object-oriented part, we have addressed the impact of technical factors on perceived speech quality. In the listening test series, speech quality was assessed under a variety of degradation types such as coding under background noise, packet loss, and narrowband and wideband codec-tandeming conditions. The test results are discussed in the light of existing and new approaches to parametric quality prediction, such as the existing ideas for a wideband-E-model.

In the subject-oriented part, we have investigated the impact of subject-related factors on speech quality. To do so, we have recruited our test subjects from a wide range of different user and age groups. In addition to subjective quality ratings, we have collected subject-related information on the subjects' experience with technology and their social background, and have investigated their hearing capabilities.

The relative importance of the different technological and social factors is discussed as well as the implications for predicting the speech quality of wideband speech services.

Cisilino, A.

• Kopplung von BEM und Strahlenverfahren mit Hilfe der Methode der Fundamentallösungen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  S. Hampel, S. Langer and A. Cisilino
[A]

Die Methode der Fundamentallösungen (engl.: Method of Fundamental Solutions, MFS) ist auch unter verschiedenen anderen Namen zu finden, u.a. als Multipol-Strahler-Synthese oder Ersatzquellenverfahren. Die Vorteile der Methode der Fundamentallösungen sind in erster Linie ihre Eigenschaften als netzfreies Verfahren: Das Gebiet muss nicht diskretisiert werden wie es z.B. für die FEM notwendig ist. Ebenso ist keine Elementierung des Gebietsrandes wie bei der BEM erforderlich. Somit können die Randpunkte, an denen die bekannten Randbedingungen erfüllt werden sollen, beliebig auf dem Gebietsrand gewählt werden. Eine Integration über den Rand entfällt. Die Methode kann recht einfach in ein Computerprogramm implementiert werden. Optional kann die für die Optimierung der Quellpositionen ein Optimierungsalgorithmus angewandt werden, um das Residuum an den vorgeschriebenen Randpunkten zu minimieren. Desweiteren kann die Anzahl an Quellen niedriger gewählt werden als die Anzahl an Rand- bzw. Kollokationspunkten, was den Bedarf an Rechenzeit für das Aufstellen und Lösen des Gleichungssystems mit Hilfe der Singulärwertzerlegung (engl.: Singular Value Decomposition, SVD) wesentlich reduzieren kann.

Die MFS wird hier als Kopplungsmethode zwischen BEM und einem Strahlenverfahren verwendet. Bei dieser Kopplung soll eine Druckverteilung, die aus der BEM-Rechnung bekannt ist, in äquivalente Punktquellen umgerechnet werden, die für das Strahlenverfahren als Eingangsdaten benötigt werden.

Clairet, J.-M.

• Twin wheels horn effect and pass-by noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F.-X. Becot and J.-M. Clairet
[A]

With a view for traffic noise reduction, a large research effort concerns the appraisal of traffic noise levels. While procedures for measuring noise levels from light vehicles have been developed for several years, the assessment of noise levels for trucks has been intitiated rather recently. Because of the decrease of the powertrain contribution, tyre noise becomes the limiting factor of a noise reduction at driving speeds above 70 km/h for trucks. An important parameter for the tyre radiation, as for light vehicles, is the so-called horn effet, which modifies the distribution of sound in both the space and frequency spectrum. Besides different dimensions and characteristics, truck tyres differ from vehicles tyres in that they can be mounted as twin wheels. This is expected to have a significant influence on the radiation of noise, but it is has not been clearly qualified. In this respect, this paper presents measurements of horn amplifications measured in a horizontal plane around twin wheels. The contribution of each tyre of the twin wheel system is identified and compared to the case of a single wheel system. Finally, an attempt for simulating the resulting contribution to the pass-by noise including the Doppler effect is proposed and the consequences concerning the emission of truck tyres are discussed.

Clasen, D.

• Efficient Simulation of Sound Insulation in Building Acoustics [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Clasen, S. Langer and M. Schanz
[A]

So far, damping mechanisms have not been used systematically in architectural acoustics and, thus, a great potential in improvement of sound insulation is lost. Due to this fact it is important to analyze different damping mechanisms and their effects on sound transmission in buildings. To study them, beside measurements, numerical simulation techniques for sound transmission are available.

To numerically predict the sound insulation of a building a tool based on Finite Element and Boundary Element Method has been developed. Real world problems result in very large systems which need an optimized implementation with respect to storage and numerical efficiency.

This is realized using freely available numerical libraries which provide efficient routines to treat sparse matrices and large scale linear equation systems. They have been integrated to the program to reduce memory usage and to speed up equation system solving. Hence, enormously larger problems can be handled now. Another advantage is that theses libraries are extensively tested and provide almost error free code.

• Untersuchung des Einflusses der Stoßstellendämpfung auf die Schalldämmung im Hochbau [DAGA 2005 (München)]
  D. Clasen, S. Langer and M. Schanz
[A]

Ein großes Potential zur Verbeserung der Schalldämmung in der Bauakustik geht dadurch verloren, dass Dämpfungsmechanismen nicht systematisch genutzt werden. Eine genauere Untersuchung dieser Dämpfungsmechanismen sowie deren Einfluss auf die Schalldämmung ist daher wichtig. Neben Messungen stehen dafür numerische Simulationsverfahren zur Verfügung. In ein Programm basierend auf der Finiten Elemente Methode wurden dazu verschiedene Dämpfungsmechanismen implementiert, die jetzt gezielt untersucht werden können. Im folgenden soll im besonderen der Einfluss der Stoßstellendämpfung betrachtet werden. Bisher werden Stoßstellen im allgemeinen vollkommen biegesteif oder gelenkig simuliert. Dies stellt ein sehr grobes mechanisches Modell dar, welches die wirklichen Eigenschaften der Stoßstelle nur unzureichend erfasst. Daher wird hier ein mechanisches Modell vorgestellt, das auf Feder-Dämpfer-Systemen basiert. Dieses Modell erfasst die wirkliche Situation in der Stoßstelle besser, da deren Dämpfung nun berücksichtigt wird. Anhand von Parameterstudien wird abschließend der Einfluss der Stoßstellendämpfung auf die Schalldämmung analysiert.

• Chancen für den bauakustischen Entwurf durch numerische Simulation [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  D. Clasen and S. Langer
[A]

In der heutigen Zeit gewinnt der Schutz des Menschen vor Lärm immer mehr an Bedeutung. Das Leben in einer lauten Umgebung führt zum Bedürfnis nach einer ruhigen Umgebung für die Freizeit und die Arbeit. Dies erhöht die Anforderungen an einen schallschutztechnisch zufrieden stellenden Entwurf im modernen Hochbau. Bei der Planung von Gebäuden wird diesen Bedürfnissen häufig jedoch untergeordnet bzw. erst in einem sehr späten Stadium des Entwurfs Rechnung getragen. Die Folge ist, dass Menschen häufig unter akustisch nicht zufrieden stellenden Umständen leben müssen oder durch nachträgliche Sanierungsmaßnahmen die Situation verbessern müssen. Eine Möglichkeit, diesen Missstand zu beheben, ist die Entwicklung geeigneter numerischer Werkzeuge, mit denen Prognosen über die akustischen Eigenschaften von Gebäuden bereits in einer frühen Planungsphase bestimmt werden können. Ein geeignetes Werkzeug muss die komplexen Mechanismen der Schallausbreitung in und der Schalltransmission durch verschiedene Materialien und Bauteile realitätsnah abbilden können. Mit Hilfe eines solchen Werkzeugs wäre ein Planer im Stande, frühzeitig Probleme zu erkennen und diese konstruktiv zu beheben. In diesem Vortrag wird ein Programm, das auf der Finiten Elemente Methode basiert, vorgestellt, dass für bauakustische Problemstellungen entwickelt wurde. Eine vollständig gekoppelte Formulierung ermöglicht die Betrachtung komplexer Interaktionen zwischen verschiedensten Materialien und Bauteilen. Luftschall, Körperschall und die Schalldämmung können berechnet bzw. simuliert werden.

Anhand von Beispielrechnungen wird gezeigt, wie die numerische Simulation den Entwurf eines Gebäudes beeinflussen kann und wo heute die numerische Simulation noch an Grenzen stößt. Die Simulation kann aber schon jetzt z.B. dazu dienen, Möglichkeiten zur Verbesserung der Schalldämmung in einem Gebäude aufzuzeigen. Des Weiteren können numerische Simulationen Messungen ergänzen und somit den Aufwand für Experimente reduzieren.

• Untersuchung der Längsdämmung von Außenwänden mit Hilfe von gekoppelten numerischen Verfahren [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  D. Clasen, S. Langer and L. Lehmann
[A]

Bei der Untersuchung der Wellenausbreitung in unbegrenzten Gebieten ist die Sommerfeldsche Abstrahlbedingung zu erfüllen. Diese stellt sicher, dass keinerlei Energie aus dem Unendlichen in das betrachtete Gebiet zurückreflektiert wird. Um die Einhaltung der Abstrahlbedingung sicher zu stellen, wird hier die Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) verwendet. Diese wird mit einem Finite Elemente Programm für vibroakustische Probleme gekoppelt. Als Anwendungsbeispiel wird die Längsdämmung von flankierenden Bauteilen untersucht. Die Norm DIN EN 12354-1 erfordert die Kenntnis der Längsdämmung von Bauteilen. Häufig erfolgt der Einbau der Prüfobjekte seitlich parallel zu Außenwand in einen üblichen Wandprüfstand, da viele Prüfstellen nicht über einen geeigneten Prüfstand verfügen. Durch diese Art des Einbaus entsteht ein schmales Luftvolumen dessen Einfluss auf die Längsdämmung numerisch untersucht wird. Es werden zum Vergleich auch Berechnungen mit der SBFEM für eine Konfiguration durchgeführt, bei denen dieses Luftvolumen nicht abgeschlossen ist, so wie es in der Realität insbesondere bei der Schallübertragung über flankierende Außenwände der Fall ist. Die Simulationsergebnisse werden abschließend mit Messergebnissen der Physikalisch Technischen Bundesanstalt verglichen.

• Akustische Finite Elemente Berechnungen - Modellierungen poröser Materialien im Vergleich
  S. Langer and D. Clasen
[A]

Die Finite Elemente Methode ist als Verfahren zur Simulation strukturdynamischer Problemstellungen etabliert. Ihre Vorteile zeigen sich im Hinblick auf akustische Anwendungen insbesondere dann, wenn die Ausbreitung von Körperschall bzw. die akustische Fluid-Struktur-Interaktion von Interesse ist.

Bei der numerischen Simulation wird bekanntermaßen die Güte des Berechnungsergebnisses sowohl von der Qualität der Eingangsdaten als auch von der Modellbildung beeinflusst. Beide Punkte sind bei Materialien und Werkstoffen mit dämpfenden Eigenschaften, die im Hinblick auf akustische Anwendungen von zentraler Bedeutung sind, besonders sensibel. Im vorliegenden Beitrag wird dies am Beispiel poröser Materialien aufgezeigt, die häufig näherungsweise mittels eines äquivalenten, homogenisierten komplexen Elastizitätsmodul modelliert werden. Hierbei wird allerdings vernachlässigt, dass die Mehrzahl dieser Materialien tatsächlich aus zwei Phasen, einem elastischen Korngerüst und mit Fluid gefüllten Poren, bestehen. Diese können adäquat nur mit einer Finiten Element Formulierung basierend auf poroelastischen konstitutiven Gleichungen modelliert werden.

Vergleichende Studien des äquivalenten Ansatzes nach Champoux und Allard sowohl mit einer dreidimensionalen Finite Element Formulierung für poroelastische Materialen als auch mit einer zweidimensionalen Formulierung für mäßig dicke poroelastische Platten verdeutlichen den Einfluss der Modellbildung auf die Ergebnisse der akustischen Finite Elemente Berechnungen.

Clausen, M.

