Autorenverzeichnis

Kaack, M.

• Ultrasonic attenuation by dislocation formation in NiTi shape memory alloys [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Kaack, T. Yohannes, I. Delgadillo-Holfort, J. Pelzl and A. Heckmann
[A]

The functionality of devices based on the shape memory alloy NiTi are strongly affected by the kinetics of dislocations. Particularly in the course of thermal and mechanical cycling processes dislocations are formed which impede the transformation. Propagation and attenuation of ultrasonic waves provide a sensitive tool to explore the creation and destruction of the dislocations. Here we report on ultrasonic experiments performed on polycrystalline NiTi alloy samples which had been subjected to annealing and thermal treatments. In the range from 10 MHz to 400 MHz the observed frequency dependence of the transversal sound wave and of its attenuation could be described very well by string model of Granato and Luecke providing length and density of the dislocations as fit parameters of the model. On thermal cycling the length of the dislocation maintains approximately constant whereas the density is considerably increased. Storing the sample at room temperature for several days the transition temperatures are slightly increased. As simultaneously the attenuation of the ultrasound is reduced the change of the transition temperature can be attributed to the recombination of dislocation. Work performed in the frame of the SFB 459.

Kaczmarek, T.

• Noise annoyance and distance perception [DAGA 2002 (Bochum)]
  A. Preis and T. Kaczmarek
[A]

Noise produced by source located farther from a listener is assessed as less annoying than noise produced by source of the same type that is located closer. It sounds pretty trivial but the satisfactory explanation of this phenomenon is not easy to achieve. Apparent explanations correctly point that increase in distance of the source of noise causes decrease in loudness but falsely assume that this decrease in loudness is the only factor that causes the decrease in annoyance. In such explanations neither ground effect nor air absorption phenomena are taken into account. Their occurrence changes not only the sound level of the stimulus but also its spectral content. It is the change in the spectral content that helps to estimate the distance of the sound source and contributes to the annoyance judgment. The aim of the present paper is to answer two questions: (1) what change in distance of sound source location evokes the change in noise annoyance assessment, and (2) how the annoyance assessment of the passing train depends upon the estimation of its distance. Two independent psychoacoustic experiments were performed in order to answer these questions. The obtained results support the final conclusion that the annoyance assessment of railway noise depends not only on loudness but also on the estimated distance of the source of this noise.

Kaernbach, C.

• Ist temporale Tonhöhe musikalisch? [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  C. Kaernbach and C. Bering
[A]

Um bei periodischen, tonhöhenhaltigen Signalen die Verarbeitung temporaler Information auf dem auditorischen Nerv zu untersuchen, muß man Stimuli konstruieren, bei denen keinerlei räumliches Erregungsmuster auf der Basilarmembran ausgenutzt werden kann. Das erreicht man, indem man die unteren Harmonischen (bis zum 15-fachen der Grundfrequenz) , die auf der Basilarmembran ein charakteristisches Erregungsmuster erzeugen, wegfiltert und durch ein maskierendes Rauschen ersetzt. Die verbleibenden Obertöne verschmelzen auf der Basilarmembran und können somit nur noch temporal ausgewertet werden. Ein derartiger Stimulus löst weiterhin ein tonhöhenartiges Perzept aus, wenn auch weniger deutlich als das ungefilterte Signal. So ist z. B. der ebenmerkliche Unterschied der Grundfrequenz größer (ca. 1%) als bei normalen komplexen Tönen (ca. 0.2%). In dem vorliegenden Beitrag wurde untersucht, ob ein solcher Stimulus musikalische Information überträgt, ob also die Identifikation musikalischer Intervalle aus solchen Stimuli möglich ist. Es zeigt sich, daß musikalische Intervalle temporaler Signale zwar schlechter identifiziert werden können als für normale komplexe Töne, aber weitaus besser als für eine unmusikalische Vergleichsaufgabe (niederfrequente Klickfolgen).

• Auditory Sensory Memory for Random Waveforms
  C. Kaernbach
[A]

The memory of auditory random waveforms (i.e. noise) is a special case of the auditory memory for sensory information. The experiments reported here evaluate the dynamics of this storage system as well as the interactions with new input. Periodic waveforms can be discriminated from uncorrelated noise by naive listeners up to a cycle length of 20 seconds, with the major decline in performance between 5 and 10 seconds. Even single repetitions of a piece of the waveform can be detected up to a stimulus onset asynchrony of 6 seconds. The capacity of this storage system is limited to a few items of in total a few hundred milliseconds length. Within this capacity, however, items do not interfere strongly. These results are compatible with the view that auditory sensory memory is a modality-specific module of short-term memory.

Kahlert, J.

• Zur Wirkung von aktiven und passiven raumakustischen Maßnahmen auf die Geräuschwahrnehmung und Lebensqualität von Schülern: Ergebnisse aus einer prospektiven Längsschnittstudie [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Meis, A. Uygun, C. Janott, C. Hemmer-Schanze, C. Hilge, J. Kahlert and A. Schick
[A]

Im Rahmen einer prospektiven Längsschnittstudie wurden in zwei Münchner Schulen bei sechs Klassenräumen (mittlere Nachhallzeit, vorher=0.86-1.11 sec.) drei unterschiedliche raumakustische Interventionsmaßnahmen (Mittlere Nachhallzeiten, nachher [Differenz] =0.32-0.57 durch die Akustikdecken, Bedingungen 1 und 3) durchgeführt: 1. Einbau von schallabsorbierenden Materialien, 2. Installation eines Soundfield-Systems und 3. die Kombination von beiden Maßnahmen. Es wurden insgesamt 124 Kinder (59 Mädchen) mittels psychometrisch geprüfter Inventare zur Umweltqualität und Akustik, zum Wohlbefinden und zur schulischen Leistungsfähigkeit befragt. Nach den raumakustischen Interventionen konnten signifikante Verbesserungen in allen drei feldexperimentellen Bedingungen besonders dann nachgewiesen werden, wenn die Fragen sich direkt auf die akustischen Veränderungen bezogen. Mögliche bildungspolitische Konsequenzen werden diskutiert.

Kalitzin, N.

• Anwendung eines stochastischen Modells zur Berechnung der Schallerzeugung einer turbulent überströmten Hinterkante [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  A. Wilde and N. Kalitzin
[A]

Es wird auf absehbare Zeit nicht möglich sein, Schallerzeugung aus der Umströmung kompliziert gestalteter Körper mit direkten, numerischen Simulationen zu berechnen. Tatsächlich ist aber die Berechnung zeitgemittelter Strömungsdaten möglich. Durch ein stochastisches Verfahren können aus diesen zeitgemittelten Größen die für die Berechnung der Schallerzeugung erforderlichen Daten synthetisiert werden. In dieser Arbeit wird das Stochastic Noise Generation and Radiation (SNGR) Modell von Bailly, Lafon und Candel angewandt, um die Schallerzeugung einer turbulent überströmten Hinterkante zu berechnen. Die zweidimensional berechneten Daten werden in einem zweiten Schritt auf dreidimensionale Abstrahlung umgerechnet. Die Ergebnisse werden mit Messungen und Vorsagen anderer Modelle verglichen.

• Strömungsakustische Untersuchungen im aeroakustischen Windkanal der TU Dresden [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  N. Kalitzin and A. Zeibig
[A]

Am Institut für Akustik und Sprachkommunikation der TU Dresden steht für strömungsakustische Untersuchungen ein Niedergeschwindigkeitswindkanal zur Verfügung. Es handelt sich dabei um eine offene Meßstrecke, die durch einen Radialventilator angetrieben wird. Der Kanal ist durch eine Reihe bautechnischer Maßnahmen akustisch optimiert. Im Meßraum beträgt der Störschalldruckpegel bei einer Windgeschwindigkeit von 30 m/s: 54 dB(A). Der Kanal wird mit anderen aeroakustischen Windkanälen verglichen. Die strömungsmechanischen Messungen erfolgen mit der Hitzdrahttechnik. Diese ist mit einer Traversierein- richtung gekoppelt. Örtliche Positionierung und Meßwert- erfassung werden über einen Computer gesteuert. Mit der vorhandenen Software wird das Strömungsfeld an vorge- gebenen Punkten automatisch ausgemessen. Für die akustischen Untersuchungen steht konventionelle Messtechnik zur Verfügung. Im Rahmen des Projektes SWING (Simulation of Wing-flow Noise Generation) kam zusätz- lich ein Mikrofonarray des Institutes für Aerodynamik und Gasdynamik der Universität Stuttgart zum Einsatz. Der Aufbau eines instututseigenen Mikrofonarrays hat bereits begonnen. Der Kanal dient der Erforschung verschiedenster physikalischer Phänomene. So wurde z.B. die Auswirkung des Pseudoschalls an einem windumströmten Kunstkopf auf die Sprachverständlichkeit ermittelt (siehe STEGE in DAGA 1998, Zürich). Aktuell wird innerhalb des o.g. Projektes SWING die Geräuschentstehung an Hinterkanten umströmter Körper untersucht. Als Probekörper wird eine dünne ebene Platte verwendet. Mit der Hitzdrahtmeßtechnik wurden Geschwindigkeiten und Turbulenzgrade gemessen. Die Lokalisierung der Schall- quelle erfolgte mit dem Mikrofonarray der Universität Stuttgart. Diese Messungen dienen der Validierung numerischer Ergebnisse, die mit Hilfe von Programmen erzielt werden, die die Reynoldsgemittelten Navier- Stokes-Gleichungen zur Berechnung der mittleren Strömung lösen und die auf der Basis der Eulergleichungen die Schalldruckausbreitung simulieren.

• Numerische und experimentelle Untersuchung aeroakustischer Quellgrößen (am Beispiel der turbulenten Umströmung einer ebenen, dünnen Platte) [DAGA 2002 (Bochum)]
  N. Kalitzin and A. Zeibig
[A]

Eine direkte numerische Berechnung der Schallerzeugung durch die Umströmung von kompliziert geformten Körpern ist derzeit nicht möglich bzw. sehr aufwendig. Deshalb wird in dieser Untersuchung ein etwas anderer, mehrstufiger Lösungsansatz verfolgt. In einem ersten Schritt liefert ein RANS - Löser des DLR Braunschweig die zeitgemittelte Strömung, gemittelte Turbulenzdaten wie die kinetische Turbulenzenergie und die Dissipationsrate der Turbulenz. Daraus wird in einem zweiten Rechenschritt entsprechend dem in Frankreich entwickelten stochastischen Lärmgenerierungs und -abstrahlungsmodell (SNGR) ein akustischer Quellterm für die linearisierten Eulergleichungen generiert. Dieser Quellterm modelliert die Schallerzeugung durch Turbulenz und setzt sich aus verschiedenen Summanden zusammen, wobei die wichtigsten den sogenannten Self-Noise, also die Wechselwirkung der Turbulenz mit sich selbst, und den Shear-Noise, also die Wechselwirkung der Turbulenz mit dem Gradienten der mittleren Strömung, beschreiben. Mittels eines hochpräzisen CAA - Codes des DLR Braunschweig werden dann die linearisierten Eulergleichungen gelöst. Da für eine exakte Berechnung der Schallabstrahlung die genaue Bestimmung der Strömungsdaten unerlässlich ist, erfolgt eine umfangreiche Validierung der mit dem RANS-Löser berechneten Daten im aeroakustischen Windkanal des IAS durch Hitzdrahtmessungen mit 1D und 3D-Hitzdrahttechnik.

Kalivoda, M.

• Verfahren zur Prognose der Lautheitsimmission des Schienenverkehrs [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Kalivoda and H. Schwaiger
[A]

Die heute gebräuchlichen Verfahren zur Beurteilung von Geräuschimmissionen des Schienenverkehrs basieren auf Schalldruckpegel und im Speziellen auf dem energieäquivalenten Dauerschallpegel. Diese Kriterien sind jedoch bei weitem nicht ausreichend, die Einwirkung und Auswirkungen von Lärm auf den Menschen umfassend zu beschreiben und so zu berücksichtigen, wie dies immer öfter von Gesetzen und Vorschriften verlangt wird. So spricht das österreichische Umweltverträglichkeitsprüfungs-Gesetz (UVP-G) nicht mehr von Grenzwerten, sondern allgemein von schädlichen, belästigenden oder belastenden Auswirkungen auf Menschen. Es ist daher notwendig, Verfahren zu entwickeln, mit denen man die empfundene Belästigung besser beschreiben kann als bisher. Aufbauend auf einer früheren Studie wurde im Auftrag der Eisenbahn-Hochleistungs-strecken AG ein Verfahren zur Lautheitsimmissionsprognose entwickelt. Als Kenngröße für die subjektiv wahrgenommene äquivalente Dauerlautheit wurde dabei die in der Literatur oftmals beschriebene 5% Perzentillautheit N5 verwendet. Das hier entwickelte Verfahren beinhaltet als erste Stufe ein auf der DIN 45631 ''Berechnung des Lautstärkepegels aus dem Geräuschspektrum'' aufbauendes Programm, das aus dem zeitlichen Verlauf des Terzpegelspektrums L(f,t) einer Zugsvorbeifahrt den Lautheitsverlauf N(t) berechnet. Im zweiten Schritt wurden Standard-Lautheitshäufigkeitsverteilungen für unterschiedliche Zugskategorien und Geschwindigkeiten erstellt. Daraus können dann über beliebig lange Meßperioden komplette Lautheitsverteilungen synthetisch generiert werden. Damit steht nun ein ''ingenieurmäßiges'' Verfahren zur Verfügung, mit dem die subjektiv wahrgenommene äquivalente Dauerlautheit N5 prognostiziert werden kann.

• Beschreibung von Eisenbahnlärm – Zusammenhänge von Pegel- und Lautheitskennwerten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  H. Schwaiger and M. Kalivoda
[A]

Aufbauend auf den Erkenntnissen der Untersuchung ''Umfahrung Enns - Psychoakustische Untersuchung'' behandelt die vorliegende Studie die Zusammenhänge zwischen Pegeln und psychoakustischen Kenngrößen des Schienenverkehrs. Im Laufe der Untersuchung fanden mehrere Messungen statt, unter anderem eine 12-stündige Nachtmessung. Die Analysen haben wieder einmal gezeigt, daß keine gute Korrelation zwischen LA,eq und N5 besteht. Aus diesem Grund wurden weitere Kennwerte, welche die Immissionssituation beschreiben, wie der LA,95, LA,5, N5, N95 und Nmittel einer Korrelationsanalyse unterzogen, um vertiefte Kenntnisse über die unterschiedlichen Abhängigkeiten einzelner Kennwerte zu gewinnen. Dabei hat es sich erwiesen, daß eine sehr gute Abhängigkeit sowohl zwischen dem LA,5 und dem N5 als auch zwischen dem LA,95 und dem N95 besteht. Ausgehend von den Streuungen in der LA,eq vs. N5 Korrelation, wurden Daten-Cluster mit gleichen LA,eq Werten aber unterschiedlichen N5 Werten gebildet und nach Trends in anderen Kennwerten untersucht. In weiterer Folge wurden dann alle Kennwerte einer Cluster- und Faktorenanalyse unterzogen. Damit konnten die relativen Abstände der beschreibenden Variablen in Bezug auf gute bzw. schlechte gegenseitige Erklärbarkeit festgestellt werden. Die dargestellte Untersuchung war Teil einer größeren Studie und die gewonnenen Ergebnisse flossen direkt in das entwickelte Verfahren zur Lautheitsimmissionsprognose des Schienenverkehrs ein.

• Messung und Beurteilung von sekundärem Luftschall des Eisenbahnverkehrs [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Kalivoda and M. Jaksch
[A]

Im deutschsprachigen Raum existieren eine Reihe von Regelwerken und Vorschriften zur Messung und Beurteileung von sekundärem Luftschall von Schienenstrecken. Im Rahmen der Forschungsinitiative lärm- und erschütterungsarmer Oberbau der österreichischen Schieneninfrastrukturerrichtungsgesellschaften ÖBB-FW, HLAG und BEG fand eine Meßkampagne statt, bei der die verschiedenen Methoden untersucht und vergleichen wurden. Dabei wurde an jeweils fünf Punkten im Raum der Luftschall und gleichzeitig an drei Punkten an Boden, Wand und Decke die Schwingungen (Schwingschnelle) gemessen. Ziel der hier vorgestellten Studie war es weiters, ausgehend von den gemessenen Bauteilschwingungen La,vib einen empirischen Zusammenhang zum Luftschallpegel im Raum Lp,terz und in der Folge zu einem Beurteilungspegel LB zu finden. Dieser Zusammenhang sollte dann mit der einfachsten Meßkonfiguration realisiert werden. Die Auswertungen haben gezeigt, daß es für die Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse sehr wichtig ist, sehr genau definierte Mikrofonpositionen im Raum zu besitzen. Auf der anderen Seite ist es notwendig, das Schallfeld möglichst komplett zu erfassen und eine möglichst eine zufällige Verteilung der Mikrofone im Raum zu verwenden. Die Anordnung der Mikrofone in den Raumecken hat sich hier als brauchbarer Kompromiß deutlich abgezeichnet. Für den A-bewerteten Rauminnenpegel wurde sodann ein empirischer Zusammenhang zu den Schwingungen der raumbegrenzenden Bauteile erhalten.

• Track specification for noise type test – specification of components versus functional approach
  M. Kalivoda, M. Bukovnik and M. Jaksch
[A]

Pass-by noise type testing of rolling stock requires tight specifications for the test track. There are two main reasons for that. On one hand track noise generation has to be reasonably lower than vehicle emission. On the other hand track specifictions have to guarantee a high reproducability especially for type testes at different sites. Both, the prEN ISO 3095 and the Technical Specifications for Interoperability of High Speed Trains (HS-TSI) therefore include a number of requirements for the test track. They describe the components to be used such as mono-bloc concrete sleepers, stiff rail pads and UIC 60 rail profile. This sort of approach is questioned and an alternative approach (called ATSI) has been proposed in the final phase of the HS-TSI adoption. ATSI uses a functional track specification by limiting the spatial vibration decay of the track. The spatial decay rate is a criterion to describe the vibration damping of the track along its longitudinal direction expressed in decrease of rail vibration in dB by meter of track. There is a lot of concern that the ATSI approach cannot guarantee a low noise track. The compilation of a big number of pass-by noise, decay rate and track vibration measurements on different test tracks will be presented here. This data made us able to show that the TSI and the ATSI specifications are not equivalent. The decay rate limit as it is proposed at the moment is not able to preclude tracks with high noise radiation.

• Messung und Beurteilung der Geräuschemission von Fahrbahnübergängen auf Autobahnbrücken [DAGA 2005 (München)]
  M. Kalivoda and J. Frauwallner
[A]

Fahrbahnübergänge auf Hochleistungsstraßen stellen immer wieder ein beträchtliches lokales Lärmproblem dar. Man weiß zwar, dass Quertexturen der Übergangskonstruktion grundsätzlich schlechter zu bewerten sind als Konstruktionen mit Längsstruktur. Die Hersteller von Fahrbahnübergänge werben auch vermehrt mit lärmreduzierten Konstruktionen. Eine reproduzierbare Bewertung und Klassifizierung der Konstruktionen ist aber mangels an geeigneten Beurteilungsmethoden bislang gescheitert.