• Inhaltsbasierte Suche in digitalen Musikbibliotheken [DAGA 2005 (München)]
  M. Clausen and F. Kurth
[A]

Die inhaltliche Suche in multimedialen Daten gewinnt neben klassischen, an Metadaten orientierten Suchmechanismen innerhalb des Information Retrieval immer stärker an Bedeutung. In diesem Vortrag stellen wir einen einheitlichen Zugang zur effizienten und fehlertoleranten inhaltsbasierten Multimediasuche vor. Ausgehend von der intuitiven Problemstellung der Melodieerkennung entwickeln wir geeignete Datenmodelle, Trefferbegriffe und effiziente Retrievalalgorithmen zur inhaltlichen Suche in großen Datenbeständen polyphoner Musik. Wir zeigen, wie sich dieser Ansatz durch eine geeignete Kombination von Techniken des klassischen Volltextretrievals mit Methoden der Computeralgebra verallgemeinern läßt und betrachten als weitere Anwendung aus dem Musikbereich die robuste Audioidentifikation.

• Automatisierte Synchronisation von Audio- und Partiturdaten [DAGA 2005 (München)]
  M. Müller, F. Kurth, T. Röder and M. Clausen
[A]

Moderne digitale Musikbibliotheken enthalten multimediale Dokumente in zahlreichen Ausprägungen und Formaten, die ein Musikwerk auf verschiedenen Ebenen semantischer Ausdruckskraft beschreiben. Man denke hier beispielsweise an CD-Aufnahmen diverser Interpreten, notenbasierte Partiturdaten oder MIDI-Daten. Die Inhomogenität und Komplexität solcher Daten führen zu großen, weitgehend noch ungelösten Problemen bei der automatischen Datenerschließung, etwa für Anwendungen wie der inhaltsbasierten Suche und Navigation. In diesem Kontext spielt die sogenannten Musiksynchronisation eine wichtige Rolle, bei der es um die automatische Verlinkung von Daten unterschiedlicher Formate geht.

In diesem Beitrag studieren wir das Szenario, in dem ein Musikstück sowohl als CD-Aufnahme (kodiert im PCM-Format) als auch in einem symbolischen Notenformat (Partitur) vorliegt. Unter einer PCM-Partitur-Synchronisation verstehen wir dann ein Verfahren, das zu einer bestimmten Position im PCM-Datensatz die entsprechende Stelle in der Partitur bestimmen kann. In unserem Verfahren extrahieren wir vor der eigentlichen Synchronisation unter Verwendung fortgeschrittener Filtertechniken eine geeignete Menge an Notenereignissen (Kandidaten für Einsatzzeiten und Tonhöhen) aus der PCM-Darstellung, um so die PCM-Daten mit partiturähnlichen Daten überhaupt erst vergleichbar zu machen. Auch die Partiturdaten werden geeignet aufgearbeitet und kodiert. Auf den so vorverarbeiteten Daten werden nun mit Hilfe geeigneter Kostenfunktionen und unter Verwendung dynamischer Programmierung kostenoptimale zeitliche Verlinkungen (Matchings) berechnet. Unser Verfahren wurde in MATLAB implementiert und anhand zahlreicher Beispiele polyphoner Klaviermusik unterschiedlicher Komplexität getestet. Für diese eingeschränkte Musikklasse können wir, wie eine Sonifizierung der Resultate zeigt, sehr gute Synchronisationsergebnisse hoher Auflösung erzielen.

• Ein verteiltes Informationssystem zur Forschungskooperation in der Bioakustik [DAGA 2005 (München)]
  R. Bardeli, M. Clausen, K.-H. Frommolt and F. Kurth
[A]

Zur Zeit existieren weltweit einige wenige Tierstimmenarchive mit größeren Datenbeständen analoger Tonaufnahmen. Hinzu kommt eine große Zahl kleinerer, auf bestimmte Arten eingeschränkter Spezialarchive. Trotz begonnener Digitalisierungsbestrebungen gibt es zur Zeit keine allgemein verfügbaren Informationssysteme, die die wissenschaftliche Kooperation im Bereich der Bioakustik unter Einbeziehung multimedialer Aspekte ermöglichen. In diesem Beitrag wird ein von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördertes Kooperationsprojekt vorgestellt, dessen Ziel noch allgemeiner der Aufbau einer internetbasierten Informationsinfrastruktur zur Forschungskooperation im Bereich Bioakustik ist. Das Projekt baut dabei konkret auf dem momentan in der Digitalisierungsphase befindlichen Datenbestand des Tierstimmenarchivs der HU Berlin auf. Zentrale Aspekte sind dabei der dauerhafte Einsatz des Systems am Tierstimmenarchiv der HU Berlin, die Realisierung eines Zugriffskonzepts für kooperative Nutzung mit der Möglichkeit zur Integration oder verteilten Anbindung von Daten externer Archive, die integrierte Darstellung multimedialer Information (akustische Daten, visuelle Daten wie Spektrogramme, textuelle Daten, bibliographische Daten) und insbesondere die Konzipierung des Einsatzes inhaltsbasierter Retrievalfunktionalität etwa zur automatischen Erkennung von Tierarten oder bestimmter Individuen anhand gegebener akustischer Aufnahmen.

• Audio Matching für Ähnlichkeitsbasierte Musiksuche [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Müller, F. Kurth and M. Clausen
[A]

Inhaltsbasierte Analyse und Retrieval von Musikdokumenten stellen seit einigen Jahren einen sehr aktiven Forschungsbereich dar. In diesem Kontext hat das 'query-by-example' Paradigma viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Hierbei ist eine Anfrage an eine Musikdatenbank in Form eines Musikausschnitts gegeben. Das Ziel besteht dann darin, alle in der Datenbank enthaltenen Ausschnitte zu bestimmen, die der Anfrage in gewisser, semantisch sinnvoller Weise ähneln. Das Problem der ähnlichkeitsbasierten Suche stellt insbesondere für als Wellenform gegebene digitale Audiodaten ein schwieriges und noch in vielen Teilen ungelöstes Forschungsproblem dar. In diesem Beitrag stellen wir das Problem des sogenannten Audio Matchings vor. Ausgangspunkt ist hier eine große Musikdatenbank, die typischer Weise mehrere verschiedene CD Aufnahmen desselben Musikstücks enthält, wobei jede solche Aufnahme von unterschiedlichen Interpreten und in eventuell verschiedenen Besetzungen eingespielt wurde. Ist nun die Anfrage in Form eines kurzen Audioausschnitts einer bestimmten Interpretation gegeben, so sollen automatisch alle entsprechenden Ausschnitte in den anderen Interpretationen gefunden werden. Zur Lösung dieses Problems führen wir eine neue Klasse statistischer Chromamerkmale ein. Diese Merkmale korrelieren stark mit dem Harmonieverlauf des zugrundeliegenden Musikstücks und sind hochgradig invariant bezüglich Änderungen von Parametern wie Dynamik, Klangfarbe, Artikulation sowie gegenüber lokalen Tempodeformationen. Wir beschreiben dann ein robustes Matchingverfahren, durch welches man globale Tempovariationen in den Griff bekommt. Schliesslich gehen wir auf unsere Experimente ein, die wir auf einem Datenbestand von mehr als 110 Stunden an CD-Aufnahmen klassischer Musik durchgeführt haben.

• Automatisierte Strukturanalyse für Musikstücke [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Müller, F. Kurth and M. Clausen
[A]

Eine zentrale Aufgabe des Music Information Retrieval (MIR) ist die Entwicklung effizienter Such- und Navigationssysteme, die es dem Benutzer erlauben, einen Musikdatenbestand bezüglich unterschiedlichster musikrelevanter Aspekte zu durchsuchen. Die automatische Musikdatenerschließung zur Erzeugung von Annotation und zur Verlinkung semantisch in Beziehung stehender Daten spielt dabei eine entscheidende Rolle. In diesem Beitrag widmen wir uns der Fragestellung der inhaltsbasierten Strukturanalyse von Musikstücken. Hierbei geht es um die automatische und effiziente Erkennung von sich innerhalb eines Musikstücks wiederholenden Strukturen unter Zulassung gewisser musikalischer Variationen. Eine Hauptschwierigkeit bei dieser Aufgabe besteht darin, dass musikalisch ähnliche Abschnitte erhebliche Variationen hinsichtlich Eigenschaften wie Dynamik, Klangfarbe, der Spielweise von Notengruppen (z.B. Triller, Verzierungsnoten, Arpeggien), Tonhöhe (z.B. Modulationen), oder Tempo (z.B. Artikulation, Ritardandi, Accelerandi) aufweisen können. Wir beschreiben ein Verfahren, das für harmoniebasierte Musik selbst bei Vorliegen von erheblichen Variationen gute Resultate erzielt. Weiterhin stellen wir einen erweiterten Audio-Player vor, durch den die extrahierten Strukturdaten zur effizienten Navigation innerhalb eines Musikstücks genutzt werden können; so kann zum Beispiel ein Benutzer beim Musikhören mittels einer geeigneten Schnittstelle ohne umständliches Spulen direkt an die Refrainstellen innerhalb eines Lieds oder direkt zur Rekapitulation innerhalb eines Sonatenhautptsatzes springen.

• Vektorquantisierung chromabasierter Audiomerkmale [DAGA 2008 (Dresden)]
  F. Kurth, M. Müller, S. Ewert and M. Clausen
[A]

Chromabasierte Audiomerkmale haben sich in den letzten Jahren als ein mächtiges Werkzeug zur Analyse von Musiksignalen erwiesen. Insbesondere konnten durch den Einsatz von Chromamerkmalen große Fortschritte beim Audiomatching harmoniebasierter Musik erzielt werden. Hierbei besteht das Ziel des Audiomatching darin, bei Anfrage eines kurzen Abschnitts einer CD-Aufnahme alle hierzu musikalisch ähnlichen Abschnitte innerhalb einer Kollektion von Musikaufnahmen zu identifizieren. Im Hinblick auf ein effizientes und auf große Datenmassen skalierendes Verfahren ist eine Quantisierung und damit verbundene Indexierbarkeit der Chromamerkmale sehr wichtig.

In diesem Beitrag stellen wir zwei Methoden zur Chromaquantisierung vor. Die erste Methode basiert auf einem Clusteringansatz aus dem Bereich des unüberwachten Lernens, für den wir den bekannten LBG-Algorithmus geeignet adaptieren. Die zweite Methode nutzt semantisches Vorwissen über den Merkmalsraum aus, das sich aus dem auf der wohltemperierten Stimmung basierenden Harmoniekonzept für westliche Musik ergibt. Weiterhin vergleichen wir in diesem Beitrag die aus den beiden Methoden resultierenden Codebücher im Rahmen der Audiomatchinganwendung und diskutieren, wie diese im Kontext effizienter, indexbasierter Matchingalgorithmen eingesetzt werden können.

• SyncPlayer - Multimodale Wiedergabe, Suche und Navigation in digitalen Musikkollektionen [DAGA 2008 (Dresden)]
  D. Damm, C. Fremerey, F. Kurth, M. Müller and M. Clausen
[A]

In den letzten Jahren wurden auf dem Gebiet des Music Information Retrievals (MIR) zahlreiche Techniken zur inhaltlichen Erschließung digitaler Musikdokumente entwickelt. Insbesondere die temporale Beziehung zwischen mehreren unterschiedlichen Darstellungsformen eines Musikstücks (Audioaufnahmen, Liedtexte, Partitur-Scans etc.) ist ein für Analyse-, Erschließungs- und Präsentationsaufgaben wichtiger Aspekt. Der SyncPlayer stellt hier eine Plattform zur zeitlich synchronisierten, multimodalen (audio-visuellen) Wiedergabe solcher verschiedenartiger Darstellungsformen eines Musikstücks bereit. Neben diesen erweiterten Abspielfunktionalitäten gestattet der SyncPlayer, interaktiv zwischen ähnlichen musikalischen Abschnitten sowohl innerhalb einer einzelnen Audioaufnahme als auch Aufnahme-übergreifend innerhalb unterschiedlichen Interpretationen eines Musikstücks zu navigieren. Ferner bietet der SyncPlayer die Möglichkeit zur gezielten Volltextsuche auf den Liedtexten und zur inhaltsbasierten Suche nach klangverwandten Musikpassagen.

Zur Realisierung dieser Funktionalitäten werden Beziehungen der unterschiedlichen Darstellungsformen eines Musikstücks untereinander sowie verschiedener Musikstücke zueinander mittels MIR-Techniken erschlossen. Techniken, die hier eingesetzt werden sind z.B. die Synchronisation von MIDI- und Audiodatenströmen sowie der Notenerkennung aus eingescannten Partituren.

Der SyncPlayer kann einerseits zur Evaluation, Darstellung und zum Vergleich von Forschungsergebnissen dienen. Zum anderen soll der SyncPlayer aber auch Möglichkeiten aufzeigen, auf welche Weise sich MIR-Techniken miteinander kombinieren lassen. Weiterhin kann der SyncPlayer den musikwissenschaftlichen Benutzer bei der Analyse von Musikstücken unterstützen.

Clauss, J.

• Virtuelles Labor zur Analyse der Möglichkeiten und Grenzen personalisierter akustischer Biofeedbacktherapien [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  P. Friedrich, A. Scholz, J. Clauss, D. Benning and B. Wolf
[A]

Publikationen aus unterschiedlichen medizinischen Disziplinen zeigen, dass die Qualität bei der Erhebung physiologischer Daten an Menschen sehr stark von Ort und Zeitpunkt abhängig ist. Im Bereich der Blutdruckmessung ist in vielen Veröffentlichungen der so genannte ''Weisskitteleffekt'' beschrieben worden. Dieser ist aber lediglich nur ein Beispiel dafür, welches Ausmaß psychophysische Reaktionen auf das physiologische Messsignal haben können. Zur Entwicklung personalisierter akustischer Biofeedbacktherapien haben wir uns deshalb entschlossen, ein virtuelles telemedizinisches Versuchslabor aufzubauen. Damit soll sichergestellt werden, dass die erhobenen Daten im authentischen Umfeld gewonnen werden und damit auch zuverlässigere Ergebnisse liefern. In einem ersten Ansatz besteht das Labor aus zehn mobilfunkgestützten Datenerfassungseinheiten, die über Sensoren physiologische Daten übertragen. Als Grundbaustein dienen Unterarmblutdruckmessgeräte, die sowohl eine autonom als auch on demand gesteuerte Blutdruckmessung erlauben. Die wissenschaftliche Grundlage des Projektes besteht darin, dass in unzähligen Publikationen die blutdrucksenkende Wirkung von speziellen Musikstücken und iterativen Klangmustern beschrieben wird. Weiterhin hat sich gezeigt, dass es bezüglich der blutdrucksenkenden Wirkung individuelle akustische Präferenzen gibt. Mit dem oben beschriebenen System sollen deshalb statistisch belastbare Daten für eine personalisierte akustische Biofeedbacktherapie gewonnen werden. Durch flankierende physiologische und endokrinologische Messungen sollen Parameter gewonnen werden, die zur präziseren Beschreibung der Reizwirkungskette führen sollen. Diese Werte werden derzeit an den Versuchspersonen konventionell erhoben, die Integration entsprechender Sensoren in die Blutdruckmanschette ist jedoch bereits in Arbeit.

Claussen, J.O.

• Bjerkneskräfte und gleichgerichtete Diffusion in laufenden und stehenden Wellenfeldern [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  J.O. Claussen, R. Mettin and W. Lauterborn
[A]

Der Lebenszyklus von Kavitationsblasen in Ultraschallfeldern wird theoretisch untersucht. Wesentlichen Einfluss haben hierbei die akustischen Kräfte (Bjerkneskräfte), die zu teilweise sehr schneller Translation im Raum sowie zu gegenseitiger Blasenanziehung führen. Ebenfalls zentral ist die Gasdiffusion in die Blase hinein bzw. aus der Blase heraus. Das ändert die Blasengröße und damit deren Schwingungsverhalten.Unter der Annahme nichtlinearer, aber kugelförmiger Oszillationen der Blasen werden relevante Paramterbereiche für stehende und laufende Wellen sowie ihre Überlagerungen untersucht und diskutiert. Ein wichtiges Ergebnis ist die effektive Absenkung der Druckschwelle für gleichgerichtete Diffusion durch Bjerkneskraft-Effekte in stehenden Wellen.

Cleveland, R.

• Fragmentation Mechanisms of Kidney Stones in Shock Wave Lithotripsy can be Detected with MicroCT X-ray Imaging [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  R. Cleveland and J. van Cauwelaert
[A]

Micro computed tomography (CT) imaging was used to follow the progressive development of cracks in artificial and human kidney stones. The artificial stones were made from U30 cement with a cylindrical shape (6.5 mm diameter and 8.5 mm long). The stones were held within a polypropylene vial in one of three orientations: vertical, horizontal and angled at 45 degrees. The stones were treated with either an electromagnetic or an electrohydraulic lithotripter and the initiation and growth of cracks was observed using microCT. The images showed that the dominant mechanism of failure was very sensitive to orientation of the stones with spall, cavitation and splitting mechanisms observed. Similar experiments were carried out on human stones of various types. Stones with homogeneous interiors broke with classic spall and squeezing like cracks. Natural stones with a complex layered structure appeared to initially lose their outer layers by a cavitation mediated process before the core fractured by spall. Our experiments indicate that most of the proposed mechanisms for stone fragmentation are present in shock wave lithotripsy. Variations in stone size, geometry and orientation appear to play a dramatic role in determining which mechanism dominates the fragmentation process. We conclude that there is no one dominant fragmentation mechanism in lithotripsy but rather multiple mechanisms combine to produce stone comminution. [Work supported by the Whitaker Foundation].

• Propagation of nonlinear acoustic signals through inhomogeneous moving media [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P. Blanc-Benon, V. Khokhlova, M. Averianov, L. Dallois and R. Cleveland
[A]

Nonlinear propagation of intense acoustic waves through inhomogeneous medium is an important problem for many modern applications including sonic booms in a turbulent atmosphere, explosive waves in a fluctuating ocean, and intense ultrasound and shock waves in biological tissue. Two different types of inhomogeneities are of importance: scalar inhomogeneities (spatial distribution of sound speed and density), for example, due to temperature variations in the medium or variations in tissue type; and vector inhomogeneities (spatial distribution of particle velocity), for example, due to the presence of vortices or flow in the medium. In all of these problems the combined effects of inhomogeneities, diffraction, and nonlinear propagation determine the peak and average characteristics of the acoustic field. A complete theoretical model that includes all the above mentioned phenomena is very complicated for analysis, thus most results to date have been obtained for simplified models. In this work, a new nonlinear parabolic wave equation with inclusion of both scalar and vortex inhomogeneities is presented. Numerical solutions of the equation for a fully three dimensional formulation, arbitrary initial periodic or single shock waveforms are described. Typical problems of linear and nonlinear propagation of acoustic signals in media with thermal or vortex inhomogeneities are investigated in order to better understand how the combined effects of inhomogeneities, diffraction, and nonlinear propagation determine the overall peak and average parameters of the acoustic field and to distinguish the impact of scalar- and vector-type inhomogeneities on the wave propagation.

Clorennec, D.

• Focusing and reversal of surface acoustic waves propagating on a sphere [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Clorennec and D. Royer
[A]

We have observed that a short Rayleigh wave pulse propagating on a cylinder or on a sphere was reversed during its first half-turn of propagation. Experiments were performed on steel and duraluminium samples with transient surface acoustic waves (SAW) launched by a pulsed YAG laser focused along a line. The radial component of the displacement was measured by a heterodyne optical interferometer. The waveforms recorded versus the angle between the source and the detection points shows that the Rayleigh pulse, which is for example monopolar (positive) near the source, becomes bipolar at an angle equal to 45, monopolar (negative) at 90 and monopolar (positive) at 180. In the case of a cylinder, we demonstrated that this unexpected phenomenon could be ascribed to the dispersion effect on the high frequency components of the laser-generated acoustic pulse. We analysed the variation of the inversion angle versus the material Poisson's ratio and we show that for large cylinder radius the diffraction effects must be taken into account. In the case of a sphere, the curvature along the line source compensated the diffraction effects. Then the inversion angle does not depend on the sample diameter. In the last experiment, we replaced the line by a point source and we studied the focalisation effect of SAW in the vicinity of the opposite point.

• Characterization of subwavelength elastic cylinders with the Decomposition of the Time Reversal Operator : Theory and Experiment [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J.-G. Minonzio, C. Prada, D. Chambers, D. Clorennec and M. Fink
[A]

We propose to use the D.O.R.T. method to improve characterization of sub-wavelength scatterers with conventional transmit receive arrays like those used for medical imaging. The D.O.R.T. method consists in the measurement of the array response matrix K, and the diagonalization of the corresponding time reversal operator KK*. In most former studies, a one to one correspondence between the eigenvectors of the time reversal operator and the scatterers in the medium was shown. This correspondence, valid in most experiment, is only true for isotropic scatterers, that is for point like inhomogeneities of compressibility. The question we now try to answer is : can we observe several eigenvalues for sub-wavelength object? From the associated eigenvectors, can we get information on the physical parameters of the object as the size, the compressibility, or the density? Simulations taking into account the contribution of the different vibrations modes of the object have improved the understanding of the eigenvectors of the time reversal operator for the small object. For an elastic very thin cylinder, monopole and dipole scattering terms are the two significant ones, it is then possible to calculate analytically the eigenvectors of the TRO for a linear array. We will present experimental results obtained with the 128 channels electronic device, using a 1.5 MHz 128 elements array and 0.2 to 0.4 mm cylindrical nylon or steel wires. A good agreement between results and simulations is shown.

(1) french acronym for Décompostion de l'Opérateur de Retournement Temporel

Cogne, V.

• Analysis of structure borne noise in a high-speed train [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P. Bouvet, V. Cogne, N. Totaro and F. Poisson
[A]

SEA (Statistical Energy Analysis) models are used in the railway industry for airborne noise analysis in the passenger area. These models are generally reliable at high frequencies, where transmission of airborne noise from the vehicle exterior is the dominant transmission path. However, at low and mid frequencies, the structure borne noise transmission path becomes significant.
The Energy Flow Method (EFM) is a computationally efficient method, by which the results of a Finite Element Analysis (FEA) may be post-processed to form energy flow models. It can be used to study structure borne transmission in coupled structures, based on a modal description of the global structure.
This paper presents an industrial application of these techniques, for the analysis of structure borne transmission in a high speed train. The standard SEA model for air-borne noise analysis is quickly presented. For structure-borne analysis, the EFM is used to form an inverse SEA model, which in turns allows to calculate Coupling Loss Factors between structural sub-systems. The methodologies to define appropriate SEA structural sub-systems are also discussed.

Cogotti, A.

• Aeroakustik in turbulenter Anströmung - Windkanal und Strassenmessungen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  H. Miehling, N. Lindener, A. Cogotti, F. Cogotti and M. Maffei
[A]

Aeroakustik ist zu einem wichtigen Qualitätsmerkmal vor Kunde geworden. Die Messungen im Windkanal mit niedrigem Turbulenzgrad zeigen nur in den gemittelten Spektren gute Übereinstimmung zu Messungen auf der Strasse. Qualitativ zeigen sich beim Abhören aber Unterschiede im Windgeräusch auf der Strasse und im Windkanal. Um diese Unterschiede besser zu verstehen, hat Audi zusammen mit dem Windkanal Pininfarina (Italien) umfangreiche Straßenmessungen und Messungen in beiden Windkanälen (Audi und Pininfarina) durchgeführt. Die Anströmung auf das Fahrzeug wurde dabei mit einer Cobra-Sonde gemessen; gleichzeitig wurde dazu mit einem Kunstkopf das Fahrzeuginnengeräusch aufgezeichnet. Bei den Straßenmessungen wurden typische turbulente Anströmbedingungen, wie sie von atmosphärischem Wind oder Verkehr produziert werden, untersucht. Die Auswirkung dieser turbulenten Anströmung auf die Aeroakustik im Fahrzeug wird anhand von verschiedenen akustischen Größen (Schwankungsstärke, Loudness, Modulationsanalyse) aufgezeigt. Im Windkanal Pininfarina wurden Messungen an denselben Fahrzeugen mit den Turbulenz-Generatoren (TGS) durchgeführt und mit den Straßenmessungen verglichen. Dies sowohl für die Strömungsparameter, wie auch für die akustischen Größen. In einem bei Audi durchgeführten Hörvergleich wurden die Straßenmessungen mit den Messungen im Windkanal unter turbulenter Anströmung verglichen.

Cogotti, F.