Im Rahmen der hier vorgestellten Studie, welche in Begleitung einer Fahrbahnsanierung an einer Brücke der Autobahn A 9 im Auftrag der Österreichischen Autobahnen und Schnellstraßen GmbH von psiA-Consult durchgeführt worden ist, wurde ein Verfahren zur schalltechnischen Bewertung von Fahrbahnübergänge auf (Autobahn-)Brücken entwickelt. Ausgehend vom französischen Normenentwurf XP P 98-095 sind an zwei Übergangskonstruktionen Vorbeifahrtpegelmessungen durchgeführt worden und auf Basis der Messergebnisse ein Vorschlag für eine Methode zur akustischen Bewertung von Fahrbahnübergängen ausgearbeitet worden.

Diese Beurteilungsmethode sieht drei Messpunkte, nämlich den eigentlichen Beurteilungspunkt auf der Fahrbahn an der Fahrbahnübergangskonstruktion, einem Referenzpunkt auf der Fahrbahn in mindestens 25 m Entfernung vom Fahrbahnübergang sowie einen Messpunkt unter der Brücke im Bereich der Widerlager vor. Gemessen werden die Geschwindigkeit und der A-bewertete Schallereignispegel von Einzelfahrzeugen. Als Ergebnis erhält man die Pegelerhöhung, welche auf der konkreten Fahrbahndecke (Referenzpunkt) durch die Übergangskonstruktion entsteht. Die Verwendung des Schallereignispegels erlaubt es, diese Pegelzunahme in der Folge direkt als Zuschlag für die Immissionsberechnung einzusetzen.

• Wahl repräsentativer Messpunkte für statistische Vorbeifahrtpegelmessungen des Straßenverkehrs [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Kalivoda and S. Kröpfl
[A]

Die ISO 11819-1 enthält Vorschriften für die Messkonfiguration und Durchführung von statistische Vorbeifahrtpegelmessungen. Wesentlich ist dabei, dass das Mikrofon in 7,5 m Entfernung von der (betrachteten) Fahrstreifenmitte aufgestellt werden muss. Bei mehrstreifigen Richtungsfahrbahnen hat das zur Konsequenz, dass immer nur die Kfz auf einem Fahrstreifen gemessen werden dürfen, was einen zusätzlichen Messaufwand zur Folge hat. Des weiteren wird man in den meisten Fällen die Mikrofone für die Messung des äußersten Fahrstreifens auf dem Bankett aufstellen müssen, das im allgemeinen andere Absorptionseigenschaften besitzt als der betrachtete Fahrbahnbelag.

In der hier vorgestellten Untersuchung wurde überprüft, inwieweit die Ergebnisse eines bestimmten Fahrzeugkollektivs auf einer bestimmten Fahrbahn für verschiedene Messabstände abweichen. Das geschah durch statistische Vorbeifahrtpegelmessungen mit Mikrofonen in unterschiedlicher Entfernung von der Fahrstreifenachse. Neben der Frage des Messabstandes wurde auch der Einfluss eines unbefestigten Banketts auf das Messergebnis untersucht.

• acramos – das System zur automatischen, fahrzeugselektiven Erfassung der Geräusch- und Erschütterungsemission von Schienenfahrzeugen des Regelbetriebs [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Kalivoda
[A]

Die Liberalisierung auf dem europäischen Eisenbahnmarkt hat die Infrastrukturbetreiber in die Situation gebracht, einerseits gegenüber den Anrainern zur Einhaltung bestimmter Geräuschimmissionspegel verpflichtet zu sein, während keine Möglichkeiten bestehen, die Höhe der Geräuschemission der verwendeten Fahrzeuge zu beeinflussen. psiA-Consult hat für die ÖBB Infrastruktur BauAG ''acramos'', ein Messsystem zur automatischen, fahrzeugselektiven Erfassung der Geräusch- und Erschütterungsemission von Schienenfahrzeugen des Regelbetriebs, entwickelt und an der Nordbahn bei Wien im Juli 2006 in Betrieb genommen. Neue an diesem Monitoring-System ist, dass mit dem Vorbeifahrtpegel und den Erschütterungen das Achsmuster des Zuges gemeinsam erfasst wird. Damit kennt man nicht nur die Emissionen jeder einzelnen Achse, die gemessenen Vorbeifahrtpegel können auch automatisch vordefinierten Zugkategorien unabhängig von bahninternen Zugüberwachungssystemen zugeordnet werden. Für Schienenfahrzeuge, welche eine eindeutige Achsfolge besitzen, ist aus dem gemessenen Achsmuster eine Identifizierung der Fahrzeugart bzw. -gattung möglich. Durch die Position der Fahrzeuge im Zugverband kann darüber hinaus eine Klassifizierung von Zugkategorien (Güterzug, Rollende Landstraße, Lokzug, Triebwagengarnitur, Wendezuggarnitur, Doppelstockwagengarnitur, sonst. Personenzug, sonst. Zug) erfolgen. Für Fahrzeuggattungen, die kein eindeutiges Achsmuster besitzen, wie z.B. Güterwagen, welche unterschiedliche Aufbauten auf einem einheitlichen Fahrgestell besitzen, können nur generell identifiziert werden als Oberkategorie. Die erhaltenen Messwerte werden in einer Datenbank abgespeichert und liefern zur Zeit eine breite Datenbasis über das Emissionsverhalten des Zugverkehrs. Die Entwicklungen sind jedoch noch nicht abgeschlossen, denn das Endziel dieser Anlage ist es, die tatsächliche Geräuschemission (bezogen auf Standardbedingungen) jedes einzelnen Wagens bei der Vorbeifahrt zu ermitteln und damit ein von der Geräuschemission abhängiges Infrastrukturbenützungsentgelt einzuheben.

• Wirkung von SSI-Aufsätzen für Schallschutzwänden neben der Eisenbahn [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Kalivoda, G. Presle and H. Rieder
[A]

Schienenverkehrslärm ist ein großes gesellschaftliches Problem in Europa und Schallschutzwände sind in vielen Bereichen ein notwendiges Übel, um die Anrainer von Eisenbahnstrecken vor dem Lärm zu schützen. Aber weder die Menschen neben den Bahnlinien wollen hinter hohen Schallschutzwänden leben noch wollen die Bahnkunden in einem Tunnel aus Schallschutzwänden reisen. Die Firma Betonwerk Rieder hat gemeinsam mit Professor Möser von der TU Berlin ein Aufsatzelement für Schallschutzelement entwickelt, den so genannten Sound-Screen-Improver (SSI-Element), welches die Ausbreitung der Schallwellen über die reine Schirmwirkung beeinflusst und so die Schirmwirkung der Wand verbessert. Im Sommer 2007 wurden die SSI-Elemente schalltechnisch optimiert und gemeinsam mit der Stabstelle Forschung & Entwicklung der ÖBB Infrastruktur BauAG einer praktischen Erprobung unterzogen. Die Messungen, welche im Auftrag der ÖBB von psiA-Consult durchgeführt worden sind, haben gezeigt, dass durch den auf einer 2 m hohen Schallschutzwand montierten SSI-Aufsatz die Abschirmwirkung im Mittel um rund 3 dB(A) erhöht werden konnte. Dieser Betrag stellt den Mittelwert von neun unterschiedlichen Messpunkten hinter der Wand dar, wobei an einzelnen Messpositionen Verbesserungen um bis zu 5,5 dB(A) gemessen werden konnten.

Kallinger, M.

• Robust, time-variant design of MVDR Beamformers [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Bitzer, U. Simmer and M. Kallinger
[A]

Das Konzept des Minimum Variance Distortionless Response (MVDR)-Beamformers ist eines der am häufigsten verwendeten Ausgangsmodelle für die Entwicklung von adaptiven Beamformer-Algorithmen. In diesem Beitrag soll gezeigt werden, wie eine optimale breitbandige Lösung für die Sprachverarbeitung aussieht. Da die optimale Lösung auf das perfekte a-priori Wissen der räumlichen Verteilung des Geräuschfeldes basiert, ist unter realen Bedingungen immer eine Schätzung notwendig, die sich insbesondere bei gleichzeitigem Vorhandensein des Nutzssignals als schwierig erweist. Es wird deshalb eine Erweiterung des so genannten Minimum Statistics Verfahrens auf mehrkanalige Signale zur Schätzung der benötigten Auto- und Kreuzleistungsdichtespektren vorgestellt. Ein Vergleich dieses neuen Verfahrens mit der Lösung, die sich unter Ausnutzung eines perfekten Sprachpausendetektors ergibt, zeigt, dass das neu vorgestellte Verfahren bei stationärer Störung nur unwesentlich schlechtere, aber bei instationären Geräuschfeldern sehr viel bessere Ergebnisse im Hinblick auf unerwünschte Nutzsignaldämpfung und erwünschte Geräuschreduktion erzielt.

• Schätzung des Restechos mit Hilfe eines Mikrofonarrays [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Kallinger, J. Bitzer and K.-D. Kammeyer
[A]

Der Echokompensator stellt die im systemtheoretischen Sinn optimale Lösung zur Unterdrückung akustischer Echos in Freisprech-Einrichtungen dar. In einer realen Anwendung und bei dem Vorhandensein von Störungen können aber zusätzliche Maßnahmen zur Dämpfung der Echos notwendig werden. Die Verwendung adaptiver Post-Filter ist eine dieser Möglichkeiten. Die Post-Filter werden meistens zusammen mit einem Echokompensator eingesetzt. Um ein Post-Filter richtig zu entwerfen, muss das Auto-Leistungsdichtespektrum des Restechos, das nach dem Echokompensator entsteht, genau geschätzt werden. In diesem Beitrag wird zu diesem Zweck ein neues Schätzverfahren vorgestellt, das auf einem Mikrofonarray basiert. Die Schätzwerte können vor allem bei dem Auftreten von additiven Interferenzen, zu denen ein naher Sprecher zählt, starke Abweichungen aufweisen. Unter Ausnutzung des bekannten Minimum Statistik-Verfahrens sowie räumlicher Informationen kann jedoch die Robustheit der Schätzwerte deutlich erhöht werden. Auch in Situationen mit starkem Gegensprechen kann das Restecho zuverlässig geschätzt werden.

• Least Squares Equalizer Design under Consideration of Tail Effects [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  S. Goetze, M. Kallinger, A. Mertins and K.-D. Kammeyer
[A]

Least Squares Equalizer Design under Consideration of Tail Effects

• Room Impulse Response Shaping based on Estimates of Room Impulse Responses [DAGA 2008 (Dresden)]
  S. Goetze, M. Kallinger, A. Mertins and K.-D. Kammeyer
[A]

Modern hands-free telecommunication systems have to reduce different acoustic disturbances of the desired speech signal, amongst them echoes of the far-end speaker due to the acoustic coupling between loudspeaker and microphone and room reverberation for the near-end listener caused by reflections at the room boundaries. Common systems for listening room compensation (LRC) try to design an equalization filter which is the inverse of the room impulse response to achieve spectral flatness of the concatenated overall system of equalizer and room transfer function. Such designs need reliable knowledge of the room impulse response (RIR) which is not available in real systems. Furthermore, it can be shown that shaping approaches which preserve the masking effects of room impulse responses lead to perceptually better results especially in case of estimation errors. In this contribution a system for room impulse response shaping is analyzed depending on the influences of realistic RIR estimates, which are obtained by an acoustic echo canceller (AEC).

Kaltenbacher, B.

• Simulation of Pulsed Ultrasonic Wave Propagation in Viscous Fluid exhibiting Frequency Power Law Attenuation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  L. Bahr, M. Kaltenbacher, B. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]

Measurements of acoustic attenuation in tissue reveal, that attenuation increases with increasing frequency according to , where is a scalar constant and y is a non integer exponent ranging from 1 to 2. Classical lossy time domain wave equations exist only for the restricted cases of y = 0 and y = 2. We will present a time domain model, which is capable of numerically simulating pulsed pressure waves propagating through media, whose attenuation obeys a frequency power law. To ensure system causality, phase dispersion has to be included according to Kramers-Kronig relations. Because of the interdependence of attenuation and phase shift, the two terms describing each phenomenon can be combined to a single factor. The attenuation and dispersion term is approximated by a fractional derivative in the time domain. Simulation results are verified by measuring attenuation and phase spectra of excitation pulse signals after passing through a tissue phantom. The phantom is immersed in a water tank of a ultrasonic screening system. We compare the collected data with the predictions of the underlying theoretical damping model.

• Dämpfung von Ultraschall in biologischem Gewebe [DAGA 2005 (München)]
  L. Bahr, M. Kaltenbacher, B. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]

Messungen der Ultraschalldämpfung in Gewebe im Frequenzbereich, der in medizinischen Anwendungen relevant ist (d. h. 500 kHz bis 5 MHz), weisen eine Frequenzabhängigkeit auf. Im Gegensatz zu Wasser, wo eine Dämpfung proportional zur Frequenz im Quadrat gefunden wird, kann für Gewebe die Dämpfung am besten mit einem Frequenz-Potenzgesetz angenähert werden, wobei der Exponent typischerweise zwischen 1.0 und 1.5 liegt. Gemäß den Kramers-Kronig Beziehungen muss bei einem Exponenten ungleich zwei Dispersion auftreten. In Laborversuchen wurde sowohl die Frequenzabhängigkeit der Dämpfung sowie die Gültigkeit der Kramers-Kronig Beziehungen näher untersucht. Da Messungen an lebendem Gewebe mit sehr großem Aufwand verbunden sind, beschränkten wir uns auf Gewebeersatzstoffe, welche annähernd die gleichen akustischen Eigenschaften aufweisen wie Gewebe. Wir verwendeten ein Gewebeersatzstoff bestehend aus Wasser, Glyzerin, Agar, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid und Benzalkoniumchlorid gemäß dem Rezept nach IEC 60601-2-37 Amd. 1. Zusätzlich wurden Plexiglas und Rizinusöl untersucht, da hierfür publizierte Messwerte vorlagen. Als Anregungssignal verwendeten wir einen einzelnen Sinuspuls, wobei für alle im Puls enthaltenen Frequenzanteile Absorptionskoeffizient und Dispersion bestimmt wurde. Für alle Stoffe war der relative Fehler im Frequenzverlauf von Absorption und Dispersion zwischen den gemessenen und den nach dem Frequenz-Potenzgesetz berechneten Werten kleiner als 5 %.0 Für das Frequenz-Potenzgesetz-Dämpfungsmodell wurde eine Implementierung im Zeitbereich gefunden, und der Algorithmus in das am Lehrstuhl entwickelte Finite-Elemente-Programm integriert. Basierend auf der Kramers-Kronig Beziehung kann der Dämpfungs- und der Dispersionsanteil, da der eine aus dem anderen berechnet werden kann, zu einem einzigen Term in der Wellengleichung zusammengefasst werden.

Kaltenbacher, M.

• Einsatz numerischer Verfahren bei der Berechnung der nichtlinearen Eigenschaften von elektrodynamischen Lautsprechern [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Rausch, M. Kaltenbacher, L. Kreitmeier, G. Krump, H. Landes, R. Lerch and R. Simkovics
[A]

Es wird ein Verfahren zur numerischen Berechnung der nichtlinearen Eigenschaften von magneto-mechanischen Wandlern vorgestellt. Die an der Wandlung bzw. Abstrahlung beteiligten elektromagnetischen, mechanischen und akustischen Felder samt ihren Kopplungen werden durch Anwendung einer Finite-Elemente-Methode (FEM) simuliert. Im weiteren werden die magnetischen Nichtlinearitäten aufgrund örtlicher Magnetfeldinhomogenitäten sowie die mechanischen Nichtlinearitäten infolge großer Verformungen und nichtlinearer Materialeigenschaften berücksichtigt. Dieses Verfahren wird eingesetzt, um elektrodynamische Lautsprecher inklusive ihrer akustischen Abstrahlung mit hoher Genauigkeit zu berechnen. Im Rahmen der Computersimulationen werden zunächst die nichtlinearen Kraft-Weg-Kennlinien der Membranaufhängungen durch einen Vergleich mit der Messung verifiziert. In einem zweiten Computermodell wird das Magnetfeld des Permanentmagneten mit allen Streueinflüssen modelliert. Weiterhin werden die von den Spulenströmen hervorgerufenen elektromagnetischen Lorentzkräfte samt der daraus resultierenden Membranauslenkungen sowie der Schalldruck in der Umgebung der Membran in einem Rechenschritt rechnerisch erfaßt. Durch einen Vergleich von berechneten und gemessenen Membranauslenkungen und Druckverteilungen wurden die Algorithmen verifiziert. Die Effizienz der computerunterstützten Entwicklung von elektrodynamischen Lautsprechern wird an einem praktischen Anwendungsbeispiel, der Untersuchung der sog. Jump-out Auslenkung, unter Beweis gestellt. Durch Anwendung dieses Verfahrens läßt sich eine Parameteroptimierung von elektrodynamischen Lautsprechern bei einer minimalen Prototypenanzahl erreichen, wodurch sowohl die Entwicklungszeit als auch die Entwicklungskosten reduziert werden. Im Zuge weiterer Arbeiten soll das CAD-System zu einem vollständigen CAE-Arbeitplatz für das computerunterstützte Design von elektrodynamischen Lautsprechern ausgebaut werden.

• Numerische Analyse und Computeroptimierung von elektrodynamischen Lautsprechern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  M. Rausch, M. Kaltenbacher, L. Kreitmeier, G. Krump, H. Landes and R. Lerch
[A]

In dieser Arbeit wird die Anwendbarkeit eines numerischen Verfahrens für die computerunterstützte Entwicklung von elektrodynamischen Lautsprechern unter Beweis gestellt. Die partiellen Differentialgleichungen, welche das magnetische, mechanische und akustische Feld samt den Kopplungen beschreiben, werden mit Hilfe einer Finiten-Elemente-Methode (FEM) gelöst. Im weiteren werden die magnetischen Nichtlinearitäten aufgrund örtlicher Magnetfeldinhomogenitäten durch Anwendung einer sog. Moving Material Methode sowie die mechanischen Nichtlinearitäten infolge großer Verformungen und nichtlinearer Materialeigenschaften berücksichtigt. Für eine benutzerfreundliche computerunterstützte Entwicklung wurde das Software-System zu einem vollständigen CAE-Arbeitsplatz für elektrodynamische Lautsprecher ausgebaut. Dieses System beinhaltet Module für das Pre- und Post-Processing sowie Module für die automatische Parameteroptimierung. Im Rahmen der Computersimulationen werden zunächst die nichtlinearen Kraft-Weg-Kennlinien der Membranaufhängungen durch einen Vergleich mit der Messung verifiziert. In einem zweiten Computermodell werden die von den Spulenströmen hervorgerufenen elektromagnetischen Lorentzkräfte samt der daraus resultierenden Membranauslenkungen sowie der Schalldruck in der Umgebung der Membran in einem Rechenschritt rechnerisch erfasst, wobei eine gute Übereinstimmung zwischen gemessenen und simulierten Klein- und Großsignalverläufen erzielt werden konnte. Die Effizienz der computerunterstützten Entwicklung von elektrodynamischen Lautsprechern wird anhand zweier praktischer Anwendungsbeispiele belegt. Einerseits konnten Einbrüche im Frequenzgang des Schalldruckverlaufes durch Designveränderungen an der Membranrandeinspannung eliminiert werden, andererseits werden die Einflüsse der einzelnen nichtlinearen Effekte auf das Lautsprecherverhalten erforscht und die Klirrfaktoren durch Parameteränderungen an der Membranaufhängung und am Magnetsystem reduziert. Durch Anwendung dieses Verfahrens lässt sich somit eine Parameteroptimierung von elektrodynamischen Lautsprechern bei einer minimalen Anzahl an tatsächlich aufgebauten Prototypen erreichen, wodurch sowohl die Entwicklungszeit als auch die Entwicklungskosten drastisch reduziert werden.