• Aeroakustik in turbulenter Anströmung - Windkanal und Strassenmessungen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  H. Miehling, N. Lindener, A. Cogotti, F. Cogotti and M. Maffei
[A]

Aeroakustik ist zu einem wichtigen Qualitätsmerkmal vor Kunde geworden. Die Messungen im Windkanal mit niedrigem Turbulenzgrad zeigen nur in den gemittelten Spektren gute Übereinstimmung zu Messungen auf der Strasse. Qualitativ zeigen sich beim Abhören aber Unterschiede im Windgeräusch auf der Strasse und im Windkanal. Um diese Unterschiede besser zu verstehen, hat Audi zusammen mit dem Windkanal Pininfarina (Italien) umfangreiche Straßenmessungen und Messungen in beiden Windkanälen (Audi und Pininfarina) durchgeführt. Die Anströmung auf das Fahrzeug wurde dabei mit einer Cobra-Sonde gemessen; gleichzeitig wurde dazu mit einem Kunstkopf das Fahrzeuginnengeräusch aufgezeichnet. Bei den Straßenmessungen wurden typische turbulente Anströmbedingungen, wie sie von atmosphärischem Wind oder Verkehr produziert werden, untersucht. Die Auswirkung dieser turbulenten Anströmung auf die Aeroakustik im Fahrzeug wird anhand von verschiedenen akustischen Größen (Schwankungsstärke, Loudness, Modulationsanalyse) aufgezeigt. Im Windkanal Pininfarina wurden Messungen an denselben Fahrzeugen mit den Turbulenz-Generatoren (TGS) durchgeführt und mit den Straßenmessungen verglichen. Dies sowohl für die Strömungsparameter, wie auch für die akustischen Größen. In einem bei Audi durchgeführten Hörvergleich wurden die Straßenmessungen mit den Messungen im Windkanal unter turbulenter Anströmung verglichen.

Comte, P.

• Large eddy simulation of acoustical propagation in turbulent channel flow [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Haberkorn, V. Pagneux, G. Bouchet, Y. Auregan and P. Comte
[A]

Velocity fluctuations, caused either by imposing sound on a turbulent channel flow or by pulsating the flow, generate a shear wave at the wall. This shear propagates into the boundary layer and decays within the turbulent counterpart of the laminar Stokes length. Ronneberger & Ahrens (1977) determined in these two ways the damping of sound by turbulence in experimental investigation of the wall shear stress: at high driving frequencies the damping is not influenced by turbulence, for low driving frequencies turbulence increases the sound attenuation and for a range of driving frequencies, the damping is surprisingly reduced by turbulence. This was recovered in Large Eddy Simulation of a pulsating channel (Scotti & Piomelli, 2001), but at too a high a forcing amplitude to be relevant to acoustical propagation. We perform analogous LES in which the pulsation is applied to a passive scalar, so that retroaction on the turbulent flow is suppressed. Different forcing frequencies and diffusivity of the scalar are considered. The trends mentioned above are recovered for high and low frequencies, but the reduced attenuation (with respect to that in laminar flow) at intermediate frequencies is no longer observed. The time evolution of the spatial organization of the scalar field is investigated. Références : Ronneberger D. and Ahrens C.D., 1977, Wall shear stress caused by small amplitude perturbations of turbulent boundary-layer flow: an experimental investigation, J. Fluid Mech., 83, 433-464. Scotti A. and Piomelli U., 2001, Numerical simulation of pulsating turbulent channel flow, Phys. Fluids, 13(5), 1367-1384.

• Reduced-Order Analysis of Turbulent Jet Noise [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Schlegel, B.R. Noack, E. Gröschel, W. Schröder, P. Comte and P. Jordan
[A]

In the present study, subsonic turbulent jet noise is investigated targeting 'least-order' approximations of the key processes. These representations utilize LES and experimental data. The fluctuations of the velocity field, of the Lamb vector as noise source (APE formalism), and of the far-field pressure are investigated with several methods: (i) The streamwise development is characterised by a statistical analysis; (ii) An azimuthal mode decomposition is carried out; (iii) A Fourier analysis is performed; (iv) A proper orthogonal decomposition (POD) is applied to the data; (v) A noise-targeted generalization of the POD is proposed to distill 'loud' and 'quiet' structures in the jet. Thus, the hot-spots of noise production are identified and the most characteristic flow events with respect to the observed far-field pressure are low-dimensionally described.

Conoir, J.-M.

• Two-Channel Resonant Formalism Applied to the Scattering of a Fluid Cylinder in an Elastic Medium [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P. Rembert, H. Franklin and J.-M. Conoir
[A]

The problem of acoustic waves interacting with a fluid cylinder included in an elastic medium at normal incidence is investigated. At first, the two-channel L(ongitudinal)-T(ransversal) scattering S-matrix is built up, for a given mode n, from the separate problems of the scattering of an incident cylindrical longitudinal wave on the one hand, and the scattering of an incident transversal wave on the other hand. In order to isolate the fluid cylinder resonances, an exact factorization of two-channel « soft » background scattering matrix is performed such that


(1)

where is the resonant scattering matrix that only contain the fluid column resonances. The eigenvalues of the resonant scattering eigenmatrix are found to be equal to 1 and respectively, where is the classical resonant eigenphase related to the fluid cylinder resonances in the mode. It clearly demonstrates that the resonant energy is contained in a single eigenchannel. The mixing angles and (involved in the rotation matrix that allows to diagonalize ) define the polarization states of the fluid resonances in the global S-matrix ; they can be expressed only as functions of the scattered scalar and vector potential coefficients involved in the tangential stress equation. The asymptotic behaviour of the fluid resonance parameters ( frequency and width) and the mixing angles are analyzed . The relation between the global S-matrix eigenvalues and the resonant scattering matrix eigenvalues is also provided.

Corinth, G.

• Das FREYSTEDT’sche Tonfrequenzspektrometer (1935) - ein Markstein der elektroakustischen Messtechnik. Ein Bericht zu Funktion und Restaurierung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  G. Corinth
[A]

Gegenüber zeitaufwendigen mechanischen, optischen und graphisch-mathematischen Methoden brachte die Elektrotechnik neue Möglichkeiten der Schallanalyse. Filterschaltungen können einzelne Frequenzen und Frequenzbereiche hervorheben oder unterdrücken. Das Suchtonverfahren ermöglicht höchste Auflösungen bei konstanter Absolutbandbreite, allerdings auf Kosten der Analysiergeschwindigkeit. Einem Mehrkanal-Schleifenoszillographen vorgeschaltete Durchlassfilter ermöglichen die parallele Registrierung mehrerer Frequenzbereiche, eine laufende visuelle Beurteilung ist aber problematisch. E. FREYSTEDT (Zentrallabor Siemens & Halske) verbesserte dieses Verfahren im Jahre 1934 durch 27 eingangsseitig parallelgeschaltete Terzfilter aus dem Hörfrequenzbereich von 30 bis 18.000 Hz (Analyse mit konstanter Relativbandbreite), deren Ausgangssignale nach Gleichrichtung und Kurzzeitspeicherung in Ladekondensatoren durch ein motorisch angetriebenes Schaltwerk laufend abgetastet und den Vertikalablenkplatten einer Kathodenstrahlröhre zugeführt werden. Synchron wird an die Horizontal-Ablenkplatten eine entsprechend gestufte Gleichspannung angelegt. So entsteht das Abbild eines Linienspektrums. Jede Linie repräsentiert die Spitzenspannung des Frequenzbereiches einer Terz (unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Kondensatoren und Filter). Abhängig von der Abtastrate wird so ein laufend aktualisiertes Abbild des Spektrums erzeugt, dessen zeitlicher Verlauf kann zusätzlich registriert werden. Nach langer Suche wurde ein Originalgerät des Baujahres 1937 gefunden, das nach umfangreicher Restaurierung wieder voll betriebsfähig ist. Beschreibung und typische Anwendungen werden vorgestellt.

• Akustische Untersuchungen an der strengen Rekonstruktion einer gotischen Kleinorgel
  G. Corinth
[A]

Nach dem bekannten Genter Altargemälde der Brüder VAN EYCK (ca. 1432) wurde nach eingehenden photogrammetrischen und bildanalytischen Studien ein spielfähiges Instrument rekonstruiert. Die hohe Genauigkeit der bildlichen Darstellung ermöglichte die sichere Bestimmung von Disposition, Tonumfang und Pfeifenmensur sowie von Details der orgeltechnischen Herstellungsweise. Es ergab sich ein für die Gotik typisches ''Blockwerk'' mit Praestant und abschaltbarer Hintersatzmixtur, eine zeittypische Steilmensur, ein verhältnismäßig geringer Tonumfang und eine um eine Quarte nach oben verschobener Absolut-Tonhöhe und mit größter Wahrscheinlichkeit eine pythagoreische Stimmung. Die Vorstellung des fertigen Instruments in einer spätgotischen Kathedrale (Liebfrauenkirsche in Oppenheim) brachte ein völlig unerwartetes Klangerlebnis sowohl vom Charakter als auch vom Volumen, das relativ kleine Instrument konnte in dem sehr großen Raum überall einwandfrei gehört und beurteilt werden. Man konnte annehmen, dass u.a. der klangliche Unterschied von Bass und Diskant - bedingt durch die Steilmensur - und der laufende Wechsel zwischen ''reinen'' und ''unreinen'' Akkorden der pythagoreischen Stimmung zu dem Klangeindruck beiträgt. Elektroakustische Untersuchungen sollten dies messtechnisch erfassen. Oktav-, Terz- und Halbtonanalysen sowohl von Einschwingvorgängen als auch von stationären Einzeltönen und Akkorden usw. wurden gemacht, bemerkenswerte Ergebnisse ergab auch die Untersuchung zweier Pfeifen von gleicher Tonhöhe und Mensur, aber verschiedenem Material (Bleiguss bzw. Blei-Zinn-Halbschalentechnik).

Corteel, E.

• Perceptual Spatial Exploration of WFS Soundscapes
  O. Warusfel, E. Corteel and T. Caulkins
[A]

Wave field synthesis (WFS) provides an accurate reproduction of a sound field over an extended listening area. Depending on the position of the virtual source, the wave front exhibits a given curvature and the listener can experience the continuous update of auditory localisation cues while wandering around the soundfield. Another possibility of WFS is to take into account the radiation properties of the simulated sound source in order to shape the sound field and its interactions with the reproduction room. These properties allow new listening conditions where the listener may navigate in the sound scene with consistent acoustical cues variations. This calls for new methods for spatial perception investigation where auditory perception must be integrated into a multisensorial frame. Especially, the congruence of auditory cues variations with idiothetic cues elicits the perception of the auditory spatial perspective. The study is illustrated with tests dedicated to the monitoring and perceptual assessment of sound scenes created in a WFS installation. In a first experiment, we study the necessity for maintaining independently the monitoring of the distance of sound objects through the conventional direct to reverberant ratio and through the WFS specific wave curvature control. In a second part, we study the influence of the interaction between the sound field generated by the WFS system and the reproduction room. This interaction is analysed with regard to the consistency between the resulting room effect and the actual acoustical properties of the reproduction room.

• Objective and subjective comparison of electrodynamic and MAP loudspeakers for Wave Field Synthesis [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  E. Corteel, K.-V. N'Guyen, O. Warusfel, T. Caulkins and R. Pellegrini
[A]

Wave Field Synthesis (WFS) is a multichannel sound rendering technique that allows for the synthesis of physical properties of sound fields within an extended listening area. It relies on a large number of closely spaced loudspeakers forming one or several linear arrays. Practical implementation of WFS requires simplifications to the underlying physical principles (Kirchhoff- Helmholtz and Rayleigh integrals). Real loudspeakers radiation characteristics may also contribute to alter the synthesized sound field compared to the target one. The perceptual impact of these inaccuracies relates to the more general problem of transparency of the sound rendering medium.

Two types of loudspeakers are nowadays used for WFS: array-mounted electrodynamic loudspeakers, and Multi-Actuator Panels (MAP).

The goal of this paper is to compare, at an objective and a subjective level, the transparency of Wave Field Synthesis rendering using electrodynamic or MAP loudspeakers. In a first section, the radiation properties (directivity, spatial coherence) of both electrodynamic and MAP loudspeakers are shown. Since MAP loudspeakers rely on Distributed Mode Loudspeaker (DML) technology, they exhibit a ''diffuse'' behavior (reduced spatial coherence), especially at high frequency. In a second section, diffuse filtering for WFS is introduced. It is meant as a way to replicate the diffuse properties of MAP on electrodynamic loudspeakers so as to validate their potential benefit on transparency. In a third section, objective criteria are proposed. This objective analysis is finally completed with two subjective listening experiments.