• Simulation of Pulsed Ultrasonic Wave Propagation in Viscous Fluid exhibiting Frequency Power Law Attenuation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  L. Bahr, M. Kaltenbacher, B. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]

Measurements of acoustic attenuation in tissue reveal, that attenuation increases with increasing frequency according to , where is a scalar constant and y is a non integer exponent ranging from 1 to 2. Classical lossy time domain wave equations exist only for the restricted cases of y = 0 and y = 2. We will present a time domain model, which is capable of numerically simulating pulsed pressure waves propagating through media, whose attenuation obeys a frequency power law. To ensure system causality, phase dispersion has to be included according to Kramers-Kronig relations. Because of the interdependence of attenuation and phase shift, the two terms describing each phenomenon can be combined to a single factor. The attenuation and dispersion term is approximated by a fractional derivative in the time domain. Simulation results are verified by measuring attenuation and phase spectra of excitation pulse signals after passing through a tissue phantom. The phantom is immersed in a water tank of a ultrasonic screening system. We compare the collected data with the predictions of the underlying theoretical damping model.

• Simulation von Ultraschallausbreitung in kavitierenden Flüssigkeiten [DAGA 2005 (München)]
  N. Bretz, M. Kaltenbacher, M. Staudacher and R. Lerch
[A]

Hochleistungsultraschall spielt heutzutage eine wichtige Rolle in medizinischen und industriellen Anwendungen, so auch in der Reinigungstechnik für präzisionsgefertigte Bauteile. Die steigenden Reinigungsanforderungen an solche Bauteile erfordern eine sorgfältige Auslegung der Ultraschallreinigungsanlagen. Der hauptsächliche Reinigungseffekt wird darin durch die auftretende Kavitation erzielt. Um ein besseres Verständnis der komplexen Wechselwirkung von Kavitation und hochintensivem Schallfeld zu erhalten, bedarf es der Möglichkeit einer präzisen numerischen Simulation dieses Vorgangs. In dieser Arbeit wird ein Simulationsprogramm basierend auf der Finiten Elemente Methode (FEM) zur Berechnung von Ultraschallausbreitung in kavitierenden Medien vorgestellt. Das Modell basiert auf einem Zwei-Phasen Kontinuumsansatz für Blasen-Flüssigkeits-Gemische. Die durch den Ultraschall hervorgerufene Blasendynamik wird durch eine eindimensionale Differenzialgleichung für den Blasenradius beschrieben. Die Kopplung von Schallausbreitung und Blasendynamik erfolgt über den Wechseldruck und den Radius der Kavitationsblasen. Somit wird in diesem Modell die Auswirkung der Blasendynamik auf die Schallfeldbedingungen und umgekehrt berücksichtigt.

• Experimentelle Untersuchungen zu strömungsinduzierten Schallquellen [DAGA 2005 (München)]
  C. Hahn, G. Hepke, S. Becker, M. Kaltenbacher, F. Durst and R. Lerch
[A]

Von besonderem Interesse in der Strömungsakustik ist die Charakterisierung des Zusammenhanges zwischen strömungsmechanischen Größen und akustischen Fernfeldgrößen. Hierzu werden im Rahmen eines Projektes (,Strömungsinduzierer Lärm'*) Korrelationsmessungen an einfachen Geometrien durchgeführt. Das Ziel der Untersuchungen ist, signifikante Bereiche zu identifizieren, die für die Schallabstrahlung verantwortlich sind. Als Objekte werden ein überströmter Vierkant-Zylinder und eine vorwärtsspringende Stufe , letztere mit verschiedenen Profilen, analysiert. Die Messungen erfolgen in einem aeroakustischen Windkanal, welcher in einen reflexionsarmen Raum (untere Grenzfrequenz 300 Hz) integriert ist. Es können Windgeschwindigkeiten bis zu 50 m/sec bei einem niedrigem Turbulenzgrad ( 0.2 %) und homogener Geschwindigkeitsverteilung in der offenen Meßstrecke erzeugt werden. Der Vierkant-Zylinder befindet sich auf einer Platte und wird vollständig umströmt (3d-Fall). Die Frequenz der beobachteten Wirbelablösungen im Strömungsfeld ist entsprechend der Strouhal-Zahl auch im akustischen Signal wieder zu finden. Durch Messungen an gegenüberliegenden Mikrofonen wird auch der Dipolcharakter der strömungsinduzierten Schallquelle sichtbar. Im Fall der vorwärtsspringenden Stufe werden Untersuchungen für Reynoldszahlen von 16 x 10 bis 32 x 10 durchgeführt. Speziell der Einfluß verschiedener Ausformungen der Stufenoberkante (scharfe Kante, abgerundete Kanten verschiedener Radien) auf Strömungs- und Schallgrößen wird dargestellt. Hierbei werden mittels Kreuzkorrelation strömungsmechanischer Größen (Wanddruck, Strömungs-geschwindigkeit) und den akustischen Fernfeldgrößen (Schalldruckpegel) die jeweilligen Übertragungsfunktionen erfasst und die für die Schallabstrahlung verantwortlichen Gebiete lokalisiert. *gefördert durch die Bayerische Forschungsstiftung

• Simulationsumgebung zur Berechnung der Entstehung sowie Ausbreitung von strömungsinduziertem Lärm [DAGA 2005 (München)]
  M. Kaltenbacher, M. Escobar, I. Ali, R. Lerch, S. Becker and F. Durst
[A]

In vielen Bereichen sind Arbeitsprozesse mit hohen Gesundheitsgefährdenden strömungsinduzierten Geräuschbildungen verbunden. Zunehmende Mobilitätsanforderungen und die fortschreitende Industrialisierung verschärfen dieses Problem von Jahr zu Jahr. Diese Tatsache fährt zu einer zunehmenden Nachfrage an Simulationsprogrammen, welche die komplexe Interaktion zwischen der Strömungsmechanik und der Akustik präzise berechnen können. Damit soll dem Ingenieur ein Werkzeug zur Verfügung gestellt werden, mit welchem er die Ursachen der Schallentstehung analysieren kann, um so eine Reduktion des strömungsinduzierten Lärms an bestehenden sowie neu zu entwickelten Maschinen und Geräten erzielen zu können.

Der Inhalt des Vortrages wird sich auf die Vorstellung einer neu entwickleten Simulationsumgebung zur Berechnung der Entstehung sowie Ausbreitung des strömungsinduzierten Lärms konzentrieren. Dabei erfolgt eine direkte Kopplung der Strömungs- (Finite-Volumen-Methode) und der Akustikberechnung (Finite-Elemente-Methode) im Zeitbereich. Da für praktische Problemstellungen einerseits das Rechengebiet für die Schallausbreitung meistens größer als jenes für die Strömungsmechanik ist und andererseits die Ortsdiskretisierung in der Strömungsmechanik wesentlich feiner ist, werden für die Strömungsmechanik sowie Akustik unterschiedliche Gitter verwendet. Der für die Berechnung erforderliche Datenaustausch wird von MpCCI (Mesh-based parallel Code Coupling Interface) durchgeführt. Die nach der Lighthill-Analogie zu ermittelnden akustischen Quellterme werden entsprechend der Finiten-Elemente-Methode auf der Strömungsseite berechnet. Damit ergibt sich nur noch eine skalare Größe, welche mit MpCCI auf das akustische Gitter interpoliert wird.

Die praktische Anwendbarkeit der neu entwickelten Simulationsumgebung wird anhand eines umströmten Zylinders sowie einer vorwärtsspringenden Stufe demonstriert.

• EMFi Ultraschallwander für ein biotechnisches Sonarsystem [DAGA 2005 (München)]
  A. Streicher, H. Peremans, M. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]

Ziel des europäischen Projekts CIRCE (Chroptera Inspired Robotc Cephaloid)* ist die Nachbildung des biologischen Sonarsystems von Fledermäusen . Wichtige Bestandteile dieses künstlichen Fledermauskopfes sind unter anderem die Ultraschallsender und Empfänger, die neben einer hohen Bandbreite von 20 - 200 kHz auch eine hohe Empfindlichkeit (Empfänger) und einen große Dynamik (Sender) besitzen müssen.
Um diese Anforderungen an die Ultraschallwandler zu erfüllen wird für deren Aufbau ein spezieller zellularer Polymehrfilm (EMFi) verwendet. Mit einer Resonanzfrequenz von 300 kHz und einer, auf Grund des zellularen Aufbaus, sehr hohen piezoelektrischen Konstante von bis zu 800 pC/N erfüllt dieses Material die geforderten Spezifikationen. Mittels dieser Folie konnte ein Ultraschallsender mit einer Bandbreite von 30 - 200 kHz und einem Schalldruckpegel von 90 dB in 1m Abstand aufgebaut werden. Zusätzlich wurde auch ein Ultraschallempfänger gleicher Bandbreite und einem äquivalenten akustischen Rauschpegel von kleiner 50 dB entwickelt. Die nichtlinearen akustischen Eigenschaften des ferroelektrischen Materials wurden mit Hilfe von 3D Finite Elemente (FE) Simulation für verschiedenen Wandleraufbauten analysiert. Damit konnte der Einfluss der Materialparameter auf die piezoelektrischen und akustischen Eigenschaften des Material untersucht werden. Für die FE- Simulation, wurde das gekoppelte Feldproblem, bestehend aus Mechanik, Elektrostatik und Akustik unter Berücksichtigung der komplexen geometrischen Struktur des zellularen Polymers gelöst.
Sowohl die Messergebnisse als auch die Simulationsergebnisse verschiedener Wandleraufbauten sind Gegenstand dieses Beitrages.
*(Finanziert durch die Europäische Kommission, LPS Initiative)

• Dämpfung von Ultraschall in biologischem Gewebe [DAGA 2005 (München)]
  L. Bahr, M. Kaltenbacher, B. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]

Messungen der Ultraschalldämpfung in Gewebe im Frequenzbereich, der in medizinischen Anwendungen relevant ist (d. h. 500 kHz bis 5 MHz), weisen eine Frequenzabhängigkeit auf. Im Gegensatz zu Wasser, wo eine Dämpfung proportional zur Frequenz im Quadrat gefunden wird, kann für Gewebe die Dämpfung am besten mit einem Frequenz-Potenzgesetz angenähert werden, wobei der Exponent typischerweise zwischen 1.0 und 1.5 liegt. Gemäß den Kramers-Kronig Beziehungen muss bei einem Exponenten ungleich zwei Dispersion auftreten. In Laborversuchen wurde sowohl die Frequenzabhängigkeit der Dämpfung sowie die Gültigkeit der Kramers-Kronig Beziehungen näher untersucht. Da Messungen an lebendem Gewebe mit sehr großem Aufwand verbunden sind, beschränkten wir uns auf Gewebeersatzstoffe, welche annähernd die gleichen akustischen Eigenschaften aufweisen wie Gewebe. Wir verwendeten ein Gewebeersatzstoff bestehend aus Wasser, Glyzerin, Agar, Aluminiumoxid, Siliziumkarbid und Benzalkoniumchlorid gemäß dem Rezept nach IEC 60601-2-37 Amd. 1. Zusätzlich wurden Plexiglas und Rizinusöl untersucht, da hierfür publizierte Messwerte vorlagen. Als Anregungssignal verwendeten wir einen einzelnen Sinuspuls, wobei für alle im Puls enthaltenen Frequenzanteile Absorptionskoeffizient und Dispersion bestimmt wurde. Für alle Stoffe war der relative Fehler im Frequenzverlauf von Absorption und Dispersion zwischen den gemessenen und den nach dem Frequenz-Potenzgesetz berechneten Werten kleiner als 5 %.0 Für das Frequenz-Potenzgesetz-Dämpfungsmodell wurde eine Implementierung im Zeitbereich gefunden, und der Algorithmus in das am Lehrstuhl entwickelte Finite-Elemente-Programm integriert. Basierend auf der Kramers-Kronig Beziehung kann der Dämpfungs- und der Dispersionsanteil, da der eine aus dem anderen berechnet werden kann, zu einem einzigen Term in der Wellengleichung zusammengefasst werden.

• Finite-Elemente-Verfahren zur präzisen numerischen Berechnung von Schallentstehung und Ausbreitung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Kaltenbacher, R. Lerch, B. Flemisch and B. Wohlmuth
[A]

In vielen technischen Prozessen und Geräten ist die Erforschung der gewollten bzw. ungewollten Schallentstehung von entscheidender Bedeutung (z.B. Design von Lautsprechern oder Lärmreduktion bei Autos, Flugzeugen, etc). Dabei spielt innerhalb des Entwicklungsprozesses die numersiche Berechnung der Schallentstehung und Ausbreitung eine immer wichtigere Rolle. Ziel ist es, bereits in der Entwicklungsphase den zu erwartenden Schalldruck (Schallleistung, etc.) mit Hilfe der Simulation möglichst genau zu ermitteln. Damit können bereits vor der Bauphase Maßnahmen getroffen werden, welche z.B. die Einhaltung eines vorgegebenen Lärmpegels garantiert.

Der Inhalt des Vortrages wird sich zunächst auf die Schallentstehung konzentrieren und ein nichtkonformes Finite-Elemente-Verfahren vorstellen, welches eine unterschiedliche Ortsdiskretisierung für die Strukturmechanik sowie die Akustik entlang des gemeinsamen Interfaces ermöglicht. Damit können in den einzelnen Teilgebieten unabhängig voneinander optimale Gitter sowohl für die Strukturmechaik als auch die Akustik verwendet werden.

In einem zweiten Teil wird auf die Problematik der finiten Elemente bei der numerischen Berechnung der Schallausbreitung über viele Wellenlängen eingegangen. Dazu werden neuartige spektrale finite Elemente vorgestellt, welche dispersionserhaltende Eigenschaften aufweisen.

Abschliessend wird noch kurz auf die Problematik der Randbedingungen bei Finite-Elemente-Verfahren eingegangen und Möglichkeiten von absorbierenden bzw. nichtreflektierenden Randbedingungen aufgezeigt.

• Lärmerzeugung und Lärmausbreitung bei der Umströmung einfacher Geometrien: Numerik und Experiment [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  S. Becker, M. Kaltenbacher, C. Hahn, M. Escobar and I. Ali
[A]

Die Thematik der gewollten Erzeugung, der parasitären Entstehung und der Ausbreitung von Geräuschen gewinnt heutzutage in zunehmendem Maße an Bedeutung, nicht zuletzt da Lärm ein wesentlicher Stressfaktor in unserer industrialisierten Umwelt ist. Unter der Vielzahl von Lärmursachen stellt der ''Strömungsinduzierte Lärm'' eine besondere Herausforderung dar. Er ist schwierig zu beschreiben und zu kontrollieren, da die zugrunde liegenden physikalischen Phänomene sehr komplex und nur schwer zu quantifizieren sind. Trotz der großen Anstrengungen auf diesem Gebiet ist die Ursache der Lärmentstehung immer noch nicht voll erforscht. Daher sind genau definierte Grundlagenexperimente mit verschiedenen Messverfahren und einer hohen Genauigkeit, sowie der gleichzeitige Einsatz der numerischen Verfahren von größter Bedeutung. Inhalt des Vortrages Grundlagenuntersuchungen zum tonalen Lärm bei der Umströmung eines rechteckigen Kreiszylinderstumpf auf einer Platte und der breitbandige Lärm bei der Überströmung einer vorwärtsspringenden Stufe. Die experimentellen Arbeiten erfolgten im Aeroakustikwindkanal der Universität Erlangen-Nürnberg. Dabei wurden sowohl strömungsmechanische als auch akustische Größen sowie deren Korrelationen gemessen. Zusätzliche Parameter waren Geometrievariationen und der Reynoldszahleinfluss. Die numerischen Simulationen wurden mit der Simulationsumgebung FASTEST-3D/CFS++ durchgeführt, welche eine Kopplung der Strömungsmechanik und der Akustik im Zeitbereich auf unterschiedlichen Gittern erlaubt. Den Abschluss bildet der Vergleich Numerik und Simulation bei ähnlichen Randbedingungen.

• Numerische Simulation der Schallausbreitung und Kavitation in der Ultraschallreinigung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  N. Bretz, J. Strobel, M. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]

In der Ultraschallreinigung wird der hauptsächliche Reinigungseffekt der auftretenden Kavitation zugesprochen. Die sorgfältige Auslegung von Ultraschallreinigungsanlagen erfordert daher neben der Berücksichtigung der Kavitationszonen auch die des erzeugenden Schallfeldes und ihrer gegenseitigen Wechselwirkung. Die numerische Simulation dient dabei der Förderung des Verständnisses der ablaufenden Vorgänge und der Unterstützung und Optimierung des Designprozesses von Ultraschallreinigungssystemen.

Das verwendete Simulationsmodell zur Berechnung der Ultraschallwellenausbreitung in kavitierenden Medien basiert auf einem Zwei-Phasen Kontinuumsansatz für Blasen-Flüssigkeits-Gemische. Es enthält eine indirekte Kopplung von Schallausbreitung und Blasendynamik über den Wechseldruck und den Radius der Kavitationsblasen. Die numerische Analyse erfolgte auf der Basis eines eigenentwickelten Finite-Elemente-Codes.

Es werden Simulationsergebnisse vorgestellt und mit experimentellen Daten verglichen. Der Einfluss der Geometrie und der Position des zu reinigenden Bauteils auf das Schallfeld und die Kavitation werden untersucht und die Korrelation von simulierter Kavitationsaktivität und Reinigungsversuchen wird diskutiert. Untersuchungen an einem beschichteten Metallzylinder zeigen, dass die Reinigung an Stellen auftritt, an denen die Simulation ein Kollapsverhalten zeigt.

• Finite Elemente Simulation der Erwärmung durch Ultraschall [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  L. Bahr, M. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]

Die Erwärmung durch Ultraschall bildet bei einigen Verfahren in der Medizintechnik, wie der Ultraschall-Thermotherapie und Focused Ultrasonic Surgerey, den bestimmenden Wirkmechanismus. Bei bildgebenden Ultraschallsystemen muss hingegen sichergestellt werden, dass in Normen fest gelegte Grenzwerte der Temperatur von dem Wärmeeintrag durch Ultraschall nicht überschritten werden. Die genaue Kenntnis der räumlichen Temperaturverteilung resultierend aus der Beschallung hat für den Betrieb somit größte Bedeutung. Für eine Unterstützung und Optimierung der Geräteentwicklung stellen wir ein Verfahren basierend auf der Finiten Elemente Methode im Zeitbereich vor, das ausgehend vom Geschwindigkeitsprofil des Ultraschallwandlers Schallfeld und Temperaturverteilung berechnet. Als Rechengröße für das Schallfeld verwenden wir das Geschwindigkeitspotential, wobei durch einfache zeitliche und räumliche Ableitung Schalldruck und Schallschnelle und damit die Schallintensität berechnet werden kann. Hierfür muss die Schalldämpfung in Gewebe bestmöglich behandelt werden. Wir wenden einen Frequenzpotenzgesetzansatz an, die auftretende Dispersion wird mit den Kramers-Kronig-Beziehungen behandelt. Schließlich geht die absorbierte Schallenergie als Quellterm in die Wärmeleitungsgleichung ein. Hervorzuheben ist die Anwendung des Frequenzpotenzgesetzansatz für die Dämpfung im Zeitbereich, der es uns erlaubt transiente Simulationen durchzuführen. Implementiert wurde die Dämpfung mittels numerischer Approximation der fraktionalen Ableitung. Die vorgestellten Simulationen werden mit Messungen an Gewebeersatzstoffen verglichen.

• Anwendungen der Mikrofon-Arraytechnik zur Lokalisation von Strömungslärm [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  C. Hahn, S. Becker, M. Kaltenbacher, F. Durst and R. Lerch
[A]

Zur Lokalisation aeroakustischer Schallquellen wurde im Rahmen des Projektes 'Strömungsinduzierter Lärm' (*) an der Universität Erlangen-Nürnberg ein Mikrofonarraysystem (64 Kanäle, 48 kHz Abtastrate) aufgebaut. Zur Auswertung wird der Bartlett-Algorithmus im Zeit- oder Frequenzbereich verwendet. Die Arraymikrofone sind kreisförmig in einer Platte angeordnet.

Mittels Mikrofonarray wurde der Strömungslärm einer vorwärtsspringenden Stufe und eines Seitenkanalverdichters in einem reflexionsarmen Raum analysiert. Die aeroakustische Lärmentstehung einer vorwärtsspringenden Stufe (Stufenhöhe 12 mm) wurde bei einer Anströmgeschwindigkeit von 30 m/s (Re=24000) im Aeroakustikkanal der Universität Erlangen-Nürnberg untersucht. Im Arraybild ist die scharfkantige Stufe, sowie der Strömungsabriss an ihrer Oberkante zu erkennen. Eine Abrundung der halben Stufenhöhe führt zu einer deutlichen Reduktion des Spitzenpegels. Durch vollständige Abrundung ergeben sich geringe zusätzliche Reduktionen.

Über Visualisierungsexperimente ist ersichtlich, dass eine Abrundung der Kante zu einer maßgeblichen Reduzierung des Fußwirbels vor der Stufe sowie einer Reduzierung der Ablösung an der Oberkante führt.

Bei der aeroakustischen Lärmerzeugung eines Seitenkanalverdichters dominieren hauptsächlich zwei Lärmquellen. Zum einen wird am Auslass das verdichtete Gas periodisch am Unterbrecher abgestrichen. Zum anderen werden Teile des verdichteten Gases über den Unterbrecher zurück zum Einlass transportiert und expandieren dort. Je nach Betriebsparameter sind beide Lärmquellen im Arraybild sichtbar.

* gefördert durch die Bayerische Forschungsstiftung

• Hierarchische Finite-Elemente für die numerische Berechnung von akustischen Feldproblemen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Kaltenbacher, A. Hauck and R. Lerch
[A]

Im Zuge von modernen Geräteentwicklungen gilt es, deren Geräuschemission zu analysieren und zu reduzieren. Dies ist beispielsweise für Kraftfahrzeuge und Flugzeuge, aber auch Klimageräte und Leistungstransformatoren von entscheidender Bedeutung für deren späteren Markterfolg. Daher spielt innerhalb des Entwicklungsprozesses die numersiche Berechnung der Schallentstehung und Schallabstrahlung eine wichtige Rolle. Zur praxisgerechten Vorhersage der Geräteakustik gilt es, neben der Berechnung des Schalldruckpegels vor allem die physikalischen Größen Schallintensität sowie Schallleistung möglichst genau zu bestimmen.

Im ersten Teil des Vortrages wird zunächst der Diskretisierungsfehler bei der Finiten-Elemente-Methode (FEM), insbesondere als Funktion der Wellenzahl, besprochen. Da bei der Berechnung der Schallintensität sowie der Schallleistung nicht nur die berechnete Größe (akustischer Druck oder akustisches Skalarpotenzial) sondern auch deren Ortsableitung benötigt wird, muss auch der numerische Fehler der Ableitung zusätzlich berücksichtigt werden. Da im allgemeinen die Ordnung der Genauigkeit sich durch die Ableitung um eine Größenordnung reduziert, bietet sich fuer die genaue Berechnung der erwähnten Größen eine hierarchische Finite-Elemente-Methode an. Diese hierarchischen finiten Elemente werden anschließend vorgestellt und deren numerische Effizienz besprochen. Dabei wird anhand von praktischen Beispielen die erzielte Genauigkeit der benötigten Rechenzeit gegenübergestellt und mit Standard-Finiten-Elementen verglichen.

• Elasto-Akustik-Kopplung auf nichtkonformen Gittern [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  B. Flemisch, M. Kaltenbacher and B. Wohlmuth
[A]

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der numerischen Simulation von Schallwellenentstehung und -ausbreitung aufgrund vibrierender Strukturen. Für die Struktur wird eine verschiebungsbasierte Elastizitätsformulierung, für das akustische Fluid die Wellengleichung für das Geschwindigkeitspotenzial betrachtet. Die Kopplungsbedingungen am Struktur-Akustik-Interface ergeben sich aus der Forderung nach Stetigkeit der Normalengeschwindigkeit und der Oberflächenkräfte. Für die Diskretisierung des Gebietes ergeben sich zwei stark unterschiedliche Anforderungen an die Gitterweite: Einerseits erfordern eventuelle Heterogenitäten und Nichtlinearitäten eine sehr feine Auflösung der Struktur, andererseits ist für das Akustikgebiet entsprechend der zu erwartenden Wellenlänge eine oft um ein Vielfaches gröbere Auflösung völlig ausreichend. Da aufgrund begrenzter Rechenkapazitäten eine entsprechend große Gitterweite im Fluid auch dringend erforderlich ist, wird häufig das von der Struktur vorgegebene Gitter allmählich aufgeweitet. Die aus dieser Vorgehensweise resultierenden verzerrten Elemente verfügen allerdings über schlechte Approximationseigenschaften. Hier wird ein alternativer Ansatz vorgeschlagen: Es ist zulässig, dass die Gitter für Struktur und Fluid am gemeinsamen Interface nicht zusammenpassen. Dies ermöglicht es, auf jedem Teilgebiet das jeweils beste Gitter für die Approximation der entsprechenden Größen einzusetzen, ohne auf das andere Teilgebiet Rücksicht nehmen zu müssen. Die diskrete Problemformulierung bleibt grundsätzlich erhalten, allerdings ist zu beachten, dass am Interface Funktionen verschiedener Gitter gekoppelt werden müssen. Dieser Zugang erlaubt die Verwendung höchst unterschiedlicher Gitterweiten für Struktur und Akustik. Seine Effizienz und Anwendbarkeit werden anhand zahlreicher numerischer Beispiele demonstriert. Darüber hinaus wird auf die Lösung der gekoppelten Gleichungssysteme eingegangen. Hier bietet es sich an, die eventuell nichtlinearen Strukturgleichungen und die linearen Akustikgleichungen in einem iterativen Prozess voneinander entkoppelt zu lösen.

• Hybrid Computation of Flow-Induced Noise using the FE Method [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Escobar, S. Triebenbacher, M. Kaltenbacher, I. Ali, S. Becker and R. Lerch
[A]

We present a numerical scheme for the efficient simulation of flow-induced noise. To resolve the turbulent flow, we employ a finite volume code following LES turbulence model. For the computation of the radiated sound field we solve Lighthill's acoustic analogy by means of the Finite Element method. The coupled region, corresponding to the fluid domain, has different discretizations on both sides of the computation and interpolation of the data is performed employing a conservative scheme. Acoustic sources are computed by means of the Finite Element method from the velocity components directly on the fine fluid resolution. The resulting scalar values are interpolated as acoustic nodal loads to the acoustic grid. The acoustic propagation can be solved both in time as well as in frequency domain. While the transient simulation is of importance to better understand some of the sound generation mechanisms, the harmonic analysis provides a practical way for computing the acoustic field for the relevant frequency components avoiding high frequency numerical noise in the solution. Additionally, in the latter analysis, the Perfectly Matched Layer method is employed, which efficiently reduces reflections on the acoustic boundary. We validate the implementation computing the acoustic field induced by a co-rotating vortex pair and comparing the results with the analytical solution. Finally, numerical examples are presented of the sound generated by turbulent flows around cylinders with different geometric configurations. Besides the numerical investigations, measurements for the same configurations are carried out in an aeroacoustic wind tunnel located at the university.

• Bestimmung der Schallintensität aeroakustischer Quellen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  C. Hahn, S. Becker, M. Kaltenbacher and R. Lerch
[A]

Im Bereich der experimentellen Aeroakustik besteht Bedarf an Meßverfahren zur direkten Erfassung der Schallintensität.

Die bislang verwendeten Methoden zur Bestimmung der Schallintensität basieren auf der Messung des Schalldrucks an zwei benachbarten Punkten und einer Näherung der Schallschnelle über Berechnung des Druckgradienten. Der nachteilige Umbau der Sonden, je nach untersuchtem Frequenzbereich, als auch die große Bauform dieser Geräte werden von der hier verwendeten Schallintensitätssonde (Microflown 1/2'' pu sound probe) vermieden. Da hierbei die Schallschnelle direkt erfasst wird, kann in Verbindung mit einem integrierten Druckmikrofon lokal die Schallintensität gemessen werden.

Zur Bestimmung der Phasendifferenz und der Empfindlichkeit der verwendeten Sensoren wird vorab eine Kalibrierung in einem kurzen Kundt'schen Rohr durchgeführt. Dieses ist im Frequenzbereich von 20 Hz - 4 kHz einsetzbar.

Nach Verifikation der Kalibrierung wird die Anwendung auf zwei aeroakustische Problemstellungen erweitert.

Der erste Fall besteht in der Untersuchung der Schallerzeugung eines auf einer Platte montierten, umströmten Vierkantzylinders (Seitenlänge 2 cm, Höhe 12 cm). Die Untersuchung der Richtcharakterisitk und des aktiven Anteils der Schallintensität des Zylinders erfolgen für Reynoldszahlen im Bereich von 13000 - 40000 bei Hiebtonfrequenzen im Bereich von 50 Hz - 150 Hz.

Im zweiten Fall wird die Lärmentstehung an einer vorwärtsspringenden Stufe (Stufenhöhe 12 mm) bei einer Anströmgeschwindigkeit von 30 m/s (Re=24000) betrachtet. Auch hierbei erfolgt eine Bestimmung der Richtcharakteristik und des aktiven Anteils der Schallintensität.

Die Untersuchungen erfolgten im Rahmen eines durch die Bayerische Forschungsstiftung geförderten Projektes.

• Mixed Spectral Finite Elements for Computational Acoustics [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Kaltenbacher, A. Hüppe and R. Lerch
[A]

Applying the standard Finite Element (FE) method to the acoustic wave equation results in a non-diagonal mass. Therefore, different types of mass lumping is mostly applied, so that the whole formulations fits to an explicit schemes in time generally used for hyperbolic equations. However, the mass lumping introduces an error and in order to keep it small, the time step size has to be reduced. To overcome this problem, we use Gauss-Lobatto quadrature rules which lead to an exact diagonal mass matrix. In addition, we introduce a mixed formulation of this method, which increased the gain in storage and computational time for higher-order approximations. The so obtained method is called mixed spectral finite elements as first introduced in [1]. We will compare this method to standard pFEM (higher order finite elements) as well as h-FEM (mesh refinement). We will also demonstrate the robustness of this formulation towards strongly deformed elements.

[1] G. Cohen, Higher-Order Numerical Methods for Transient Wave Equations, Springer 2002

• Impact of Geometric Variations on the Flow and Generated Sound [DAGA 2008 (Dresden)]
  J. Grabinger, C. Hahn, M. Kaltenbacher, S. Becker and I. Ali
[A]

A large amount of the total noise in our daily life is generated by turbulent flows (e.g. airplanes, cars, air conditioning systems, etc.). With the increase in traffic, noise pollution is becoming a more and more relevant topic. The sound generated by flow around cylindrical objects are present in many engineering applications like pantographs of trains, high-rise buildings, car antennas, beams, fences, supports in internal and external flows.

The objective of our contribution is to investigate the influence of changes in geometry of a wall mounted square cylinder in cross flow onto the generated aerodynamic noise. The flow and acoustic field of several geometries are numerically computed and their interaction is analyzed. These investigations indicate that a reduction of both pressure based drag and turbulent kinetic energy does not necessarily lead to a reduction of tonal noise sources that are associated with vortex street formation as well.

The obtained results have also been confirmed by measurements in an aeroacoustic wind tunnel. Therewith the major influence of the roof vortex on the stability of the vortex street and thus the resulting sound can be identified and shown in measurements of the wall pressure and its axial correlation.

• Schallemission bei der Überströmung einer vorwärtsspringenden Stufe [DAGA 2008 (Dresden)]
  C. Scheit, I. Ali, F. Schäfer, S. Becker, C. Hahn and M. Kaltenbacher
[A]

Waehrend in den letzten Jahren die Umweltverschmutzung insgesammt vermindert wurde, blieb die laermbedingte Umweltverschmutzung nahezu konstant. Um geeignete Maßnahmen zur Verringerung der Laermemission entwickeln zu koennen, sind ein tieferes Verstaendnis der Entstehungsmechanismen sowie experimentelle und numerische Methoden zur Bestimmung der Laermquellen und der Ausbreitung notwendig. In dieser Arbeit wird die Verwendung des Ffowcs-Williams und Hawkings Integralverfahren in Verbindung mit einer inkompressiblen Large-Eddy-Stroemungssimulation zur Berechnung der aerodynamischen Schallerzeugung vorgestellt. Das Verfahren ist direkt in einen Stroemungsloeser integriert um eine Zwischenspeicherung der kompletten Simulationsdaten auf einer Festplatte zu vermeiden. Dazu wurde ein Advanced-Time-Verfahren verwendet. Zur Erzeugung des Oberflaechengitters wird ein Marching-Cubes Algorithmus verwendet, der urspruenglich zur Visualisierung von Isoflaechen entwickelt wurde. Auf diese Weise ist keine zusaetzliche Gittergenerierung notwendig. Das Verfahren wurde darueber hinaus zum Einsatz auf Hochleistungsrechnern parallelisiert. Im Folgenden wird die Berechnung der Schallabstrahlung bei der Ueberstroemung einer vorwaertsspringenden Stufe gezeigt. Die Berechnung wurde fuer verschiedene Anstroemgeschwindigkeiten im Bereich niedriger Machzahlen () durchgefuehrt. Die Ergebnisse werden mit Messungen in einem Akustik-Windkanal verglichen und diskutiert.

• Numerische und experimentelle Untersuchungen der Schallabstrahlung bei strömungsinduzierten Strukturschwingungen [DAGA 2008 (Dresden)]
  T. Uffinger, S. Becker, F. Schäfer, S. Müller, J. Grabinger and M. Kaltenbacher
[A]

Neben der Wirtschaftlichkeit nimmt der Fahrzeugkomfort heute eine sehr wichtige Rolle in der Akzeptanz und im Kaufverhalten der Bevölkerung ein. Markant ist hier im Fahrzeuginnern ein lästiges tieffrequentes Geräusch, das resultierend aus der Unterströmung des Fahrzeuges im Unterbodenbereich über Vibrationen der Bodenbleche in das Fahrzeuginnere übertragen wird.

Gegenstand der Untersuchungen ist es, die Ursachen zu verstehen und sie so zu beeinflussen, dass die strömungsbedingten Schallentstehungsprozesse in ihrer Interaktion mit der Struktur gezielt beeinflusst werden können. Die Strömung im Unterbodenbereich erweist sich als sehr komplex. In der Arbeit wird daher ein vereinfachtes Modell benutzt, in denen charakteristische Anströmbedingungen definiert wurden und deren Wirkungen auf das Schwingungsverhalten und die akustische Antwort untersucht wurden. Benutzt wurde eine Grenzschichtströmung über einer ebenen Platte. Die sich hinter einem Zylinder ausbreitende Wirbelstrasse überstreicht somit eine Bodenplatte, in die eine weichere Struktur eingebettet ist. Es wird die akustische Wirkung der durch die Strömung induzierten Strukturschwingung betrachtet aber auch den durch die Turbulenz induzierten Lärm.

Die Ergebnisse dieser experimentellen und numerischen Untersuchungen zeigen einen direkten Vergleich beider Methodiken sowie grundlegende Erkenntnisse darüber, wie sich die Turbulenzstruktur sich auf das Schwingungsverhalten einer elastischen Struktur auswirkt und wie damit die Schallentstehung und Schallabstrahlung aufgrund des Strömungsfeldes der Strukturvibration beeinflusst wird.

Kalveram, K.T.

• Belästigung durch Fluglärm in Abhängigkeit vom Schallpegel und aktivem Engagement vs passivem Ertragen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  K.T. Kalveram
[A]

OldenburgAbs1 Belästigung durch Fluglärm in Abhängigkeit vom Schallpegel und aktivem Engagement vs passivem Ertragen. Eine Simulationsstudie über die Validität von physikalischen Lärm-Messverfahren Karl Theodor Kalveram Untersuchungen zum Lärmkontingenzkonzept (Kastka et al 1996), in denen Akzeptanz, Belästigungsverhalten und Meinungsbild von Anwohnern des Düsseldorfer Flughafens zwischen 1987-1995 erfragt wurden, ergaben, dass ca 20% der befragten Personen sich aktiv gegen Fluglärm engagiert hatten. Eben diese Personengruppe zeigte auch eine stark erhöhte Belästigungs- reaktion, welche, bezogen auf den energie-äquivalenten Schallpegel, ca 20 dB betrug. Die Verhaltensvariable ''aktives Engagement'' moderiert daher den Zusammenhang zwischen Schalldosis und Belästigung in erheblichem Ausmaß. Geht man, wie meistens, von einem Korrelationskoeffizienten von 0,5 zwischen diesen Variablen ohne Berücksichtigung von Moderatoren aus, so kann sich - wie Simulationen zeigen - der (multiple) Korrelationskoeffizient auf über 0,8 vergrößern, wenn die Art des persönlichen Engagements berücksichtigt wird. Annoyance, predicted from noise level and active vs passive reactive behaviour. A simulation study about the validity of physical noise measurements Karl Theodor Kalveram Investigations about noise and number trade-off (Kastka et al 1996), in which acceptance, annoyance and opinions of people living in the vicinity of the airport Duesseldorf were recorded, exhibited that 20% of the sample had actively engaged against aircraft noise.