• Wave field synthesis rendering with increased aliasing frequency [DAGA 2008 (Dresden)]
  E. Corteel, R. Pellegrini and C. Kuhn-Rahloff
[A]

Wave Field Synthesis (WFS) is a physically based sound reproduction technique. A fundamental limitation of WFS is that synthesis only remains accurate up to a corner frequency, referred to as the spatial aliasing frequency. This paper addresses techniques to increase the aliasing frequency of WFS reproduction in a preferred listening area. Frequency and position dependant driving functions for the loudspeakers are defined and new formulations of the spatial aliasing frequency are proposed. It is shown that in restricting the listening zone of WFS the aliasing frequency can significantly increased. Applications in the domain of simulation environments and home entertainment are discussed.

Cosandey, L.

• Stand der Strassenlärmsanierung in der Schweiz [DAGA 2008 (Dresden)]
  T. Meloni, L. Cosandey, K. Ingold, N. Lüthi-Freuler and H. Pestalozzi
[A]

Im Jahre 2006 wurde erstmals eine umfassende Erhebung zum Stand der Lärmsanierung aller Strassen in der Schweiz durchgeführt. Erfasst wurden dabei die Kosten der bis heute abgeschlossenen (rund 1 Mrd. Schweizer Franken) und der verbleibenden Sanierungen und Schallschutzmassnahmen (rund 3 Mrd. Schweizer Franken). Neben den Kosten werden auch die Verteilung auf die verschiedenen Massnahmentypen sowie die Schutzwirkung auf die Bevölkerung dargestellt. Neben dem finanziellen Mittelbedarf für die fristgerechte Sanierung der Schweizer Strassen werden auch dringlich einzuleitende Massnahmen zur Bekämpfung des Lärms an der Quelle aufgezeigt.

Coste, O.

• Reduction of noise of railway steel bridges with tuned absorbers on rail [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Poisson and O. Coste
[A]

Even if all railway steel bridges are different, most of them produce more noise than a ballasted track. Located in populated area, steel bridges may generate annoyance for the population. Specific noise reduction solutions must be developed. A research program has been started by the French railway company SNCF for Réseau Ferré de France to deal with this problem. To understand phenomena responsible of noise, the vibroacoustic study is carried out on the whole frequency range from 5Hz to 5000KHz. The sound pressure level rises up around 40 Hz and 500 Hz. In this frequency band, the statistical energy analysis (SEA) approach is used to evaluate the efficiency of each noise reduction solution. Tuned absorbers seem to provide the same noise reduction as a sound barrier. Experiment on a test steel bridge are carried out to confirm this result. The SEA model will be presented in the paper and especially the diagnostic which leads to conclude that the rail is the more important noise source in high frequency bands. The principle of the tuned absorbers will be depicted too. The efficiency of this noise reduction solution will be discussed.

• Noise Source characterization on a TGV-Duplex running at up to 350 kph by means of a 2D acoustic array [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Alibert, F. Letourneaux, O. Coste and F. Poisson
[A]

Within the frame of an acoustic field test campaign organised by the SNCF on a TGV-Duplex running at up to 350 kph on a high speed line in France, some specific measurements were carried out to localise and characterize the main sources on the train which radiate noise in the environment : the implemented technique was an acoustic 2D array apparatus combined with a beamforming processing including dedopplerisation effect. Another objective was also to improve the measurement method itself, the SNCF 2D ''star shaped'' array, as most of the others conventional array devices, requiring several configuration of captors and therefore several train pass-bys to be able to analyse the whole frequency range of interest (200- 4000Hz). An alternative device was then tested at the same time to overcome this drawback : a 3 by 3 m array support, equipped with a set of 30 captors irregularly distributed. This paper proposes at first to describe and analyse the acoustic sources localised on the TGV-Duplex, and to give their relative strength as a function of the frequency and of the train speed. In a second part, the performances of the measurement method are investigated : thus, a comparison of results provided by the 2 array techniques tested is addressed ; some repeatability test and the influence of the post-processing parameters are also examined. Finally, the results confirm the capability of the acoustic array measurement method to localise and classify the noise sources on a train at high speed and furthermore that improvements of the measurement technique are possible.

Côté, N.

• Wie gut ist breitbandige Sprachübertragung wirklich? Ein Lagebericht zur Erweiterung des E-Modells [DAGA 2008 (Dresden)]
  S. Möller, N. Côté, M. Wältermann and A. Raake
[A]

Breitbandige Sprachübertragung ermöglicht gegenüber derjenigen im Standard-Telefonband (300-3400 Hz) eine bessere Sprachübertragungsqualität. Auf einer Gesamt-Qualitätsskala, die insbesondere in der Netzplanung Verwendung findet, wurde der Qualitätsvorsprung für das definierte Breitband 50-7000 Hz mit knapp 30% angegeben. Jedoch ist bislang noch völlig unklar, in welchen Situationen dieser Vorsprung tatsächlich besteht. So kann er durch niederbitratige Kodierverfahren oder andere Störungen zunichte gemacht werden, sodass breitbandige Sprachübertragung unter Umständen schlechter als eine ungestörte ISDN-Schmalbandübertragung ist. Auch ist nicht klar, ob noch größere Bandbreiten einen weiteren Qualitätszuwachs erlauben.

In diesem Beitrag soll zunächst versucht werden, den Qualitätsvorsprung breitbandiger Sprachübertragung auf einer Gesamt-Qualitätsskala zu verorten. Dabei werden verschiedene Einflussfaktoren beleuchtet: Kontrast zwischen breitbandiger und schmalbandiger Übertragung im direkten oder indirekten Vergleich innerhalb eines Versuches, Störungen schmalbandiger und breitbandiger Verbindungen durch Kodierer, sowie Bandbreiten-Qualitätsfaktoren, wie sie von Raake (2006) vorgestellt wurden. Für einzelnen dieser Faktoren werden Zahlenwerte sowie auditiv oder instrumentell basierte Verfahren zu ihrer Ableitung angegeben. Im Ausblick wird der Beitrag in Zusammenhang zu anderen Arbeiten auf diesem Gebiet gesetzt, die letztendlich die Entwicklung eines parametrischen Modells für breitbandige Sprachübertragung, ein sogenanntes Breitband-E-Modell, anstreben.

• Assessment of Different Loudness Models for Perceived Speech Quality [DAGA 2008 (Dresden)]
  N. Côté, V. Gautier-Turbin, S. Möller and A. Raake
[A]

Quality of transmitted speech is based on auditory perception and judgment processes. In a listening test, a subject compares the speech stimulus (i.e. the related auditory event) to an internal reference. This internal reference may be decomposed into several perceptual dimensions which correspond to attributes of the speech quality. The influence of loudness as an attribute of the speech intelligibility was well studied for eighty years [e.g. H. Fletcher]. However, modeling of loudness is still a topic under study. As a result, only few evidence exists on the impact of loudness on the overall quality of transmitted speech. To assess the quality of speech stimuli, auditory experiments are commonly carried out where stimuli are normalized to the same active speech level. This speech level is set to 79 dB SPL for a monaural presentation. After a brief description of loudness models amongst which the one used in the parametric quality prediction model ''E-model'' [ITU-T, Rec. G.107], we will describe the derivation of auditory loudness impairment factors (Ie,loud) based on results of an overall quality auditory experiment. Using several loudness models, we will compare the estimated loudness impairment factors to the auditorily derived ones, for narrow-band and wideband transmission scenarios.

• Speech quality of wide- and narrowband speech codecs: Object- and subject-oriented view [DAGA 2008 (Dresden)]
  A. Raake, S. Spors, H.-J. Maempel, T. Marszalek, S. Ciba and N. Côté
[A]

We describe an extensive auditory test series on the perceived quality of standardized (e.g. ITU-T Rec. G.722.2) and non-standardized speech coders (e.g. linear PCM) under different network conditions. This research consists of an object- and a subject-oriented part:

In the object-oriented part, we have addressed the impact of technical factors on perceived speech quality. In the listening test series, speech quality was assessed under a variety of degradation types such as coding under background noise, packet loss, and narrowband and wideband codec-tandeming conditions. The test results are discussed in the light of existing and new approaches to parametric quality prediction, such as the existing ideas for a wideband-E-model.

In the subject-oriented part, we have investigated the impact of subject-related factors on speech quality. To do so, we have recruited our test subjects from a wide range of different user and age groups. In addition to subjective quality ratings, we have collected subject-related information on the subjects' experience with technology and their social background, and have investigated their hearing capabilities.

The relative importance of the different technological and social factors is discussed as well as the implications for predicting the speech quality of wideband speech services.

Cottingham, J.

• Der Einfluß der Becherlänge bei Orgelpfeifen mit Durchschlagzungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Braasch, C. Ahrens, J. Cottingham and T.D. Rossing
[A]

In einem Hörversuch wurde der Einfluß von interauralen Zeit- und Pegeldifferenzen bei der Lokalisationsunschärfe bestimmt. Der Testschall (weißes Rauschen, 20 ms-cos Rampe, 200-14000 Hz, 200 ms Tondauer) wurde über einem Kopfhörer dargeboten. Drei Außenohrkataloge wurden verwendet (Auflösung in der Horizontalebene jeweils 1):bei einem wurde die Phase bei 0 Azimut festgehalten, während der Betrag den gemessenen Richtungen entsprach, bei dem zweiten Katalog wurde hingegen der Betrag bei 0 Azimut festgehalten und die Phase variiert, der dritte Außenohrkatalog wurde nicht manipuliert. In einem adaptiven Experiment mußte die Versuchsperson bestimmen, ob sie den Testschall links oder rechts ausgelenkt wahrgenommen hatte. Folgende Schwellen wurden hierbei ermittelt: 1, Laufzeit- und Pegeldifferenzen; 2, nur Laufzeitdifferenzen; 3.5, nur Pegeldifferenzen. In einer weiteren Testsituation, in der zusätzlich ein Maskierer (500 ms weißes Rauschen) dargeboten wurde, erhöhten sich die Schwellen: 3, Laufzeit- und Pegeldifferenzen; 3.5, nur Laufzeitdifferenzen; 5, nur Pegeldifferenzen.

Coulouvrat, F.

• Numerical Simulation of Sonic Boom [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Coulouvrat
[A]

A review of sonic boom modeling and numerical simulation is presented, illustrated by outputs of the new software BANGV. Attention is drawn on recent advances in sonic boom modeling. Coupling between CFD and atmospherical propagation shows how to supersede the use of Whitham's function. The influence of meteorological variability outlines the lateral behaviour of sonic boom in an upward or downward refracting atmosphere. The rise time as influenced by molecular relaxation is modeled by a shock structure analysis, which emphasizes a critical value of the shock amplitude related to nitrogen relaxation. Penetration of sonic boom into the shadow zone is shown to be influenced by effective sound speed gradient, and, in the vicinity of the cut-off, by the ground impedance. Focusing associated to large scale manoeuvers (acceleration, turns) is modeled by the transsonic nonlinear Tricomi equation. The question of sonic boom minimization will finally be briefly discussed. [Work supported by Airbus France SAS, Ministère de la Recherche and Commission Européenne - contract SOBER G4RD-CT-2000-00398].

• Focusing of sonic boom at caustics induced by flight manoeuvres [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  R. Marchiano, F. Coulouvrat and J.-L. Thomas
[A]

A future civil supersonic aircraft faces the formidable challenge to overcome the key environmental issue of reducing sonic boom. The most intense one results from its focusing on caustics (fold or cusp) produced by aircraft maneuvers like transonic acceleration or turns. The classical modeling consists in introducing diffraction and local nonlinearities around the caustics. The pressure field is then governed by the nonlinear Tricomi equation for the fold caustic, and by the Khokhlov-Zabolotskaya equation for the cusp caustic. These two equations have been solved numerically recently. In order to confirm the theory and validate the numerical codes, experiments are necessary. An experimental set-up has been built to scale the focusing of sonic boom at 1:100 000 with ultrasonic shock waves in a water tank instead of sonic boom in air. The field pattern specific of caustics is synthesized by a large piezo-electric array using the inverse filter technique. In the vicinity of the caustic, the acoustic field is measured and compared favourably with the numerical simulations.