Kameier, F.

• Ein Vergleich akustischer Messketten für technische Geräusche [DAGA 2005 (München)]
  C. Hummel, D. Reinartz and F. Kameier
[A]

Zur mobilen Erfassung technischer Geräusche ist ein MiniDisc Recorder in Verbindung mit Elektret-Kondensatormikrofonen aus dem Audiobereich eingesetzt worden. Zur Auswertung der Messdaten ohne spezielle Hardware wurden ein handelsüblicher PC und ein Notebook verwendet. Die Eignung sowohl des Recorders als auch der Computer wurde hinsichtlich der Datenkomprimierung mittels ATRAC3 - CODEC und der Analogübertragung vom Recorder auf den Rechner über die Soundkarte untersucht.

Experimente zu möglichen Verfälschungen der ursprünglichen Signale durch die Datenkomprimierung wurden ebenso durchgeführt wie Messungen zum Übertragungsverhalten der Soundkarte des verwendeten Notebooks. Im einzelnen wurde der Übertragungsbereich der Frequenzen im Hörbereich auf Amplitude, Phase und Dynamik untersucht. Zum Einsatz kamen die an der FH Düsseldorf verwendeten Softwarepakete MATLAB und DASYLab. Als Hardware für Referenzmessungen wurden ein Echtzeitsignalanalysator HP35665A und Messmikrofone der Firma Brüel&Kjær benutzt.

Sowohl der MiniDisc Recorder und insbesondere PC oder Notebook mit den eingesetzten Elektret-Kondensatormikrofonen eignen sich für die Aufzeichnung und Messung technischer Geräusche. Hinsichtlich der Datenauswertung mit MATLAB oder DASYLab ist allerdings ein hohes Maß an Theorieverständnis bezüglich der computerunterstützten Messdatenverarbeitung erforderlich, um gleichwertige Auswertungen wie mit Hardware-Messgeräten zu erzielen. DASYLab oder MATLAB sind erheblich flexibler als fest verdrahtete Messgeräte, insbesondere MATLAB bietet eine Vielfalt grafischer Darstellungen an.

• Low Noise Design – Beispiele aus der Strömungstechnik [DAGA 2008 (Dresden)]
  F. Kameier
[A]

In der Strömungsakustik arbeiten ganz unterschiedliche Fachdisziplinen an Aufgabenstellungen, die häufig dem allgemeinen Maschinenbau zuzurechnen sind. Ein Wissen aus Physik, Elektrotechnik, Thermodynamik, Schwingungs-, Festigkeits- oder Strömungslehre und im speziellen aus der Aerodynamik ist dabei zu kombinieren. Grundlegende Verfahren, mit denen sich die strömungsmechanische Geräuscherzeugung simulieren lässt, stehen bisher nicht wirklich zur Verfügung. Prognosen hinsichtlich Schalldruckpegel und exponierter Frequenzen können verlässlich nur über Modelluntersuchungen und Ähnlichkeitsgesetze getroffen werden. Damit ist es aber bereits im Konstruktionsprozess möglich, strömungsinduzierte Geräuschentstehungsmechanismen zu berücksichtigen, um leise aber dennoch effiziente Maschinen zu konstruieren.

Beispielhaft werden hier komplexe Entstehungsmechanismen und technische Umsetzungen diskutiert. Neben dem Konstruktionsprozess leiser Strömungsmaschinen am Beispiel von Radialventilatoren werden Präventivmaßnahmen zur Geräuschreduktion an freistrahlähnlichen Anwendungen beschrieben. Verschiedene Turbulenzerzeuger zur Geräuschbeeinflussung werden anhand angewandter Beispiele aus der Strömungsmechanik gezeigt.

Für Radialventilatoren wird ein CAE-Verfahren vorgestellt, das an der FH Düsseldorf im Rahmen der anwendungsorientierten Forschung entwickelt wird. Leise und effiziente Maschinen bestehend aus Laufrad und Spiralgehäuse werden vollständig automatisiert virtuell konstruiert. Die 3-D Modelle werden sowohl für strömungsmechanische als auch für statische und dynamische Festigkeitsrechnungen im Rahmen numerischer Simulationen verwendet. Ein semi-empirisches Berechnungsverfahren erlaubt die Schallprognose - sofern Modellmessungen durchgeführt wurden.

Kammer, H.-J.

• Übertragungsverhalten von Flex-Elementen in Abgasanlagen bei Frequenzen bis 5000Hz [DAGA 2008 (Dresden)]
  H.-J. Kammer, M. Fallen and J.-F. Brand
[A]

Flexible Elemente werden in Abgasanlagen von Straßenfahrzeugen eingesetzt, um Bewegungen des Motorblocks von der Abgasanlage zu trennen. Diese entstehen z.B. durch Lastwechsel-Reaktionen, aber auch durch Schlechtweganregungen oder weitergeleiteten Vibrationen. Diese Flex-Elemente werden als steife, selbst tragende Elemente ausgeführt oder als weiche Elemente, die eine zusätzliche Aufhängung der Abgasanlage erfordern. Die Bauteile werden bisher auf tieffrequente Schwingungen deutlich unterhalb von 500Hz ausgelegt. Das akustische Übertragungs-Verhalten oberhalb dieser Frequenz ist noch nicht näher untersucht worden.

Bedingt durch zunehmende Anteile an höherfrequenten Schwingungen, z.B. durch Verwendung von Turboladern mit größeren Toleranzbreiten oder Einspritzsystemen bei direkt einspritzenden Benzinmotoren, ist es nötig, diese Bauteile geeignet zu beschreiben. Da bisher keine geeigneten theoretischen Modelle existieren, wird das Betriebsverhalten der Bauteile experimentell beschrieben. Die gemessenen Daten sind dann Eingabegrößen für die Berechnung mit der Finite Elemente Methode. Ziel ist es, die Anzahl von Prototypen und Tests und damit Entwicklungszeiten zu reduzieren und die Bauteile bereits frühzeitig in einer Entwicklung robust gegen Störgeräusche zu machen.

Gezeigt wird dazu ein neuer, innovativer Prüfstand, der basierend auf der Verwendung der Vierpol-Theorie das akustische Übertragungsverhalten der Flex-Elemente unabhängig von den Randbedingungen bis 5000Hz beschreibt. Verschiedene konstruktive Parameter der Flex-Elemente wie Länge und Durchmesser werden untersucht und dargestellt.

Kammer, K.

• Monitoring der Umweltauswirkungen der flankierenden Massnahmen zur Verlagerung des alpenquerenden Güterschwerverkehrs in der Schweiz [DAGA 2005 (München)]
  M. Balmer, K. Ingold, M.-H. Schaffner, K. Kammer and H. Bögli
[A]

Beim Strassenverkehr (bzw. Eisenbahnverkehr) leiden 25% (bzw. 5%) der Schweizer Bevölkerung tagsüber an Lärmimmissionen, die über den Grenzwerten der Lärmschutz-Verordnung (LSV) für Wohnzonen liegen. Trotz Erfolgen in der Emissionsbegrenzung bei Fahrzeugen im Strassenverkehr führt die Verkehrszunahme zu einer Mehrbelastung der Bevölkerung. Einen wesentlichen Beitrag steuert dabei der Güterschwerverkehr bei.

Das Projekt ''Monitoring flankierende Massnahmen Umwelt (MFM-U)'' untersucht die Umwelt-Auswirkungen des Landesverkehrsabkommens mit der EU sowie der flankierenden Massnahmen zur Verlagerung des alpenquerenden Güterschwerverkehrs. Für das Umweltmonitoring wurden die Bereiche der Luftverschmutzung, des Lärms des Strassen- und Schienenverkehrs und die Auswirkungen auf Natur, Landschaft, Raumentwicklung und Bevölkerung festgelegt.

Das Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) ist für die Überwachung des Strassenlärms zuständig. Zu diesem Zweck wurden entlang der schweizerischen Nord-Süd-Haupttransitrouten A2 (Gotthard) und A13 (San Bernardino) sechs autobahnnahe Messstationen aufgestellt, die seit Beginn 2003 die Luft- und Lärmbelastung zusammen mit Verkehrs- und Meteodaten rund um die Uhr aufzeichnen. Die Messstationen werden durch die Kantone betrieben und die Messdaten an eine Messdatenzentrale weitergeleitet. Diese liefert die Daten an die zuständigen Bundesstellen und stellt die Grundlagen für weitergehende Projekte und Auswertungen zur Verfügung.

Ergänzt werden diese Messungen durch spezielle Untersuchungen von IFEC Consulenze (1) und Modellierungen der EMPA (2), um den Anteil des Güterschwerverkehrs an den Lärmemissionen bzw. Immissionen genauer bestimmen zu können. Die gemessenen Daten dienen unter anderem der Überprüfung der berechneten Emissionen.

(1) Siehe Beitrag ''Untersuchung auf LKW-sensible akustische Merkmale'', D.Bozzolo et al.

(2) Siehe Beitrag ''Schätzung der mittleren akustischen Leistungen von Personen und Lastwagen anhand von quellennahen Strassenlärmimmissionsmessungen'', K.Heutschi

Kammeyer, K.-D.

• Schätzung des Restechos mit Hilfe eines Mikrofonarrays [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Kallinger, J. Bitzer and K.-D. Kammeyer
[A]

Der Echokompensator stellt die im systemtheoretischen Sinn optimale Lösung zur Unterdrückung akustischer Echos in Freisprech-Einrichtungen dar. In einer realen Anwendung und bei dem Vorhandensein von Störungen können aber zusätzliche Maßnahmen zur Dämpfung der Echos notwendig werden. Die Verwendung adaptiver Post-Filter ist eine dieser Möglichkeiten. Die Post-Filter werden meistens zusammen mit einem Echokompensator eingesetzt. Um ein Post-Filter richtig zu entwerfen, muss das Auto-Leistungsdichtespektrum des Restechos, das nach dem Echokompensator entsteht, genau geschätzt werden. In diesem Beitrag wird zu diesem Zweck ein neues Schätzverfahren vorgestellt, das auf einem Mikrofonarray basiert. Die Schätzwerte können vor allem bei dem Auftreten von additiven Interferenzen, zu denen ein naher Sprecher zählt, starke Abweichungen aufweisen. Unter Ausnutzung des bekannten Minimum Statistik-Verfahrens sowie räumlicher Informationen kann jedoch die Robustheit der Schätzwerte deutlich erhöht werden. Auch in Situationen mit starkem Gegensprechen kann das Restecho zuverlässig geschätzt werden.

• Comparison of speech enhancement systems for noise fields in a car environment [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  S. Goetze, V. Mildner and K.-D. Kammeyer
[A]

For telecommunications in a car environment hand-sets have to be replaced by hands-free units due to an increasing demand for a convenient and natural dialog and for safety in road traffic. The clean speech signal is heavily corrupted by noise from the engine, the air conditioning etc. The noise field in a car is strongly low-pass filtered and can be instationary due to changing driving speeds or opening the window, e.g.

Different multi-channel and single-channel speech enhancement algorithms will be compared for a car-environment in this contribution. Since the well-known Ephraim&Malah algorithm in connection with Martin's Minimum Statistics suppresses the noise without affecting the speech signal too much, multi-channel combinations of beamformers and post-filters can exploit spacial information and are therefor independent of the statistics of the noise field. In contrast many multi-channel post-filter algorithms suffer from poor noise reduction in the lower frequency ranges due to strongly correlated noise in the microphone channels.

Hybrid multi-channel noise reduction schemes have the ability to combine the advantages of both systems. In correlated frequency ranges single channel Wiener-Filters or the Ephraim&Malah-algorithm can be used while the multi-channel post-filters exploit spacial informations in the higher frequencies.

The talk we be held in German language.

• Performance of Text-Independent Speaker Identification considering In-Car Acoustics [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  V. Mildner, S. Goetze and K.-D. Kammeyer
[A]

Hands free operation of communication and information devices in cars is becoming obliged to greater extents. The operated devices reach from mobile phones to systems permanently installed in the car. A major task for such systems is that of speech recognition, for instance handling a navigation system via voice commands only. Algorithms for speaker identification may be used to provide speaker dependent speech recognition systems with the necessary a-priori information. Furthermore, the retrieved information of who is speaking (and operating the car) may be exploited to enable other systems (air conditioning etc.) adapting to the preferences of the driver.

For text-independent speaker identification a system based on Gaussian Mixture Models is used. The models are computed based on clean speech sequences for training. Test-sequences are generated considering the acoustic environment (reverberation and noise) of a car cabin. Post-processing is performed applying single- and multi-channel algorithms to the degraded test sequences. Finally, the test-sequences are compared to the models of all speakers via maximum-likelihood decision and a closed-set speaker identification is performed.

The performance of text-independent speaker identification is measured by the error rate of the system comparing the different possibilities of post-processing.

• Least Squares Equalizer Design under Consideration of Tail Effects [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  S. Goetze, M. Kallinger, A. Mertins and K.-D. Kammeyer
[A]

Least Squares Equalizer Design under Consideration of Tail Effects

• Room Impulse Response Shaping based on Estimates of Room Impulse Responses [DAGA 2008 (Dresden)]
  S. Goetze, M. Kallinger, A. Mertins and K.-D. Kammeyer
[A]

Modern hands-free telecommunication systems have to reduce different acoustic disturbances of the desired speech signal, amongst them echoes of the far-end speaker due to the acoustic coupling between loudspeaker and microphone and room reverberation for the near-end listener caused by reflections at the room boundaries. Common systems for listening room compensation (LRC) try to design an equalization filter which is the inverse of the room impulse response to achieve spectral flatness of the concatenated overall system of equalizer and room transfer function. Such designs need reliable knowledge of the room impulse response (RIR) which is not available in real systems. Furthermore, it can be shown that shaping approaches which preserve the masking effects of room impulse responses lead to perceptually better results especially in case of estimation errors. In this contribution a system for room impulse response shaping is analyzed depending on the influences of realistic RIR estimates, which are obtained by an acoustic echo canceller (AEC).

Kamp, B.

• Lokalisierung hochliegender Schallquellen an Schienenfahrzeugen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  B. Kamp, C. Eichenlaub and L. Krüger
[A]

Bei Schienenfahrzeugen erhalten hochliegende Schallquellen zunehmend Bedeutung, da übliche Schallschutzwände den Schalleintrag in die Umgebung kaum mindern können. Dementsprechend wird die nächste Ausgabe der Schall 03 die Geräuschemission von Schienenfahrzeugen in bis zu drei verschiedenen Quellhöhen auflösen. Um die Schallabstrahlung im oberen Bereich von Fahrzeugen näher kennenzulernen, wurde mit einer akustischen Kamera die lokale Verteilung der Schallabstrahlung eines fahrenden elektrischen Triebzuges untersucht. Dabei wurde besonders das Umfeld des Stromabnehmers und die Bedeutung hochliegender Traktionsausrüstungen betrachtet. Im Vortrag werden Ergebnisse von Fahrten mit mittleren Geschwindigkeiten gezeigt, wie sie im städtischen Umfeld häufig vorkommen und eine Bewertung von Schallminderungsstrategien gegeben.

Kandaswamy, S.

• Experimental investigation of sound transmission on ferrocement panels using statistical energy analysis [DAGA 2002 (Bochum)]
  S. Kandaswamy and A. Ramachandraiah
[A]

Ferrocement panels have been used in low cost housing in developing countries. This study focuses on the functional performance of sound transmission on ferrocement elements (roofs, wall members) in buildings. In this study three different types of ferrocement panel elements have been cast and tested in transmission loss suite specially designed for testing their sound reduction index experimentally. The results are then compared with the existing conventional building material

Kandelaki, D.

• Der Nahfeldfehler ebener Platten unterhalb der Koinzidenzfrequenz [DAGA 2003 (Aachen)]
  G. Hübner and D. Kandelaki
[A]

Der Nahfeldfehler, verstanden als Abweichung der nach dem Schalldruckhüllflächen- Verfahren ermittelten Schallleistung einer Schallquelle gegenüber der betreffenden ''wahre'' Schallleistung, wie diese durch Schallintensitätsmessungen bestimmt werden kann, wird für schwingende, ebene Metallplatten untersucht . Die Oberfläche von Maschinen und Geräten besteht vielfach abschnittsweise aus derartigen Platten, so das die durchgeführten Unter- suchungen als ein erster Untersuchungs-Schritt für die tatsächlich räumlich geschlossenen , schwingenden Maschinen/Geräte Oberflächen verstanden werden kann. Da nach den international mit GUM (=Guide to the Expression of Uncertainty in Measure- ments) vorgegebenen Regeln eine nach verschiedenen Verfahren gemessene physikalische Größe nicht zu systematisch verschiedenen Resultaten führen darf, besteht danach auch die Aufgabe, den Nahfeldfehler einer Schalldruck-bestimmten Maschinen-Schallleistung als Korrektur für diese Verfahren einzuführen und für praktisch Gegebenheiten nach Möglichkeit zu quantifizieren. Ein wesentlicher Parameter für die Schallabstrahlung ebener Platten ist bekanntlich deren Biegewellen-Grenzfrequenz fg . Für homogene Stahlplatten liegt fg bei Plattendicken von 0,5 bis 5,0 mm zwischen 24 kHz und 2,4 kHz , so das für die meisten Blechverkleidung die Relation Biegewellenlänge lB Luftschallwellenlänge lL durchgängig besteht. Dem für die Geräuschemission solcher Platten interessierenden Frequenzbereich ist somit auch, wie in dieser Untersuchung, lB /lL 1 vorauszusetzen. Während bekanntlich die unendlich grosse Biegeschwingungen aus führende Platte keine Schallleistung abstrahlt und die Amplitude des vorgelagerten Schalldruckfeldes mit der Entfernung relativ schnell exponentiell abnimmt und die halbunendliche, einseitig einge- bettet schwingende Platte in wesentlich Schalldruck und Leistung nur von ihrer einen ein- seitigen Begrenzung und dies auch stark abhängig von den Einspannbedingungen generiert , interessiert für praktische Gegebenheiten die vierseitig eingespannte, endlichgrosse recht- eckige Platte, die hier theoretisch und experimentell untersucht wird und für die es erst sinn- voll ist, einen Nahfeldfehler zu diskutieren.