'This investigation has been carried out under 'SOBER' a contract awarded by the European Commission, contract number G4RD-CT-2000-00398 and with financial support of french ministery of research.'

Courjal, A.

• Combining Finite Element and SEA Approach in Vibroacoustic Analysis [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  G. Borello, A. Courjal and R. NGuyen
[A]

Statistical Energy Analysis (SEA) is a powerful approach for predicting vibracoustic trends in the high frequency domain. This method is nevertheless limited by the extensive use of analytical representation for computing SEA parameters and fails to provide accurate results when structural complexity increases (car bodies, stiffer parts of structures...). Finite Element modelling (FE) can be involved in the predicting SEA scheme to provide more realistic SEA parameters. Using inverse SEA techniques applied to FE forced solutions, SEA model can be built from FE data and provide accurate models for structure borne sound. This virtual SEA methodology will be demonstrated on examples taken for automotive and aerospace industries.

Cousin, P.

• 2nd Speech Quality Test Event for Voice over IP [DAGA 2003 (Aachen)]
  F. Kettler, H.W. Gierlich, F. Rosenberger, H. Klaus, J. Berger, O. Eisfeldt, P. Cousin and J.-L. Freisse
[A]

Kfz-Freisprecheinrichtungen werden vermehrt mit Sprachsteuerung ausgestattet. Die Vorteile sind eindeutig, weder zum Telefonieren selbst, noch zur Rufannahme, Telefonnummerneingabe oder der Auswahl von Namen aus dem gespeicherten Telefonbuch ist der Fahrer gezwungen, die Hände vom Lenkrad zu nehmen. Spracherkennungssysteme reagieren sehr empfindlich auf die Charakteristik der gesprochenen Wörter. Die Sprechcharakteristik wird wesentlich durch das Fahrzeuginnengeräusch bestimmt, allgemein als Lombard-Effekt bezeichnet: Durch die veränderte Eigenwahrnehmung in störschallerfüllter Umgebung ändert sich die Sprechweise. Dieser Effekt sollte für die Optimierung und den Test von Spracherkennungssystemen im verwendeten Sprachmaterial berücksichtigt werden. In diesem Beitrag wird ein Aufnahmeszenario dargestellt in dem Testmaterial realitätsnah generiert werden kann. An ausgewählten Beispielen wird das generierte Sprachmaterial vorgestellt.

• 3rd ETSI Speech Quality Test Event for VoIP Equipment [DAGA 2005 (München)]
  F. Kettler, F. Rosenberger, H.W. Gierlich, S. Völl and P. Cousin
[A]

ETSI, the European Telecommunication Standards Institute together with HEAD acoustics as test lab organized the 3rd Speech Quality Test Event for VoIP-Equipment this year. These single vendor tests continued the success of the 1st and 2nd SQTE, carried out in 2000 and 2002. Due to the high interest of the VoIP community, especially equipment manufacturers and network administrations in these kinds of tests, the event was organized as a ''twin'' event in June 2004 in Europe and September 2004 in the US. Both, VoIP gateway manufacturers and VoIP terminal manufacturers participated in this anonymous test. The results are anonymously compared providing a benchmark of current implementations. The comparison of results to the previous Test Events provides an interesting view about the speech quality development.

This presentation discusses some results and gives an overview about the current speech quality on this market. For background information the measurement methods used during this test event are briefly introduced.

Cremers, L.

• Zur Anwendung akustischer Übertragungsfunktionen bei der Berechung von Schallfeldern mit der Boundary-Elemente-Methode [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  O. Zaleski, L. Cremers and O. von Estorff
[A]

Bei der Entwicklung von technischen Systemen unter dynamischer Belastung kommt der rechnerischen Vorhersage des akustischen Abstrahlverhaltens eine besondere Bedeutung zu. Die für die Behandlung derartiger Fragestellungen prinzipiell gut geeigneten Berechnungsverfahren, wie z.B. die Boundary-Elemente-Methode (BEM), werden jedoch oft nicht eingesetzt, da deren Verbrauch an Ressourcen eine wirtschaftliche Untersuchung komplexer Systeme kaum zulässt. In zahlreichen Untersuchungen werden daher Anstrengungen unternommen, die konventionell formulierte BEM um neue Ansätze so zu ergänzen, dass der Arbeitsspeicher und die Berechnungszeit reduziert werden können. Eine interessante Möglichkeit, die Simulation zu beschleunigen, sind Akustische Trans-fervektoren (ATV). Hierbei handelt es sich um frequenzabhängige Übertragungsfunktio-nen, die einen Zusammenhang zwischen oberflächennormalen Verschiebungen (bzw. Geschwindigkeiten oder Beschleunigungen) einer schallabstrahlenden Struktur und dem Schalldruck in einem Feldpunkt darstellen. Unter Einhaltung der Form und der Eigenschaften des betrachteten Fluidgebietes in einem Modell mit gegebener Lage der Feldpunkte und konstanten akustischen Randbedingungen, erlauben einmal berechnete ATV, Schalldrücke für eine beliebige Verteilung der Oberflächenschnelle sehr effizient zu ermitteln. In diesem Beitrag wird die Formulierung der akustischen Transfervektoren vorgestellt und Möglichkeiten ihrer Anwendung anhand von praxisnahen numerischen Beispielen aufgezeigt. Es wird deutlich, dass mit Hilfe von ATV komplexe Sätze mit Eingangsdaten (z.B. Wasserfalldiagramme einzelner Motorkomponenten) wirtschaftlich verarbeitet werden können. Darüber hinaus wird auf den Einsatz der ATV bei der Gestaltoptimierung schallabstrahlender Strukturen näher eingegangen.

• Ansätze zur Berechnung von Strömungsgeräuschen für industrielle Anwendungen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  Z. El Hachemi, P. van Ransbeeck, L. Cremers, E. Brechlin and F. Tremblay
[A]

Die Berechnung von Schallfeldern mit Hilfe von Randelemente und Finite Elemente Methoden hat sich mittlerweile als Standardwerkzeug bei der Entwicklung geräuscharmer Produkte bewährt. Bisher sind diese Verfahren zumeist auf den Fall ruhender oder mit gleichförmiger Geschwindigkeit strömender Fluide beschränkt. Viele industrielle Anwendungen im Automobilbau sowie der Luft- und Raumfahrt erfordern jedoch auch die Berechnung der Schallentstehung durch instationäre und turbulente Strömungen. Bestehende Ansätze auf der Basis einer direkten Lösung der instationären Navier-Stokes Gleichungen im Zeitbereich sind aufgrund der hohen Rechenzeiten und der ungenügenden Genauigkeit in der Regel auf die Bereiche niedriger und mittlerer Reynoldszahlen beschränkt. Im Vortrag werden vielversprechende Ansätze für die Berechnung von Strömungsgeräuschen vorgestellt, die auf einer Kombination bestehender Verfahren der numerischen Fluiddynamik und der numerischen Akustik basieren. Diese Ansätze beruhen auf der sog. ''akustischen Analogie'' von Lighthill und Ffowcs Williams-Hawkings, bei der einzelne Terme der Navier-Stokes Gleichungen als akustische Quellen (Monopole, Dipole, Quadrupole) betrachtet werden, die im Inneren des Schallfelds sowie auf dem Rand verteilt sind. Im Gegensatz zu den bisherigen auf dieser Analogie aufbauenden Verfahren, die nur Näherungslösungen für den Schalldruck im Fernfeld liefern, können mit diesen Ansätzen sowohl die Nah- und Fernfelder von strömungsakustischen Quellen als auch die Schallstreuung an festen Oberflächen berechnet werden. Im Vortrag werden neben den grundlegenden theoretischen Zusammenhängen die Ergebnisse von Testrechnungen sowie Ansätze zur Integration dieser Verfahren in das Softwarepaket Sysnoise vorgestellt.

Cremezi-Charlet, C.

• Study of various situations of dominance of combined noise sources (road and railway) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  E. Walker, M. Raimbault, C. Lavandier and C. Cremezi-Charlet
[A]

Previous studies on the evaluation of combined noise sources show that it is useful to distinguish various classes of dominance, according to a difference 5 dB between the levels of each source (road or rail). In order to improve the evaluation of these situations, several classes of dominance were compared according to the characteristics of their temporal criteria for various periods of the day (graph of LAeq time pattern and several calculated acoustic indices). The analyses confirm that the situations of combined noise sources are characterized in various ways depending on their exposure to the noise, since classes of dominance are not only shaped by the difference in sound level (LAeq) but also by features related to the sound signal itself, such as the outline, the kind, the duration and the level of emergences. The dominance of railway and road noise are thus fairly determined by this characteristics. On the other hand, the situations with no dominance have different sub-classes according to the position of the roadway and the railway facing the building. The analysis of these situations is then similar either to the dominance of railway or road, depending on the various cases of positioning studied. These results consequently demonstrate the limits of usual physical descriptors to distinguish various situations of combined noise sources.

• New indicators for time patterns of combined noise sources (road and railway) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Raimbault, E. Walker, C. Lavandier and C. Cremezi-Charlet
[A]

Previous studies on combined noise sources show an ambiguity in the evaluation of the temporal characteristics of road traffic noise (continuous but also discontinuous for short periods) versus railway noise (short, abrupt but also recurring for a long period). To pursue this issue further, listening tests were carried out in a semi-anechoic room. Sound stimuli were shaped mixing noises of trains (high speed train, regional and suburban trains, freight) with various road traffic types (with or without truck presence). Both measurements and investigations show that temporal features are more marked in distinguishing train noises. The assessment of railway noise is characterized by the identification of a noise source, related to specific time patterns, whereas road traffic noise is mainly described through expressions related to space. The recognition or not of truck presence is then a second criterion for characterising various categories of traffic. In the same time, the study of acoustic descriptors reveals the inadequacy of the usual codings of noise sources, based on the analysis of the LAeq time pattern. In view of these results, new temporal indicators are needed to describe each phenomenon respectively. However, analysis of the judgements of the time patterns shows variations between subjects, which are problematic for shaping annoyance indicators.

Crouse, B.

• Untersuchung der Kopplungseffekte Innenraum-Kofferraum beim Schiebedachwummern an Hand eines SAE-Modells [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  R. Blumrich, B. Crouse, D. Freed, A. Hazir and G. Balasubramanian
[A]

Das Schiebedachwummern ist bei Pkw ein starker Effekt mit zum Teil erheblicher Minderung des Insassenkomforts. Hierbei wird die Luftmasse im Innenraum des Pkw durch die Überströmung der Öffnung zu Schwingungen angeregt und bei passender Geschwindigkeit in Resonanz gebracht. Die Kopplung des Innenraums mit dem Kofferraum hat einen Einfluss auf diesen Effekt. Zum besseren Verständnis dieses Einflusses und für die richtige Simulation des Wummerns sind mit einem SAE-Fahrzeugmodells mit Schiebedachöffnung und Hohlraum in verschiedenen Konfigurationen experimentelle Untersuchungen durchgeführt worden, begleitet durch entsprechende Simulationen. Die Trennwand zwischen Innenraum und Kofferraum wurde u. A. in starrer Ausführung mit und ohne definierte Verbindungsluftkanäle und als flexible Wand eingesetzt. Hiermit konnten Kopplungseffekte über Luft und über die Trennwand untersucht werden. Es werden die Ergebnisse dieser Untersuchungen und Vergleiche zwischen Experiment und Simulation gezeigt.

Crouzet, F.

• Validation of Engineering Methods for Calculating Acoustical Diffraction by Screens [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Junker and F. Crouzet
[A]

EDF has been developing methodologies and tools for measuring and calculating the noise impact of its installations. The study of the noise impact of an industrial installation cannot be achieved by using complex propagation models. The use of engineering simplified models is unavoidable. According to the recent hardening of European noise policy, the simplified calculation models have to be more and more accurate. New simplified models are going to be proposed by European work groups. In this context, EDF wants to take an active part into the validation of these kinds of models. Industrial noise often deals with real 3D diffraction problems on quite hard ground with tonal sources which leads to strong interference patterns. Usual simplified methods (ISO, NMPB, ...) are often based on the calculation of the difference between the direct and the diffracted path lengths. The following paper presents the results of a comparison between such a simplified model and a 3D code based on Linearized Euler Equations used for calculating acoustical diffraction by a cubic screen.

Crouzet, O.

• Cross-Frequency Temporal Envelope Correlation in Complex Auditory Signals: Preliminary Investigations [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  O. Crouzet and W. Ainsworth
[A]

It is well known that long-term temporal envelope information is crucial to the identification of speech in quiet. The present investigation aims at considering its influence for the processing of auditory mixtures. The cross-frequency correlation of temporal envelope modulation was computed on a subset of the 'TI-Digits' database within various amplitude-modulation channels (0-4Hz, 4-8Hz, 8-16Hz, 16-32Hz, 32-64Hz) after passing them through an 8-channel FIR filterbank. It is shown that, whichever amplitude-modulation channel is considered, the envelope of speech signals is highly correlated between spectral channels, especially when they are close to one another. In order to investigate the likely influence of temporal modulation in the processing of degraded speech, a behavioral experiment is presented in which participants had to identify digit sequences that were previously passed through a signal processing algorithm. This algorithm is aimed at removing various levels of the temporal information available in the speech signals while keeping their fine spectral structure intact. Mixtures of these processed speech signals with either steady-state or amplituded-modulated noise signals were presented for identification. Interestingly enough, while the processing of speech signals was easier in modulated than in steady-state noise when long-term temporal information was available, the reverse occurred when temporal modulations were highly filtered. Processing speech with few temporal envelope information led to better performance in steady-state than in amplitude-modulated noise. The implications of this observation for the understanding of speech perception processes in adverse environments are discussed.

Cruzado, C.G.M.

• Akustische Impedanzmessungen an ohrnahen Schallwandlern [DAGA 2002 (Bochum)]
  J.K. Kleber and C.G.M. Cruzado
[A]

Bei der binauralen Darbietung von Schallereignissen sind deutliche Qualitätsunterschiede zwischen Abhöreinrichtungen mit Kopfhörern und mit übersprechkompensierten Lautsprecheranordnungen zu verzeichnen. Als Grund hierfür wird neben einer ungenügenden Entzerrung oder Unterschiede in der Knochenleitung die von außen wirkende akustische Belastung des Ohres vermutet. Zur Klärung der Auswirkung der akustischen Belastung wird die akustische Impedanz des ohrnahen Schallwandlers mit Ergebnissen von Hörversuchen korreliert. Hierzu wurde eine Reihenuntersuchung von Kopfhörern mit einem Impedanzrohr und der 2-Mikrofon-Methode durchgeführt, deren Ergebnisse hier vorgestellt werden. Diese Ergebnisse werden mit Hörversuchen zu den Parametern Richtung, Entfernung und Im-Kopf-Lokalisation verglichen.

Csonka, I.

• Reflexionsmuster im Fahrzeuginnenraum und deren Einfluss bei Audiowiedergabe [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  C. Täsch, I. Csonka and H. Pastillé
[A]

Es ist bekannt, dass die komplexen Reflexionsmuster in der Fahrzeugkabine maßgeblich die Qualität des wahrgenommenen Klanges beeinflussen. Die raumakustische Situation im Automobil soll deshalb speziell im Hinblick auf die Audiowiedergabe des Soundsystems untersucht werden. Hierzu werden die Übertragungsfunktionen zwischen dem Audiosystem und den Kopfpositionen der Insassen mittels Impulsantwortmessungen bestimmt und analysiert. Des Weiteren wird die Schallausbreitung mit Hilfe der geometrischen Raumakustik untersucht. Hierbei werden Erkenntnisse über die Einfallsrichtung sowohl der direkten als auch der indirekten Schallereignisse auf die Hörposition gewonnen. Da in die Auswertung auch psychoakustische Überlegungen einfließen, kann eine Aussage über den Beitrag der Reflexionen hinsichtlich der akustischen Wahrnehmung getroffen werden.

Cugnet, M.-F.

• Computation of ultrasonic waves reflected by an immersed solid interface [DAGA 2008 (Dresden)]
  L. Bossy, M.-F. Cugnet, E. Bossy and D. Cassereau
[A]

In this paper, we propose a numerical evaluation of the different contributions that appear when a spherical wave is reflected by an immersed solid material. In such case, it is well known that we can first observe the specular reflection. In addition to this standard contribution, we can also observe head waves corresponding to the longitudinal and transverse waves generated in the solid, and also the so-called leaky Rayleigh wave that generalizes the Rayleigh wave in a semi-infinite free solid medium to the case of an immersed interface. At the Rayleigh angle, a distortion of the reflected wavefront appears, that corresponds to a fast variation of the reflection coefficient with respect to the plane wave incidence angle. We compare different numerical approaches, including semi-analytic methods (high-frequency approximation coupled to ray modeling approach) and implicit methods (finite elements and/or finite differences scheme). These different approaches have their own advantages and inconvenients, and domains of applicability. It is shown how they can also be complementary to understand the physical phenomenon that occurs during the reflection of a pulse by an immersed interface. The plane and curved geometries will be analyzed from these different points of view.

Curdes, Y.

• Schwingungsmessungen am menschlichen Schädel [DAGA 2002 (Bochum)]
  Y. Curdes, H. Taschke and P. Hachmann
[A]

Mit Hilfe der im Vortrag vorgestellten Schwingungsmessungen wird ein Finite-Elemente-Modell des menschlichen Schädels verifiziert, das zur möglichst genauen Reproduktion der Schwingungsformen des Schädels und zur Untersuchung der beim Hören wirksamen Knochenschallanteile dient. Die Messungen ermöglichen zum einen die Überprüfung der Vorhersagen des Modells und zum anderen die Modifizierung der Materialparameter. Die Vibrationen des Schädels werden an definierten Punkten mit einem Scanning-Laser-Vibrometer berührungslos bestimmt. Mit Hilfe der verwendeten Scanning-Einheit ist es möglich, Flächen mit einer definierten Messpunktdichte abzutasten, so dass flächenhafte Schwingungen erfasst werden können. Dafür wurde ein Programm entwickelt, das den gesamten Ablauf einer Schwingungsmessung, einschließlich Anregung und Weiterverarbeitung der Messergebnisse, steuert. Im Vortrag wird der Aufbau und die Funktionsweise des Messsystems erläutert und die Ergebnisse von Schwingungsmessungen an einem mit weissem Rauschen angeregten menschlichen Schädel vorgestellt. Die Messergebnisse wurden derart weiterverarbeitet, daß die Schwingungsformen der einzelnen Schädelseiten als Animation präsentiert werden können. Damit die simulierten und gemessenen Ergebnisse besser miteinander verglichen werden können, ist es sinnvoll, wenn die Verteilung der Messpunkte auf dem Schädel mit der Anordnung der Knotenpunkte im Finite-Elemente-Netz des Modells übereinstimmt. Daher wird im Vortrag ein Verfahren beschrieben, das die dreidimensionalen Knotenpunktkoordinaten so in das zweidimensionale Koordinatensystem des Laser-Vibrometers abbildet, dass das Finite-Elemente-Netz direkt auf den Schädel projiziert wird.

• Knochenschall – Schwingungsformen des menschlichen Schädels [DAGA 2002 (Bochum)]
  H. Taschke and Y. Curdes
[A]

Unter dem Begriff Knochenschallleitung werden all jene Vorgänge zusammengefasst, bei denen Schwingungen der Bestandteile des Kopfes auf das Gehör übertragen werden. Aufgrund der komplexen Verkopplung des Hörorgans mit dem umliegenden Gewebe existieren verschiedene, durchaus sehr unterschiedliche Theorien zur Übertragung von Knochenschall. Sie unterscheiden sich u.a. dadurch, welche Schwingungsformen das Felsenbein zeigt, der Teil des Schädels, in den das Gehör eingebettet ist. Wie diese Schwingungen genau aussehen, ist bisher noch weitgehend unklar. Im Vortrag werden Ergebnisse einer Finite-Elemente-Studie zu den Schwingungsformen des menschlichen Schädels vorgestellt. Das zugrundeliegende Finite-Elemente-Modell beruht auf einer recht genauen Reproduktion der Schädelgeometrie und der Materialparameter auf der Basis von CT-Daten. Die Materialeigenschaften wurden mit Hilfe von Messungen an trockenen Schädeln sowie an frischen Felsenbeinpräparaten optimiert. Der Vortrag behandelt die möglichen Schwingungsmuster der knöchernen Schädelbestandteile sowie den Einfluss von Gehirn und anderem Gewebe. Neben Modellvorhersagen von Moden und Übertragungsverhalten werden Messergebnisse vorgestellt, die mit Hilfe der Scanning-Laser-Vibrometrie gewonnen wurden. Eine wichtige Frage ist, ob und wo im Felsenbein im akustisch relevanten Frequenzbereich Strukturschwingungen auftreten können. Insbesondere eine mögliche Verformung der sehr harten, knöchernen Schale der Cochlea ist hierbei von Interesse, aber auch die Schwingungen des Gehörgangs und der Mittelohrhöhlen. Im Vortrag wird auf diese Fragen eingegangen.

• Finite-Elemente-Studie der Basilarmembran [DAGA 2003 (Aachen)]
  H. Taschke, H. Hudde and Y. Curdes
[A]

Für die Entwicklung eines FE-Modells der Cochlea ist es notwendig, neben der Geometrie auch die mechanischen Parameter genügend genau nachzubilden. Mit Ausnahme der Basilarmembran und des Cortiorgans ist hierüber aus der Literatur nur wenig bekannt. Insbesondere fehlen genauere Angaben zu den Formen und Eigenschaften des basalen und apicalen Abschlusses der Cochlea, z.B. bzgl. des Verlaufes des Ligamentum spirale an diesen Stellen. Da somit keine Daten für einen Abgleich der Modellparameter vorhanden sind, muss zunächst untersucht werden, ob und inwieweit Änderungen der Abschlüsse überhaupt Einfluss auf die Schwingungen der cochleären Trennwand haben. Das verwendete Cochleamodell ist linear und passiv. Die Basilar- und die Reissnermembran werden durch einfache Schalenelemente repräsentiert. Das Cortiorgan wird nicht berücksichtigt. Die Basilarmembran ist nach der Ort-Frequenz-Zugehörigkeit der natürlichen Cochlea abgestimmt, so dass das Modell die Ausbreitung einer Wanderwelle beschreibt, die in erster Näherung der natürlichen Schwingung für hohe Pegel entspricht. Um zu untersuchen, inwiefern Änderungen der Eigenschaften und Formen der Abschlüsse Einfluss auf die Druckverteilung in den Skalen oder die Basilarmembranschwingungen haben, wurden an Basis und Apex die Materialparameter der dortigen Elemente (Nachgiebigkeiten / Dämpfung) variiert. Es wurden sowohl Luft- als auch Knochenschallanregungen simuliert. Der passive Einfluss des Mittel- und Außenohres auf die Schwingungsformen bei Knochenschallanregung wird mit Hilfe einer dreidimensionalen mechanischen Abschlussimpedanz am ovalen Fenster berücksichtigt. Aufgrund der gewählten Modellierungstiefe gelten die Ergebnisse zunächst nur für das betrachtete Modell.

• Modelling the Dynamic Behaviour of the Human Middle Ear Using the Finite Element Method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  Y. Curdes, H. Hudde and H. Taschke
[A]

In the talk a finite-element model of the human middle ear will be presented. This model is based on the results and properties of a three-dimensional circuit-model of the middle ear from Weistenhöfer which is a further development of the one-dimensional model from Hudde and Engel. In contrast to such mathematical methods, the application of the finite-element method enables the representation of the anatomy of the middle ear. Furthermore it offers a wider field of application like, e.g. static analyses. A geometric model of the middle ear was constructed in a computer-aided design environment, using tomograms of temporal bones and silhouettes from ossicles. The model is embedded in an existing model of the outer and inner ear developed by Taschke. It consists of the tympanic membrane, the ossicular chain including joints, ligaments (anterior malleal ligament, posterior incudal ligament, and annular ligament), tendons (tensor tympani tendon and stapedial tendon), and the tympanic cavity. The unknown mechanical parameters of the components of the middle ear were mainly determined from the geometry dependant properties of the three-dimensional circuit model. For this purpose special, self-programmable elements were used for the joints and the anterior malleal and posterior incudal ligament. To confirm the validity of the model, the motion of the ossicles obtained with this model was compared and adjusted to the results of the circuit models and measurement data. The development of the model and the simulation results of the dynamic behaviour of the middle ear will be presented and discussed.