• Untersuchungen zur Korrelation von Schalldrücken und Schallintensitäten verschiedener Positionen auf einer Hüllfläche im Feld von Schallquellen [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  G. Hübner and D. Kandelaki
[A]

The sound power of technical sound sources such as machines or equipment can be determined by measurements of the time averaged sound pressure squared or respectively by the sound intensity both taken over a surface enveloping the source usually taken at N discrete measurement positions. From these data the spatial mean values pressure squared respectively the spatial mean intensity are to be calculated where the ''quality'' of this mean value and simultaneously that of the yielded sound power depends from the number N of these positions for a given sound field situation. Describing this ''quality'' by a certain span of its uncertainty the question arise how many positions N are necessary to fulfill a certain given accuracy requirement. A relevant rule for this determination issued by relevant ISO-Standards is based on statistical rules assuming non-correlated signals of the measured quantities. The paper presents results both of experimental and theoretical correlation investigations, where the objects for the sound pressure measurements are sources radiating structure borne and airborne noise. The theoretical investigations are focused as well as on sound pressure squared and intensity sound fields generated by baffled plates in ''usual'' measurement distances. This investigation is a first step for establishing a rule for the determination of number of measurement positions N guaranteeing a sound power value within a certain limit of uncertainty for practical situations.

• Ein Beitrag zur Bestimmung der zur Einhaltung bestimmten Messunsicherheiten erforderlichen Anzahl von Messpunkten bei der Bestimmung der Schallleistung nach einem Hüllflächenverfahren [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  G. Hübner and D. Kandelaki
[A]

ISO 3744/45/46 und auch ISO 9614 geben Beziehungen für die Bestimmung der Messpunktzahl N als Funktion von der auf der Messfläche angetroffenen Schallfelldungleichförmigkeit K und einer vorgegebenen oberen Messunsicherheits-grenze DL der zu messenden Schallleistungen an. Diese Beziehungen, wie auch die Definition der zugehörigen Ungleichförmigkeits-Indikatoren K sind in den vorgenannten beiden Normenpakete grundlegend verschieden, was aber nicht dem Messgrössenunterschied: SchalldruckquadratSchallintensität In zugeordnet werden kann. Beiden N-Beziehungen ist allerdings gemeinsam, dass nichtkorrelierte Messdaten vorausgesetzt sind und dass diese Beziehungen als nicht überprüft betrachtet werden müssen. Die Korrelationsfrage wurde bereits anhand einige Schallfelder untersucht und anlässlich von DAGA 04, Strassburg, dazu berichtet, dass Zweifel an der Annahme nichtkorrelierten Messdaten anzumelden sind. Die vorliegende Arbeit befasst sich nur mit der direkten Überprüfung des (DL, K, N)- Zusammenhanges für die Luftschallfelder einer ebenen eingebettet harmonisch schwingenden Platte in einem weiten Bereich relevanter Parameter. Dabei zeigt sich, dass zumindest für diese Schallfelder die ISO Anforderungen an die Messpunktzahl deutlich zu hoch gestellt sind. Erste entsprechende experimentelle Untersuchungen an praxisnahen Schallquellen, die Gegenstand weiterer Untersuchungen sind, tendieren in die gleiche Richtung.

Kanj, B.

• Characterization Of Conducting Polymer Film Electrosynthesis By The Means Of Acoustic Sensor (QCM) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  B. Kanj, F. Teston, B. Piro, M.C. Pham and M. Lethiecq
[A]

Quartz crystal microbalances (QCMs) are largely used in several sectors of activities. More particularly, they are used to characterize the gravimetric effect during the deposit of polymeric film. The impedancemetry method is used to determine the resonance frequency and quality factor of the quartz oscillator. This double determination makes it possible to improve the sensitivity and especially to detect potential viscoelastic disturbances in polymeric film process.

In the first step, a device which operating at a fundamental frequency of 9 MHz is used. Results show that these devices allow to follow and characterize the polymerization process of a conducting polymer film (PEDT). In the second step, devices can be used to, in particular, follow oligonucleotide (ODN) grafting. Gravimetric and viscoelastic effects of the film were investigated and discussed during the ODN integration onto the polymer surface.

Finally, these studies allow us to identify, investigate and to better understand the gravimetric and viscoelastic processes caused by ODN on the film and also will offer the potential advantage of real time solution monitoring of nucleic acids hybridization by QCM.

Kannampuzha, J.

• Acoustic and somatosensory information for feedback control in a neural model of speech production [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  B.J. Kröger, P. Birkholz, J. Kannampuzha and C. Neuschaefer-Rube
[A]

A comprehensive model of speech production based on artificial neural networks is introduced. The goal of this approach is to model the natural cortical and subcortical processes of speech production and perception. A sensory neural map comprising a somatosensory and an auditory part forms the central layer within this network. A speech-sound-to-sensory-state mapping activates the expected sensory state (i.e. somatosensory and auditory state) for a sound. A 3D articulatory speech synthesizer generates tactile, proprioceptive, and acoustic signals which are transformed into a sensory state representing the current articulation. The difference vector between expected and current sensory state can be interpreted as the driving force for feedback control of articulation. Thus a sensory-state-to-articulation mapping is used for controlling articulation on the basis of this sensory difference vector. This paper focuses on both parts of the sensory state map (i.e. auditory state map and somatosensory state map) and focuses on the mappings from speech sounds (i.e. phonemes) to sensory states as well as from sensory states to articulation.

• Multidirectional mappings and the concept of a mental syllabary in a neural model of speech production [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  B.J. Kröger, P. Birkholz, J. Kannampuzha and C. Neuschaefer-Rube
[A]

As a result from modeling cortical processes of self-organization occuring during speech acquisition, a compre-hensive neural model of speech production has been developed by using self-organizing neural networks and feed-forward neural networks. This model is capable of generating acoustic speech signals and sensory feedback signals by using a high quality 3-dimensional articulatory-acoustic speech synthesizer as a front-end device. A mental syllabary forms the central layer within this model. The mental syllabary comprises a heap of neural layers which can be interpreted as a system of mirror neurons co-activating phonemic, sensory, and motor states of a syllable under production (feed-forward control). Feedback control is modeled by comparing the current sensory feedback state produced by the articulatory-acoustic model with the prestored sensory state, activated during feed-forward control via the mental syllabary. This model can be integrated easily as a phonetic part within a more general linguistic model of speech production.

Kaouri, K.

• Secondary Sonic Boom Modelling for Realistic Atmospheric Conditions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  L. Dallois, P. Blanc-Benon, J. Scott, U. Berger, D. Allwright and K. Kaouri
[A]

The propagation of the secondary sonic boom is studied using atmospheric models up to the thermosphere. By solving temporal ray equations, the secondary carpet position is investigated. An amplitude equation including nonlinearity, absorption and relaxation by various chemical species is coupled to the ray solver in order to get informations on the amplitude and on the frequency of the sonic boom at the ground level.

Using this propagation model and a realistic atmospheric model, the seasonal dependencies of the secondary sonic boom are investigated. We observed multipath arrivals, directly linked to wind field or 3D inhomogeneities. Our simulation emphasized also the role played by the wind structure of the stratopause.

Our results are intended to be compared to recorded signals of secondary sonic booms showing low amplitudes and low frequencies. Their rumbling noise can be interpreted as a summation of sonic arrivals over different acoustic paths. This work is supported by the European Community project SOBER (contract No. G4RD-CT-2000-00398).

Kappel, R.

• Developing a Guideline on Active Vibration Isolation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  R. Schirmacher and R. Kappel
[A]

Active Vibration Isolation moved onwards from a laboratory curiosity to state of the art technology during the last years. Today it is used mainly for demanding applications where appropriate isolation is difficult to achieve by passive means. In addition, broader applications are under investigation and a common interest in the technology from an application point of view can be found. While there are guidelines and standards on passive vibration isolation (e.g. DIN EN 1299, VDI 2062), there are currently no such documents for active systems. This lead to efforts to support designers, manufactureres and users of active vibration isolation systems by a VDI guideline. This guideline should give a basic understanding of active vibration isolation and define some coherent terminology. It should give practical advice for the design of active vibration isolation. To support co-operation and information exchange, it should give hints for necessary information for the specification of an active vibration isolation system and its components and also for test and measurement procedures. The current state of the comittee work will be presented. A special focus will be with the specification and test and measurement procedure topics.

Kappelmann, M.

• Automatic classification of environmental sounds [DAGA 2005 (München)]
  J. Skowronek, M. Kappelmann and M. McKinney
[A]

Automatic classification of environmental sounds

Environmental sound classification is useful for various applications in multimedia processing (e.g. movie scene recognition) or hearing instruments (e.g. automatic parameter setting). While it is straightforward to automatically distinguish between audio classes such as speech and music, it is difficult to generate a detailed description of environmental sounds.

In this study we investigated what classes can be defined for environmental sounds and what signal features are useful for an automatic classification of environmental sounds.

First we implemented a classification algorithm, which uses standard low-level features (e.g. spectral properties) and features developed for hearing aid devices (e.g. amplitude statistics). Then we grouped about 1200 environmental sounds into self-defined classes based on (perceptual) signal properties, type of sound source and meaning. Finally we performed classification experiments in which we obtained poor classification accuracies, although the feature sets have been successfully used in other classification tasks.

A detailed analysis suggests that rather the class definitions than the descriptive power of the features seemed to be problematic. One major reason was that our criteria for defining the classes aimed at different levels of information within environmental sounds, e.g. signal properties vs. meaning. In order to avoid such ambiguous class definitions in the future, we propose a taxonomy that provides a systematical overview of criteria for defining classes of environmental sounds. Future experiments have to show to what extent this taxonomy helps in finding better classes.

• Messung und Bewertung der Diffusität des Schallfeldes in einem Hallraum [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  H. Remmers, M. Kappelmann and M. Blau
[A]

Im Rahmen des Neubaus eines normgerechten Hallraums für die itap GmbH sollte die Qualität der Diffusität des Schallfeldes messtechnisch erfasst und optimiert werden. Dazu sind physikalische Kenngrößen wie die Pegelverteilung, die Intensität als auch die Kohärenzfunktionen des Schallfeldes im Hallraum unter verschiedenen Bedingungen gemessen worden. Die Messergebnisse werden dargestellt und mit physikalisch/technisch motivierten Zielvorgaben verglichen. Der Begriff der Qualität eines diffusen Schallfeldes wird diskutiert.

• Anwendung eines internationalen Sprach-Testsignals zur Charakterisierung von Hörgeräten [DAGA 2008 (Dresden)]
  I. Holube, M. Hansen, S. Fredelake and M. Kappelmann
[A]

Die Hörgerätesignalverarbeitung hat sich in den letzten 10 Jahren maßgeblich weiter entwickelt. Ein wichtiger Aspekt dabei ist die signalabhängige Veränderung der frequenz- und pegelabhängigen Verstärkung, so dass in der Hörgerätemesstechnik bei Verwendung von standardisierten Messsignalen wie Sinustönen und Rauschsignalen nicht auf die Signalverarbeitung von Hörgeräten bei Sprache geschlossen werden kann. Aus diesem Grund müssen in der Messtechnik Sprache oder sprachähnliche Signale eingesetzt werden. Während der DAGA 2007 wurde ein internationales Sprach-Testsignal (ISTS) basierend auf sechs weiblichen Sprecherinnen vorgestellt. Das ISTS wurde inzwischen in der Hörgerätemesstechnik zur Charakterisierung von simulierten Hörgerätealgorithmen und von kommerziellen Hörgeräten eingesetzt. Mit dem ISTS wurde die Gesamtverstärkung von Hörgeräten bei verschiedenen Eingangspegeln ermittelt. Außerdem wurde mit einer Perzentilpegelanalyse die Verstärkung für leise und für laute Sprachanteile beim gleichen Gesamtsprachpegel berechnet. Die Perzentilpegelanalyse ermöglicht des Weiteren die Charakterisierung der frequenzabhängigen und pegelabhängigen Kompression der Hörgeräte-Signalverarbeitung. Dabei ergeben sich große Unterschiede zum mit Sinustönen bestimmten statischen Kompressionsverhältnis nach DIN ISO 60118. Im Rahmen dieses Beitrags werden sowohl die Perzentilpegelanalyse als auch weitere Messgrößen zur Charakterisierung von Hörgeräten vorgestellt und miteinander verglichen.

Kaprykowsky, H.

• Musical Alignment Using Globally Optimal Short-Time Dynamic Time Warping [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  H. Kaprykowsky and X. Rodet
[A]

Dynamic Time Warping (DTW) aligns two sequences by time warping them optimally. Global optimization is done using whole sequences. This can be very demanding in terms of calculation costs and memory requirements which means the sequence length that is possible to align is limited. In this paper a novel algorithm Short-Time Dynamic Time Warping (STDTW) is presented, which requires much less memory because optimization is done iteratively on smaller portions of the sequences. The particularly remarkable property of the algorithm is that it finds the same globally optimal solution, under some weak hypothesis as the classical DTW algorithm. As an example, STDTW is applied to Musical Alignment which links events in a musical score and points on a audio performance time axis. It also provides an interesting insight into the structure of sequences to be aligned.

Karaca, K.

• Übertragung des Verzahnungsgeräusches von Allradgetrieben [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  R. Arndt, W. Fliesser, F. Brandl and K. Karaca
[A]

Durch die immer leiser werdenden Motoren und Reifen erlangt das Getriebegeräusch eine höhere Bedeutung. Insbesondere bei Mittel- und Oberklassefahrzeugen wird vom Kunden erwartet, dass kein Verzahnungsgeräusch mehr im Innenraum hörbar ist. Bei Allradfahrzeugen stellt sich dabei nicht nur die Frage, ob die Hauptursache für das im Innenraum störende Getriebegeräusch in der Verzahnung und / oder in einem ungünstigen Übertragungsverhalten in den Fahrzeuginnenraum zu suchen ist, sondern es muss zusätzlich noch geklärt werden, ob das Vorderachs- oder das Hinterachsgetriebe die Hauptursache für das Geräusch im Innenraum darstellt.

Im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojektes von ACC, AVL und Magna Steyr Fahrzeugtechnik wurde bei einem Oberklasse Allradfahrzeug untersucht, welche Geräuschwege in den Innenraum von dominanter Bedeutung sind. Dabei wurde mit Hilfe von Korrelationsmethoden ein Verfahren entwickelt, mit dem einerseits entschieden werden kann, ob auf den Luftschall- oder den Körperschallübertragungswegen das Getriebegeräusch in den Innenraum übertragen wird, sondern es kann zusätzlich auch noch quantifiziert werden, wie stark Vorderachs- und Hinterachsgetriebe an der Geräuschübertragung beteiligt sind.

Für das beschriebene Verfahren sind Ausgangsmessungen an einem Fahrzeug auf einem Akustikrollenprüfstand erforderlich. Weitergehende Untersuchungen - beispielsweise die Beurteilung anderer Verzahnungsauslegungen - können aber auch auf einem Antriebsstrangprüfstand erfolgen.

Das Verfahren wird bezüglich seiner Methodik beschrieben und es werden exemplarisch Ergebnisse an einem PKW Allrad-Oberklassefahrzeug gezeigt.

Karkosch, H.-J.

• Aktive Schwingungskompensation zur Innengeräuschminderung in Fahrzeugen [DAGA 2005 (München)]
  F. Svaricek, H.-J. Karkosch, K. Kowalczyk and P.M. Marienfeld
[A]

Das Innenraumgeräusch moderner Fahrzeuge setzt sich aus vielen einzelnen Geräuschquellen zusammen. Neben den Fahrbahnanregungen und der aerodynamischen Anregungen ist heute wie früher der Verbrennungsmotor eine der Hauptschwingungsquellen im Fahrzeug. Diese Schwingungen gelangen als Köperschall über die Schnittstelle ''Motorlagersystem'' in den Fahrgastinnenraum. Dort werden sie zum Teil wieder als Luftschall emittiert und sind für die Insassen als Geräusch oder störende Vibrationen wahrnehmbar.

Um diesen Übertragungspfad zu eliminieren, sollte das Motorlagersystem ideal weich sein, um die Antriebseinheit bestmöglich zu isolieren. Auf der anderen Seite hat das Motorlagersystem u.a. die Aufgabe, die statische Last sowie das Antriebsmoment zu stützen. Aus der letzteren Aufgabe resultiert eine möglichst hohe Steifigkeit der Lagerung, was im Zielkonflikt zu der akustischen Optimierung des Fahrzeugs steht.

Ein Lösung dieses Konflikts bietet der Einsatz ansteuerbarer Aktoren (aktive Tilger, aktive Motorlager). Sie erlauben eine herkömmliche evtl. auch steifere Auslegung des Motorlagersystems, da sie die auftretenden Schwingungen an der Schnittstelle aktiv kompensieren. Durch die aktive Ansteuerung der Aktoren ist es auch möglich, gezielt einzelne Motorordnungen zu reduzieren, zu kompensieren oder auch zu verstärken. Je nach Gesamtschwingungsverhalten des Fahrzeugs hat dieses zur Folge, dass aktive Tilger das Innenraumgeräusch signifikant reduzieren können. Insbesondere bei den zur Zeit immer häufiger eingesetzten zylinderabschaltbaren und Hybrid-Motoren ist die aktive Beeinflussung der Übertragungsschnittstelle von großer Bedeutung.

Dieser Beitrag wird zu Beginn die grundlegende Funktionsweise der aktiven Systeme erläutern. Insbesondere werden hier am Beispiel eines von der ContiTech Vibration Control GmbH entwickelten aktiven Tilgersystems die Systemkomponenten eines solchen mechatronischen Systems beschrieben. Zum Schluss wird die Wirkungsweise anhand von Ergebnissen aus dem Fahrversuch aufgezeigt.

Kaschura, D.

• Dichotische Stimulation durch Cochlea Implantat und Hörgerät: Wer profitiert? [DAGA 2005 (München)]
  U. Baumann, I. Stemplinger, D. Kaschura and G. Rasp
[A]

Nach der erfolgreichen Implantation eines Cochlea Implantats (CI) in ein Ohr tragen einige Patienten das Hörgerät am anderem Ohr weiter - die so genannte bimodale Versorgung. Diese Patientengruppe schildert eine Verbesserung des Sprachverstehens - besonders im Störgeräusch - sowie eine bessere Übertragung von Musik, wenn das Hörgerät zusätzlich zum CI getragen wird. Einige Patienten aus dieser Gruppe geben weiterhin eine Verbesserung des Richtungshörens an. Es wird über die Ergebnisse einer Studie mit 14 bimodal versorgten Patienten berichtet, die hinsichtlich des Einsilbersprachverstehens, des Sprachverstehens im Störgeräusch, der Lautheitsskalierung, der Lokalisationsleistung und des Einflusses eines Richtmikrophones am Hörgerät untersucht wurden. Bei 85% der untersuchten Patienten konnte das Einsilbersprachverstehen durch die zusätzliche Nutzung des Hörgerätes verbessert werden, ebenso verbesserten sich 85% der Patienten im Sprachverstehen im Störgeräusch. In den Ergebnissen zur Lokalisationsgenauigkeit zeigten sich starke interindividuelle Schwankungen. Einige Versuchteilnehmer waren in der Lage, die Seite des Schalleinfalles anzugeben, bei anderen Probanden zeigte sich jedoch keine klare Verbesserung des Richtungshörens durch die bimodale Stimulation. Schlussfolgerung: Bei Vorliegen von ausreichendem Restgehör können CI-Patienten deutlich von der Anpassung von High-Power Hörgeräten profitieren.

Kaskel-Paul, S.

• Wieviel Schallenergie übertragen Ultraschallchirurgiegeräte mit metallischer Klinge in das Gewebe? [DAGA 2003 (Aachen)]
  C. Koch, V. Wilkens, S. Kaskel-Paul and H. Höh
[A]

Ultraschallchirurgiegeräte mit metallischer Klinge werden in nahezu allen Gebieten der Chirurgie angewandt. Dabei wird eine Klinge durch einen Ultraschallwandler zu Schwingungen angeregt, die im direkten Kontakt mit dem Gewebe Durchtrennung, Abtragung oder Koagulation hervorruft. Bisher fehlen jedoch gut begründete Modelle der Beschreibung der Wechselwirkung zwischen Klinge und Gewebe. Daraus resultiert, dass über die Schädigungswirkung auf unbeteiligtes Gewebe bzw. andere Körperteile durch die entstehende Wärme und die Schallemission bisher wenig bekannt ist. Infolge des direkten Kontaktes zwischen Klinge und Gewebe wird Ultraschall in den Körper eingekoppelt. Um mögliche Wirkungen einschätzen zu können, muss das Schallfeld im Körper gemessen werden. Da dies nur sehr schwer durchführbar ist, wurden zunächst Messungen in Wasser durchgeführt, wobei zwei verschiedene Systeme, ein Ultraschallskalpell und ein Phakoemulsifikationsgerät untersucht wurden. Beide Geräte emittierten Schallfelder sehr unterschiedlicher Intensität und Feldstruktur, die jedoch sehr stark von der erzeugten Kavitation abhingen. Um den Einfluss der Kavitation näher bestimmen zu können, wurden Messungen mit zusätzlicher Spülung und in einer hochviskosen Flüssigkeit durchgeführt. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich Kavitationsblasen nicht vermeiden lassen und der Effekt der Kavitation in eine Beurteilung des Schädigungspotentials geeignet einbezogen werden muss. Bei der Anwendung von Ultraschallchirurgiegeräten mit metallischer Klinge treten lokal sehr hohe Temperaturen auf. Um zu klären, inwieweit die Absorption von akustischer Energie im Gewebe zur Erhitzung beiträgt, wurde dieser Vorgang in Relation zu mehreren anderen Prozessen, wie Reibung und Strömungsverluste gesetzt. Dabei konnte gezeigt werden, dass Ultraschallabsorption eine untergeordnete Rolle bei der Erwärmung des Gewebes spielt.

Kasper, K.

• Bewertung der Geräuschqualität von Geschalteten Reluktanzmaschinen durch psychoakustische Größen [DAGA 2005 (München)]
  S. Fingerhuth, K. Kasper, M. Klemenz, J. Fiedler, M. Vorländer and R. De Doncker
[A]

Geschaltete Reluktanzmaschinen (GRM) sind aus Kostengründen (Fertigung und Wartung) eine interessante Alternative zu anderen elektrischen (bürstenlosen) Maschinen. Die Geräuschentwicklung von GRM ist das größte Hindernis für ihre weitere Verbreitung in der Industrie. Die Geräusche entstehen bei langsamen und mittleren Drehzahlen vor allem wegen der impulsartigen elektromagnetischen Kräfte in der Maschine und bei hoher Drehzahl auch durch aerodynamische Prozesse.

In dieser Arbeit soll gezeigt werden, inwiefern die Lästigkeit des Geräuschs einer GRM durch psychoakustische Größen (Lautheit, Rauigkeit, Schärfe, Tonhaltigkeit, usw.) erklärt werden kann. Dazu wird ein Hörversuch mit anschließender multiplen Regression durchgeführt. Als Stimuli dienen Aufnahmen von GRM unterschiedlicher Leistung und Größe in verschiedenen Betriebspunkten. Die Ergebnisse sollen letztendlich ermöglichen, Maßnahmen zur Geräuschoptimierung von GRM (Änderung der Steuerungsverfahren oder der Maschinengeometrie) gehörrichtig zu bewerten.

• Vergleich von subjektiver und berechneter Tonhaltigkeit bei Geschalteten Reluktanzmaschinen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  S. Fingerhuth, K. Kasper, M. Vorländer and R. De Doncker
[A]

In dieser Arbeit wird die subjektiv bewertete Tonhaltigkeit mit einer berechneten Tonhaltigkeit verglichen. Als Geräuschquelle dienten Aufnahmen und synthetisierte Signale einer Geschalteten Reluktanzmaschine (GRM ca. 2.7kW) welche in mehreren Arbeitspunkten mit unterschiedlichen Steuerungsansätzen betrieben wurde.

Die Geräuschentwicklung ist ein Nachteil dieses Maschinentyp, welcher ansonsten in vielerlei Hinsicht effizient und kostengünstig ist. Jeder Statorpol einer Geschalteten Reluktanzmaschine wird mit pulsartigem Strom gespeist. Vor allem beim Abschalten der Stromphasen entstehen impulsartige Kraftstöße am Stator, welche üblicherweise als deutlich hörbare (komplex harmonische) Töne abgestrahlt werden.

Die berechnete Tonhaltigkeit (nach DIN45681 von März 2005 und Prominence Ratio) und andere psychoakustische Größen wurden mit der mittels Hörversuchen gewonnenen subjektiven Bewertung der Tonhaltigkeit und der Geräuschqualität verglichen.

• Abstrahlrichtcharakteristik einer Geschalteten Reluktanzmaschine [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  S. Fingerhuth and K. Kasper
[A]

Bei elektrischen Antrieben können, abhängig vom Typ, der Stator und das Gehäuse stark schwingen. Bei 'Geschalteten Reluktanzmaschinen'(GRM) ist besonders der Stator starken radialen Kräften ausgesetzt die aufgrund des Ein- und Ausschaltens der unterschiedlichen Phasen verursacht werden. So schwingt der Stator mit Frequenzen und Modenformen, die abhängig sind von Drehzahl, Zahnkonfiguration und Phasenzahl. An einer GRM mit einer Leistung von ca. 2,7 kW wurde eine Messung der Abstrahlrichtcharakteristik durchgeführt. In 10 Schritten (Azimutwinkel) bzw. 5 Schritten (Elevation) wurde die Maschine vermessen. Die Abstrahlrichtcharakteristik wird in dieser Arbeit vorgestellt und analytischen bzw. numerischen Berechnung gegenübergestellt. Dies ist ein erster Schritt, die Abstrahlung der GRM zu analysieren und daraus die Schwingungen zu rekonstruieren, um die Abstrahlung ins Freifeld und eine Ankopplung an das Gehäuse sowie weitere Schritte berechnen zu können.

Kastka, J.

• Räumliche und zeitliche Bedingungen der Belästigungswirkung von Verkehrslärm – Untersuchungsergebnisse aus Deutschland und der Schweiz [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Kastka, T. Meloni, F. Fischer, J. Münch and E. Borsch-Galetke
[A]

Das Konzept der globalen Belästigung, mit dem Anwohner undifferenziert mit einer einzigen Angabe ihre Beeinträchtigung durch eine Lärmquelle beschreiben, berücksichtigt nicht Unterschiede in der Störempfindlichkeit von Anwohnern gegenüber dem Lärm nach Ort und Zeit und möglichen Schutzeffekten wie dem Schließen von Fenstern. In zwei Untersuchungen - einer Schweizer zur Wirkung von Straßen- und Eisenbahnlärm und einer Deutschen zur Wirkung von Fluglärm am Flughafen München - wurde die Frage behandelt, ob und in welchem Umfang Unterschiede der Belästigungswirkung im Innen- und Aussenbereich der Wohnung tags und nachts vorliegen. Für den Wohnbereich wurde außerdem untersucht, welchen Einfluß die Fensterstellung auf die Belästigung durch Lärm hat, und wie diese Unterschiede Tags und Nachts ausfallen. In der Schweizer Studie wurden zur Wirkung von Schallschutzwänden und Fenstern 504 Anwohner aus 17 Untersuchungsgebieten der deutsch- und französischsprachigen Schweiz telephonisch befragt. Berechnet wurden die individuellen Belastungen zu jeder Wohnung mit und ohne Lärmschutzwände und die Dämmleistung der Wände für Tag- und Nachtverkehr. Das Pegelmittel betrug tags nach dem Bau der Lärmschutzwände 58 dB(A) Leq, vor dem Bau 64 dB(A). Die Dämmleistung der Anlagen lag im Mittel bei 6 dB(A, (Range 0 -17dB(A). Die Belastung nachts lag durchschnittlich um 8 dB(A) tiefer. Das Pegelmittel der Kontrollstichprobe lag bei 63 dB(A). In einer Untersuchung am Flughafen München wurden 775 Anwohner an 25 Untersuchungspunkten an allen Flugrouten, die Siedlungsgebiete tangieren, befragt. Die Pegel wurden mit einem Rechenmodel als Leq für Tag- und Nachtbelastung durch Fluglärm bestimmt. Tags waren die Anwohner im Mittel über alle Stichproben mit 46 dB(A), nachts mit 36 dB(A) Fluglärm belastet. Ergebnisse beider Untersuchungen: Die Gesamtbelästigung der Anwohner wird beherrscht durch die Belästigung im Aussenbereich und die Innenraumsituation bei offenem Fenster tags. Bei geschlossenen Fenstern liegt in allen Gebieten die Belästigung unter 10 % HA. Erst ab 5 dB(A) Dämmleistung der Wände ist eine Verminderung der Belästigung nachweisbar, ab 10 dB(A) und mehr ist eine starke Verbesserung der Wohnsituation beobachtbar: Als Folge der Dämmleistung der Wände wird die Belästigung bei offenen Fenstern tags und nachts stark reduziert, ebenso die Belästigung im Aussenbereich (Balkon, Garten). Die Gestaltung der Wände spielt keine wesentliche Rolle, die Zweckerfüllung ist in den Augen der Anwohner durch starke Dämmleistung gegeben. In beiden Studien zeigt sich eine Differenz von etwa 10 dB(A) Leq bzgl. der Tag- Nachtempfindlichkeit der Anwohner gegenüber Lärm.

• Untersuchungen zu Kriterien und Richtwerten für die erhebliche Belästigung von Anwohnern durch Fluglärm an den Flughäfen Frankfurt, Düsseldorf und München [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Kastka, N. Anduleit, U. Hofbauer and E. Borsch-Galetke
[A]

Für die Bewertung von Belästigung durch Lärm in Wohngebieten nach dem wichtigen Kriterium der Erheblichkeit liegen bisher keine konzeptionell und empirisch abgeklärten Vorstellungen vor. Belästigung durch Fluglärm beeinträchtigt die mit Wohnen umschriebenen Alltagsaktivitäten des Menschen, zu denen wesentlich Ruhe und Erholung gehören. Unklar ist, wie sich globale Belästigungsreaktionen bzgl. Gesamtlärm von nach Wohnfunktionen differenzierteren Belästigungsreaktionen bzgl. Tag- und Nachtlärm und in Abhängigkeit von der Fensterstellung sowie dem Aufenthalt im Aussenbereich/Wohnumfeld unterscheiden. Kriterien der erheblichen Belästigung werden an Hand neuer Ergebnisse, die die Beziehung '' Fluglärm - Wohnen - Belästigung'' analysieren, entwickelt. Eine obere Grenze der erheblichen Belästigung wird definiert, bei der Schutzmassnahmen erforderlich werden. Eine untere Grenze kennzeichnet die schwache oder zumutbare Belästigung, bei deren Überschreitung Schutzmassnahmen angedacht werden müssen. Ausgangspunkt bei Bearbeitung des Problems der oberen Grenze ist die Annahme, dass dann in einem Wohngebiet eine erhebliche Belästigung vorliegt, wenn die Anwohner mit mindestens 50 % Wahrscheinlichkeit eine starke Lärmbelästigung durch die Lärmquelle - hier Fluglärm - aufweisen. Dieses Kriterium kennzeichnet den Bereich der Belästigung, bei dessen Überschreitung die Nutzung eines Gebiets als Wohngebiet in Frage gestellt ist, da Wohngebiete, in denen mehr als die Hälfte der Anwohner stark belästigt sind, für Zwecke des ruhigen Wohnens ungeeignet sind. Bei geschlossenen Fenstern sollten tags wie nachts Kriteriumswerte von maximal 10% stark belästigten Anwohnern vorliegen, wie man sie auch in unbelasteten Kontrollgebieten vorfindet. In diese Richtung geht der Schutzanspruch bzgl. des passiven Lärmschutzes, der aber bzgl. Aussenbereich und der Wohnsituation bei offenem Fenster nicht vollständig befriedigende Lösungen der Belästigungsproblematik bringt. Als Kriterium für die untere Grenze der erheblichen Belästigung sehen wir die Situation an, in der mehr als die Hälfte der Anwohner bei offenen Fenstern nicht oder nur schwach belästigt sind, denn eine geringfügige Belästigung ist grundsätzlich zumutbar. Diese Konzepte werden an den empirischen Daten aus mehreren neuen Felduntersuchungen an den Flughäfen Frankfurt, München und Düsseldorf überprüft, bei denen insgesamt mehr als 3000 Anwohner zu Fluglärm systematisch befragt wurden und deren Belastung als Leq und Anzahl relevanter Flugereignisse (NAT70) für Tag und Nacht bestimmt wurde. Tags liegt die untere Schwelle der erheblichen Belästigung bei 55 dB(A) Leq3 (Tag), nachts bei 45 dB(A)Leq3 (Nacht). Ferner liegt die obere Grenze für erhebliche Belästigung Tags bei etwa 58 dB(A) Leq3 (Tag), bzw. bei 60 Überflugereignissen Tags mit einem Pegel Lmax über 70 dB(A).

• Aircraft Noise Annoyance at 5 German Airports
  J. Kastka
[A]

Noise Annoyance Reactions to Aircraft Noise of 6746 Residents at 5 German Airports (Frankfurt, Düsseldorf, München, Köln, Hamburg) were sampled by standardized Telephon-Interview-Technique at 220 sample points beween 1985 und 2001. Aircraft-Noise-Immission-Data (Leq3_Day , Leq3_Night, NAT70_day, NAT70_night) of the sample points were computed by Noise-Immission-software CADNA and Data of Aircraft Movements definded by the DES (Datenerfassungssystem) of the Airport Authorities.The Data give the impression of a general Dose-Response-Relation forr most of the Airports. Time of Day, Indoor/Outdoor Position of Resident and Position of Windows (Open/closed) are importand determinants of the Global Annoyance Reaction Results lead to the conclusion, that global annoyance is a rather indifferent and in some case misleading concept. Data analysis revealed a number of problems using the 28% cut_off for the defintion of Highly-Annoyed-Criteria Schultz), which seems to suffer under a proper conceptual background.

Kastreuz, B.

• Entwicklung der Fahrzeugausstattung mit FEM und SEA [DAGA 2003 (Aachen)]
  C. Fankhauser, B. Kastreuz, H.-H. Priebsch, K. Jalics, I. Hauer and A. Glettler
[A]

Der konventionelle Entwicklungsprozeß, wonach Fahrzeugakustik mit dem ersten Prototypen beginnt und mit der Ablieferung eines brauchbaren Akustikpakets endet, ist endgültig überholt. MAGNA Steyr setzt neuerdings auf FEM und SEA Simulationen von der Konzeptphase bis hin zur angelaufenen Serienproduktion. Ziel ist sowohl die optimale Vorauslegung des Akustikpakets hinsichtlich der Hauptkriterien Kosten, Gewicht und Geräuschkomfort als auch ein scharfes Monitoring der Lieferantenumfänge. Dafür wurden mit dem Akustikkompetenzzentrum (ACC) Module zur Berechnung des FEM-Innengeräuschs, speziell für die Hotspot-Analyse der Belchfelder im Fahrzeug und die Empfindlichkeit auf Motoranregung erstellt. Weiters wurde die SEA Modellierung der relevanten Körperschall- und Strukturpfade im Gesamtfahrzeug bei effizienter Elementanzahl entwickelt und durch Messungen am Durchschallungsprüfstand und am Fahrzeug validiert. Der Vortrag zeigt die gesammelten Erkenntnisse und legt einen Schwerpunkt auf die Anwendbarkeit im Entwicklungsprozeß. Die Effizienz der gewählten Verfahren hinsichtlich Treffsicherheit der Aussagen und Kostenreduktion wird mit den Beispielen belegt. www.magnasteyr.com, www.accgraz.com.

Katter, M.

• Ein optimiertes Verfahren zur Bestimmung der Motorgeräuschanregung in Bezug auf Verbrennung und Mechanik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  R. Arndt, M. Katter, F. Brandl and J. Veit
[A]

Die steigenden Anforderungen an die Reduktion von Kraftstoffverbrauch und Emissionen führen großteils zum Einsatz härterer Verbrennungsverfahren. Damit einher geht auch der Anstieg des Verbrennungsgeräusches. Im Gegensatz dazu steht der Kundenwunsch nach Komfort und Geräuschreduktion. Um entsprechende Akustikmaßnahmen zur Motorgeräuschverringerung bewerten zu können, ist die Kenntnis der Anregung durch die Verbrennung sowie durch die Mechanik an Otto- und Dieselmotoren im Detail erforderlich.

Die bestehenden Verfahren zur Ermittlung des Verbrennungsgeräusches beruhen entweder auf einem offenen Steuergerät zur Modifikation der Verbrennungsanregung oder es sind komplexe Auswerteverfahren (z.B. Regressionsanalysen) notwendig. Diese Verfahren benötigen zum einen einen hohen Zeitaufwand bzw. es ist nur eine geringe Genauigkeit erreichbar.

Im Rahmen eines von AVL beauftragten Forschungsprojektes bei ACC wurde in Zusammenarbeit mit AVL ein Verfahren erarbeitet, mit dem auf Basis der zeitgleich gemessenen Zylinderdruckanregung und Luftschallabstrahlung die Anteile von Verbrennungs- und mechanischem Geräusch sowie die Strukturübertragungsfunktionen schnell und einfach bestimmt werden können. Erfolgreich wurde dafür eine Methode, die die Kohärenz zwischen Zylinderdruckanregung und Luftschall bewertet, entwickelt.

In diesem Vortrag wird das Verfahren erläutert und es wird gezeigt, welche Signalbearbeitung (Filterung, Fensterung,...) zum Erhalt optimaler Ergebnisse vorgenommen wird.