• Schwingungsformen der menschlichen Ossikelkette bei Knochenschallanregung [DAGA 2005 (München)]
  Y. Curdes, H. Taschke and H. Hudde
[A]

Mit dem Bochumer Finite-Elemente-Modell BOHEAR (BOchum Head and EAR), das einen menschlichen Kopf inklusive des peripheren Hörorgans nachbildet, können verschiedene Fragestellungen zu den Mechanismen der Luft- und Knochenschallleitung bearbeitet werden. Bei den Untersuchungen zur Knochenschallleitung werden die Außen-, Mittel- und Innenohrkomponente separat betrachtet und berechnet. So ist es möglich, den Einfluss der einzelnen Komponenten auf das Schwingungsverhalten der Ossikelkette getrennt zu untersuchen. Im Gegensatz zu vielen in der Literatur dargestellten Messungen und Modellrechnungen werden die Betrachtungen unter realistischen Randbedingungen, d.h. mit Cochlea, (verformbarer) Paukenhöhle und Außenohr, durchgeführt. Die Anregung erfolgt über einen Druck auf der gesamten Schädeloberfläche bzw. durch punktuelle Kraftanregungen an Stirn und Schläfenbein (contra- und ipsilateral). Die sich daraus ergebenden Bewegungsformen der Mittelohrknöchelchen werden im Vortrag dargestellt, und ihr Einfluss auf die Gesamtknochenschallleitung für die einzelnen Anregungsfälle wird diskutiert. Dabei wird zwischen der Absolutbewegung und der Relativbewegung in Bezug auf das umliegende Gewebe unterschieden, da für die Wahrnehmung des Knochenschalls lediglich die Relativbewegung entscheidend ist. Im Vortrag werden beide Bewegungsformen für verschiedene Frequenzen anhand von Animationen miteinander verglichen und die Abhängigkeit der relativen Bewegung von der absoluten Bewegung diskutiert. Zusätzlich werden die an den Randpunkten des Trommelfells und der Stapesfußplatte sowie den Ansatzpunkten der Bänder und Muskeln an der Paukenhöhle auftretenden Bewegungen für die einzelnen Fälle vorgestellt.

Czolbe, C.

• Tonhaltigkeiten von Fahrgeräuschen moderner Schienenfahrzeuge des Nahverkehrs im Vergleich [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  D. Salz, C. Czolbe and M. Hecht
[A]

Die Tonhaltigkeit von Fahrgeräuschen bei Schienenfahrzeugen - insbesondere Anfahrten oder Bremsungen - lassen sich mittels vorhandener Verfahren nicht immer zufrieden stellend bestimmen. Insbesondere im Nahverkehr führen tonale Geräuschkomponenten oftmals zu erhöhten Belästigungen. Um die Tonhaltigkeit dieser Geräusche wahrnehmungsspezifisch zu erfassen, entwickelte die Autorin ein Verfahren zur Bewertung tonaler zeitvarianter Komponenten auf der Basis von Terzspektren. Dieses Verfahren hatte in Hörversuchen zu hervorragenden Ergebnissen geführt. Die subjektiven Tonhaltigkeitsurteile korrelieren sehr signifikant mit 0.890 zu der mittels des Terzspektren-Verfahrens bestimmten Tonhaltigkeit. Das Terzspektren-Verfahren wurde nun zur Bewertung der Tonhaltigkeit von Geräuschbeispielen moderner Schienenfahrzeuge des Nahverkehrs eingesetzt. An einigen Schienenfahrzeugtypen des Nahverkehrs wurden akustische Optimierungsmaßnahmen durchgeführt. Zum Einsatz kamen beispielsweise folgende Maßnahmen: Körperschallentdröhnung, Radschallabsorber und Schallschürzen im Drehgestellbereich. Damit ließen sich mit unter deutliche Verbesserungen des Vorbeifahrtpegels erzielen. Im Rahmen der akustischen Analyse wurden auch die Auswirkungen der Optimierungsmaßnahmen auf die Tonhaltigkeit der Geräusche untersucht. Die Tonhaltigkeiten dieser Geräusche werden nach dem Terzspektren-basierten Verfahren und nach bekannten Verfahren (beispielsweise nach DIN 45681) bestimmt. Sie weisen eine große Bandbreite auf. Nach DIN 45681 lassen sich Tonzuschläge von 0 bis 6dB bestimmen. Die Ergebnisse werden vergleichend gegenüber gestellt. Für einige Optimierungsmaßnahmen konnten Verminderungen der Tonhaltigkeit der Geräusche festgestellt werden. Das Terzspektren-Verfahren erweist sich als ein sehr gutes Verfahren zur Bewertung der Tonhaltigkeit von Schienenfahrzeuggeräuschen.

• Lärmminderungsmaßnahmen an drei Großdieselloks BlueTiger (BMU-Projekt) [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  C. Czolbe and M. Hecht
[A]

In diesem Projekt sollen an drei modernen Großdieselloks BlueTiger durch zusätzliche Umbaumaßnahmen gezeigt werden, dass mit relativ geringem Kostenaufwand auch im Bestand die anspruchsvollen Grenzwerte der TSI-Noise von 2006 eingehalten werden können. Das Projekt wird bei der HVLE Havelländische Eisenbahn realisiert und wird als Beitrag zur Umsetzung der EU-Umgebungslärmrichtlinie im Rahmen des Umweltinnovationsprogramms des Bundesumweltministeriums gefördert. Die TU Berlin hat neben Stillstandsmessungen zunächst Vorbeifahrtmessungen, insbesondere Langsamfahrten und Anfahrten unter Last durchgeführt, um die Ausgangssituation in den relevanten Betriebszuständen zu ermitteln. Die Grenzwerte der TSI-Noise werden lediglich durch den Betrieb des Kolbenkompressors zur Bereitstellung des Luftvorrats der Bremse überschritten, was bei erhöhtem Rangieraufkommen und in Gebieten mit hohem Steilstreckenanteil häufig der Fall ist. Der BlueTiger ist eine 126t schwere, sechsachsige Güterzuglok mit einem langsamlaufenden 2,5 MW Dieselmotor und elektrischer Traktion über sechs Fahrmotoren. Zur Kategorisierung der Quellen wurde die Schallintensität am stehenden und fahrenden Fahrzeug gemessen. So sind vor allem Lüfter und Hilfsaggregate für die Überschreitung der Grenzwerte verantwortlich, der Dieselmotor in Fahrzeugmitte ist gut schallgedämmt. Die hochfrequenten Schallanteile von Traktionslüfter und E-Bremse können durch Absorption und Dämmung gemindert werden. Somit sind als Maßnahmen eine luftdurchlässige absorbierende Verkleidung am Kühlerraum vorgesehen. Solche Absorberjalousien für den Anlagenbau in der Industrie müssen hierzu allerdings auf einen Einsatz an einer Lok entsprechende Anforderungen an Stabilität aufgrund vorherrschender Erschütterungen und spezieller Witterung erfüllen. Das Ansauggeräusch des Kolbenkompressors ist eher tieffrequent, so dass hier zusätzlich zur Dämmung mit Schalldämpfern gearbeitet wird. Verwendet werden kurzbauende Abgasschalldämpfer, die über Flexschläuche zwischen Luftfilter und Ansaugstutzen angebunden sind.

• Entdröhnung dickwandiger Strukturen in einer Anwendung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  C. Czolbe and M. Hecht
[A]

Im Hintergrund dieser Arbeit steht das Anfahrt- und Bremsgeräusch der Berliner S-Bahn, hervorgerufen durch die Ansteuerung der Fahrmotoren und deren harte Anbindung die jeweiligen Triebdrehgestelle. Aus Voruntersuchungen konnte der Drehgestellrahmen als eine der Hauptschallquellen nachgewiesen werden und mittels experimentell angebrachter Entdröhnung bereits erfolgreich schallgemindert werden. Diese Maßnahme sollte nun technisch optimiert als Vorlage einer praktikablen Umbaulösung für den Betrieb dienen.

Dazu wurde an der TU Berlin ein Drehgestellrahmen ohne Anbauten einer Modalanalyse unterzogen und seine schallabstrahlenden Bereiche mittels Intensitätsmessung ermittelt. Der meiste Luftschall wird demnach von den großflächigen Platten am Querträger des H-förmigen Drehgestells abgestrahlt, die radsatzführenden Längsträger weisen hingegen deutlich geringere Intensitäten (-10 dB) auf. Eine experimentelle Modalanalyse diente der Darstellung relevanter Schwingungsformen bis 1.500 Hz, um daraus eine optimale Anordnung und Geometrie der Entdröhnung ableiten zu können. Parallel dazu wurde ein FEM Modell hergestellt, um die Effekte der Maßnahme oder Parametervariationen auch rechnerisch zu simulieren. Die Übereinstimmung der Eigenformen zwischen experimenteller und rechnerischer Methode ist sehr hoch.

Bei den hier vorhandenen tragenden Strukturen ist von einer Blechstärke zwischen 6 und 15 mm auszugehen. Als Maßnahme zur Entdröhnung der schwingungsfreudigen Bereiche wurde eine Sandwich-Layer-Konstruktion aus einer plastischen Kunststoff-Folie und einem Deckblech am Querträger appliziert. Damit konnten die relevanten Schwingungsformen erfasst werden und eine Minderung des Körperschall induzierten Luftschallanteils um mehr als 6 dB erzielt werden. Die Wirkung konnte anhand von Intensitätsmessungen am optimierten Drehgestell nachgewiesen und die Dämpfungseigenschaften des Materials qualitativ bewertet werden.

• Lärmminderungsmaßnahmen an drei Großdieselloks BlueTiger (BMU-Projekt) [DAGA 2008 (Dresden)]
  C. Czolbe and M. Hecht
[A]

Lärmminderungsmaßnahmen an drei Großdieselloks BlueTiger (BMU-Projekt)

Czygan, O.

• Zum Einfluss nichtlinearen Strukturverhaltens auf die Schallabstrahlung bei gekoppelten Systemen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  O. Czygan and O. von Estorff
[A]

Bei der Untersuchung des vibroakustischen Verhaltens linearer gekoppelter Fluid/Struktur-Systeme hat sich eine Kombination der Finite-Elemente-Methode (FEM) mit der Boundary-Elemente- Methode (BEM) bewährt. Während die Finiten Elemente zur Beschreibung von komplexen Strukturen, Inhomogenitäten oder anisotropem Materialverhalten gut geeignet sind, ermöglicht die Verwendung von Boundary Elementen die Modellierung eines akustischen Fluids mit halbunendlicher Ausdehnung. Die Fundamentallösung der BEM berücksichtigt hierbei die Energieabstrahlung ins Unendliche, wohingegen konventionelle Finite Elemente für unbegrenzte Gebiete nicht zufriedenstellend angewendet werden können: an den Rändern des diskretisierten Bereichs werden Wellen reflektiert, sofern nicht spezielle halbunendliche Elemente zum Einsatz kommen. Finite Elemente ermöglichen jedoch nicht nur die Nachbildung linearen Strukturverhaltens, es können darüber hinaus auch nichtlineare Effekte, z. B. infolge großer Verformungen oder eines nichtlinearen Stoffgesetzes, erfaßt werden. In diesem Beitrag werden beide Methoden - die FEM für die schallabstrahlende Struktur und die BEM für das akustische Fluid - direkt im Zeitbereich formuliert. Somit kann nicht nur die Reaktion des Systems auf dynamische, nichtharmonische Anregungen untersucht werden, sondern es sind auch nichtlineare Effekte im Strukturbereich erfaßbar. Die Kopplungsstrategie wird dargestellt und die Anwendbarkeit des hier vorgeschlagenen Algorithmus anhand von numerischen Beispielen gezeigt. Es fällt auf, daß Nichtlinearitäten durchaus einen signifikanten Einfluß auf das Gesamtverhalten des gekoppelten Systems und damit auf die Schalldruckverteilung im Fluid haben können.