Das Verfahren wurde programmtechnisch in Matlab umgesetzt, d.h. die Analyse von Verbrennungs- und mechanischem Geräusch kann daher bei AVL an Diesel- und Ottomotoren sehr schnell und effizient vorgenommen werden.

Katz, B.F.

• 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?.

• Eliciting adaptation to non-individual HRTF spectral cues with multi-modal training [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  A. Blum, B.F. Katz and O. Warusfel
[A]

This paper presents the results of a series of tests which examine the ability of subjects to adapt to non-individual Head Related Transfer Functions (HRTFs) in the context of auditory localization. Binaural presentations using the HRTF are currently limited in quality due to individual differences in the HRTF which are based on morphological variations between subjects. In contrast to studies involving adaptation methods for generating individualized HRTFs, this study concerns the ability of subjects to adapt to non-individual HRTFs through a short interactive training experience. Two groups were evaluated in the study, one using non-individual HRTF spectral cues with individual Inter-aural Time Difference (ITD) and a second control group using individual HRTFs. Subjects were blindfolded and the binaural rendering was performed using IRCAM's Spat software. Each subject passed two localizations tests separated by a 10 min training session. The training session was presented in the context of a search-game where subjects displaced a virtual sound source (linked to the position of the subject's hand via a tracking system) to locate various virtual sound targets, all rendered binaurally. Results show that localization performance improved for the group using non-individual HRTFs, leading to errors comparable to the control group, while little improvement was found for the control group. This indicates that the improvement is not linked to the training session in general, but to a perceptual adaptation to non-individual HRTFs. Rapid adaptation to non-individual spectral cues has been shown to be possible using multi-modal interactions, in this case proprioceptive and auditory associations.

• Apparent Source Width and the Church Organ [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  B.F. Katz and C. d'Alessandro
[A]

The Concert Organ and the Cathedral are the two major extremes of their disciplines: Musical Acoustics and Architectural Acoustics. With that, they represent some of the most difficult problems in both domains, violating many of the assumptions typically used. The interest of the current work is an examination of the effectiveness and interpretation of the Apparent Source Width (ASW) in evaluating the acoustic of both the church and also of the instrument itself. The ASW is becoming more commonly used in concert Hall acoustics as one of the descriptions of spaciousness of the hall. The measure of ASW is based on the Inter-Aural Cross-Correlation (IACC) from a binaural recording. The paper presents an investigation of the ASW in the context of the church acoustic. In addition, the church organ presents itself as a large distributed source, already having a non-negligible width. How the ASW varies with distance from the organ, in contrast to a simple source, is investigated as a potential means of measuring the interaction between the organ and the church acoustic.

• A Method for Measuring the Speech Reception Threshold in Different Languages
  A. Raake and B.F. Katz
[A]

For studying human speech perception performance in noisy environments, intelligibility threshold measurements are often used. Such intelligibility thresholds can be defined as the level of the target speech signal vs. the level of one or several distracting signals leading to a certain percentage of speech intelligibility. The sensitivity of the psychometric function of intelligibility over signal-to-distracter level is typically highest at the 50% intelligibility threshold, the ``speech reception threshold'' (SRT). The SRT can be determined using an adaptive procedure that employs lists containing a number of sentences: Each list corresponds to one acoustical test condition. In the past, such sentence material has been developed for different languages, like Swedish, English, German and Finnish. However, these tests vary in the complexity and number of sentences. In our paper, we present an SRT test method that is based on semantically unpredictable sentences (SUS). Our goal was to develop a method that can easily be ported to other languages, but is still based on a reasonably large word-lexicon. The SUS approach allows these goals to be achieved, since five different syntactic structures are available for several languages (Benoît et al., 1996). The paper discusses the validity and reliability of the test method for the example of the French language, for which no SRT test method had been developed so far.

• Vorhersage und Kontrolle der Sprachverständlichkeit in räumlich dargebotenen Audio-Konferenzschaltungen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Raake, B.F. Katz and G. Perez de la Sota
[A]

Heutige Telekonferenzsysteme sind gekennzeichnet durch eine schmalbandige Übertragung und das Zusammenmischen der Sprachsignale der Konferenzteilnehmer bei den einzelnen Empfängern. Mit Voice over Internet Protocol (VoIP) rückt die Beseitigung dieser Einschränkungen zunehmend näher: Zum einen ist mit VoIP eine einfache Erweiterung des übertragenen Frequenzbereichs der Sprache von 300-3400 Hz auf 50-7000 Hz oder weiter möglich. Zum anderen können bei VoIP in wesentlich einfacherer Weise als beim heutigen Mobilfunk oder dem klassischen Festnetz mehrere Sprachkanäle gleichzeitig zu einem Empfänger übertragen werden. Werden die unterschiedlichen Sprachkanäle mittels räumlicher Audio-Widergabemethoden dargeboten, werden Telekonferenzen möglich, die zunehmend Merkmale einer realen Konferenzsituation aufweisen. Dabei können die einzelnen Teilnehmer mittels Binauraltechnik oder Mehrkanal-Lautsprecherwiedergabe räumlich voneinander getrennt dargeboten werden.

Bei einer räumlichen Audio-Konferenz hängt die Sprachverständlichkeit von unterschiedlichsten Faktoren ab. Der Beitrag gibt einen Überblick über diese Faktoren und zeigt einen Ansatz, Szene und Übertragung hinsichtlich der Sprachverständlichkeit für ein gegebenes Sprecher-Hörer-Paar zu optimieren. Zu diesem Zweck wird ein einfaches Modell zur Vorhersage der Sprachverständlichkeit in virtuellen Konferenzräumen vorgestellt. Es basiert auf der Schätzung des so genannten Speech Reception Thresholds (SRT), d.h. der 50% Verständlichkeitsschwelle bei festem Störschallpegel. Die Vorhersagegenauigkeit des Modells wird anhand der Ergebnisse mehrerer Sprachverständlichkeitstestreihen erörtert. Ausgehend von diesen Messergebnissen werden konzeptionelle Schwachstellen und mögliche Verbesserungen des Vorhersagealgorithmus diskutiert.

Katz, M.

• Discriminative Kernel Classifiers in Speaker Recognition [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Katz, M. Schafföner, E. Andelic, S. Krüger and A. Wendemuth
[A]

The goal of automatic speaker recognition is to identify a speaker or to verify if a speaker is the person he claims to be. We present an overview of state-of-the-art speaker recognition systems which are usually based on speaker-dependent Gaussian Mixture Models (GMMs). In this paper we also describe different methods of integrating discriminative classifiers like the Support Vector Machine (SVM) into speaker recognition environments and show that it is possible to use the SVM methods directly on the frame-level for datasets with a small amount of speech data. On larger datasets a combination of generative and discriminative classifiers can be used. In speaker verification experiments the presented methods outperform the GMM baseline system on two speaker recognition datasets.

• Support Vector Machines as Acoustic Models in Speech Recognition [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  S. Krüger, M. Schafföner, M. Katz, E. Andelic and A. Wendemuth
[A]

Speech recognition is usually based on Hidden Markov Models (HMMs), which represent the temporal dynamics of speech very efficiently, and Gaussian mixture models, which do non-optimally the classification (acoustic modeling) of speech into single speech units (phonemes). In this paper we present an overview about the use of Support Vector Machines (SVMs) for the classification task by integrating SVMs in a HMM-based speech recognition system. SVMs are very appealing due to their association with statistical learning theory and have already shown good results in pattern recognition. In our hybrid SVM/HMM system we use SVMs as acoustic models in a HMM-based decoder. We train and test the hybrid system on the DARPA Resource Management (RM1) corpus, showing better performance than HMM-based decoder using Gaussian mixtures. To reduce the effort for training of the SVMs, we also use mixtures of SVMs which scales nearly linearly with respect to the number of training vectors making it easier to deal with the large amount of speech data.

Katzer, R.

• Akustische Klassifikation von Stimmstörungen [DAGA 2003 (Aachen)]
  B. Lißmann, R. Katzer and M. Kob
[A]

Können Stimmstörungen anhand akustischer Messungen erfasst und klassifiziert werden? Erfahrene Ärzte oder Logopäden berichten aus ihrer Berufspraxis, dass sie einem Patienten die Krankheit ''anhören'' können (z.B. Sängerknötchen oder Lähmungen der Stimmlippen). Zur messtechnischen Erfassung der Stimmstörung sind verschiedene Verfahren gebräuchlich, die jeweils einen (Pegel, Rauschanteil, , Periodizität) oder mehrere Aspekte der Stimmqualität (z.B. Heiserkeit) quantifizieren. Dieser Beitrag beschreibt ein Konzept zur Klassifizierung von Stimmstörungen anhand ihrer akustischen Korrelate. Weiterhin wird eine Befunddatenbank vorgestellt, die eine Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe von Messdaten über ein Browserinterface ermöglicht. Die Datenbank soll künftig u.a. die Gegenüberstellung von Krankheitsbildern bzw. -klängen und Ergebnissen von numerischen Simulationen bei pathologischen Befunden erlauben.

• Application of impedance measurements for thge diagnosis of articulatory dysfunction [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Kob, J. Stoffers, M. Lievens, R. Katzer and C. Neuschaefer-Rube
[A]

The application of acoustic impedance measurements for the non-invasive characterisation of the resonance structure in the vocal tract has been reported earlier (M. Kob: Miniaturaufbau zur direkten Impedanzbestimmung, DAGA '02). The first method suffered from the problem that the impedance measurement is distorted by the voice signal during measurements with phonation. On the other hand, during the measurement of the vocal tract resonances without phonation, the configuration of the vocal tract and the glottal area is not exactly known. Therefore, a comparison of the impedance measurements with results from established methods, as e.g. LPC analysis, was difficult.

An algorithm was developed that eliminates the voice signal from the measured acoustic impedance at the mouth. The impedance measurements were validated by simultaneous measurements of formants (LPC) and vocal tract transfer functions (VTTF) of an externally excited vocal tract model. The results give valuable hints for the interpretation of vocal tract impedance measurements in patients with articulatory dysfunctions.

Kauba, M.

• Active vibration control applied to a tram HVAC unit [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  J. Bös, M. Kauba and D. Mayer
[A]

Within the framework of the European Integrated Project InMAR (Intelligent Materials for Active noise Reduction) active vibration control and active structural acoustic control approaches are applied to an HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) unit used to air-condition the driver's cab of a tram. Measurements previously performed by the manufacturer of the unit indicated that annoying tonal noise in the 50 Hz and 100 Hz 1/3 octave bands inside the driver's cab is mainly caused by the vibration of the compressor mounted in the HVAC unit on the roof of the tram. The structural behavior of the unit is analyzed by means of various vibration measurements.

To estimate the potential of active vibration reduction approaches, additional control forces are applied to the compressor by means of an electrodynamic shaker. This shaker is controlled by a 'modified error' algorithm as part of a digital adaptive internal model control running on an embedded industrial PC system. The adaptive control resulted in a vibration reduction in the range of 18 dB at 48 Hz. These preliminary results will be used to design active vibration reduction devices such as active compressor mounts, an active tuned vibration absorber, or an inertial mass actuator.

• Reduction of compressor vibrations by means of an active tuned vibration absorber [DAGA 2008 (Dresden)]
  J. Bös, E. Janssen, M. Kauba and D. Mayer
[A]

Within the framework of the European Integrated Project InMAR (Intelligent Materials for Active noise Reduction) active vibration control and active structural acoustic control approaches are applied to an HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) unit used to air-condition the driver's cab of a tram. Measurements previously performed by the manufacturer of the unit indicated that annoying tonal noise in the 50 Hz and 100 Hz 1/3 octave bands inside the driver's cab is mainly caused by the vibration of the compressor mounted in the HVAC unit on the roof of the tram. Therefore, active tuned vibration absorbers were designed that reduce the vibrations caused by the compressor. These vibration absorbers consist of two discrete masses attached to the ends of two cantilevered beams and are tuned to 50 Hz. This fundamental frequency can be varied within a certain range by an acceleration feedback control system using the acceleration of the discrete masses as input, thus virtually adapting the mass of the absorber. In addition, the acceleration at the mounting point can be used as the input to an adaptive digital control system such that the absorber behaves as a vibration compensator at higher frequencies.

Kaufmann, A.

• Wahrnehmung von akustischen Warn- und Informationssignalen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  G. Seitz, S. Hecht and A. Kaufmann
[A]

Als ein wichtiger Kanal multimodaler Mensch Maschine Schnittstellen werden akustische Signale verwendet. Diese sollen alleinig bzw. unterstützt durch andere optische oder haptische Informationen bestimmte Reaktionen des Fahrers hervorrufen bzw. unerwünschte Handlungen verhindern. Die Gestaltung dieser Signale hat u.a. Einfluss auf die Akzeptanz, die Reaktionszeiten und die Ablenkung von der eigentlichen Fahraufgabe. Des Weiteren können sie als Bestandteil des Corporate Identity verwendet werden. Anhand von verschiedenen aufgezeichneten fahrzeugtypischen Signalen wurde kontextunabhängig und kontextabhängig im Fahrsimulator untersucht, welche akustischen und psychoakustischen Parameter für die Deutung und die Unterscheidbarkeit relevant sind. Die Vorgehensweise und die Ergebnisse werden vorgestellt.

• 'Cross-modality matching' zwischen Schall- und Vibrationssignalen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Kaufmann, M. Bellmann and R. Weber
[A]

Im alltäglichen Leben ist der menschliche Körper z.B. im Straßenverkehr oder bei der Arbeit verschiedensten Ganzkörpervibrationen ausgesetzt. Oftmals geht die Vibrationsexposition mit einer zeitgleichen akustischen Belastung einher.

Es existieren in der Literatur einige Hinweise, dass Schall mit großer Lautheit die wahrgenommene Stärke von Ganzkörpervibrationen verringert. Jedoch ist dieser Effekt bislang noch nicht systematisch untersucht worden. Aus diesem Grund werden in dieser Untersuchung Kurven gleicher subjektiver Wahrnehmungsstärke zwischen Schall und vertikalen Ganzkörpervibrationen auf einem vibro-akustischen Prüfstand im Labor gemessen.

In den Experimenten werden den Probanden akustisch schmalbandige Rauschsignale mit festen Pegeln und schmalbandige Vibrationssignale mit variablem Beschleunigungspegel dargeboten. Die Probanden haben die Aufgabe, zu entscheiden, welches der beiden Signale stärker ist. In verschiedenen Settings wird der Einfluss der Startbeschleunigungspegel, der Darbietungsreihenfolge des vibratorischen und des akustischen Stimulus und der Referenzpegel des akustischen Stimulus auf die beurteilte Vibrationsstärke systematisch untersucht.

Es stellt sich heraus, dass der im Vergleich zur Lautstärke als gleich stark beurteilte Vibrationspegel deutlich von der Reihenfolge der dargebotenen Schall- und Vibrationssignale abhängt. So zeigt sich u.a., dass die Wahrnehmung des Vibrationssignals stärker durch einen vorher dargebotenen akustischen Stimulus beeinflusst wird als bei einer umgekehrten Darbietungsreihenfolge.

Kautsch, P.

• Entwicklung eines verputzten Zelluloseabsorbers [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  G. Graber, H. Drotleff, J. Egger, P. Häupl, H. Hengsberger, P. Kautsch, W. Lackner, H. Petzold, R. Plagge, R. Schmied and X. Zhou
[A]

Im Rahmen von abgeschlossenen Forschungsprojekten wurde die überwiegend als Einblasdämmstoff verwendete Altpapierzellulosedämmung zu einem tragfähigen, verputzbaren Wandsystem entwickelt, das als thermische Innendämmung ohne Dampfsperre einsetzbar ist. Dabei wurden die positiven Eigenschaften des Materials weiterentwickelt, so dass ein tragfähiger und mittels Spezialputz verputzbarer Dämmkörper zur Verfügung steht. Der Vortrag berichtet über ein laufendes Projekt, in dem der verputzbare Zellulosedämmkörper zu einem akustischen Absorber weiterentwickelt wird, der vor allem im mitten- und tieffrequenten Bereich wirksam sein soll. Basierend auf dem Prinzip des klassischen Schlitzabsorbers wird auf einer 5 bis 6 cm dicken vor Ort aufgespritzten Zelluloseschicht ein zweischichtiges Putzsystem aufgebracht, das - als Innovation bei Schlitzabsorbern - auch mit einer fugenlosen Oberfläche ausgeführt werden kann. Damit wird dem Bedarf vieler Planer nach 'Unsichtbarkeit' der akustischen Maßnahmen bei gleichzeitiger Bedämpfung tiefer Frequenzen Rechnung getragen. Aufgrund des positiven hygrothermischen Verhaltens kann der verputzte Zelluloseabsorber auch an der Innenseite von Außenwänden eingesetzt werden, wo konventionelle Absorber Probleme mit unzulässiger Wasserdampfkondensation hervorrufen können. Der neuartige Absorber ist auch auf unebenen oder gekrümmten Wänden oder Decken applizierbar. Der Einsatz des verputzten Zelluloseabsorbers zur akustischen Sanierung eines Klassenzimmers wird vorgestellt.

Kefting, D.

• Determination of the upper boundary in the energy distribution involved in the collapse of sonoluminescing bubbles
  T. Lepoint, F. Mullie, S. Labouret, C. Pétrier, D. Kefting, R. Geisler, R. Mettin, T. Kurz and W. Lauterborn
[A]

Multibubble sonoluminescence (MBSL) spectra of solutions containing noble gas consist of a continuum which extends from ~250 to ~1000 nm. For nm, there is no observable emission. With Kr or Xe as the dissolved gas, small-intensity lines are observed in the 700 - 950 nm wavelength range. By comparison with appropriate lamps, we attributed them to and electronic transitions. This means that energy levels of 11.3-12.1 eV are populated in the case of Kr and ~9.9 eV in the case of Xe. When Ar is the dissolved gas, no Ar lines (which would involve a populating in levels characterized by energies of 12.9-13.3 eV) are observed. Given the absence of emission below 250 nm, these observations show that the upper boundary in the distribution of energu released to the intracavity medium upon the collapse of sonoluminescing bubbles is ~12 eV. These observations enable to understand the reason of the absence of the hydrogen 'Balmer' series in water MBSL. Indeed, transitions leading to , and lines requires electronic excitations over a range of 12.10-13.11 eV. Moreover, the absence (or negligible) emission below 250 nm discards thermal or plasma origins for MBSL. The ~12 eV upper boundary in the energy distribution associated with the collapse of sonoluminescing bubbles indicates that MBSL spectra are mainly molecular.

Kehl, R.

• Schwingungsverhalten eines flüssigkeitsgefüllten Tanks [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  R. Kehl, J. Rautenberg and B. Henning
[A]

In verschiedensten Industriezweigen ist eine nichtinvasive Füllstandsmessung in Flüssigkeitstanks gefordert, insbesondere wenn es sich um aggressive oder explosive Flüssigkeiten handelt oder die Prozessbedingungen den Sensoreinbau nicht zulassen. In diesem Beitrag soll eine Messmethode, die auf dem füllstandsabhängigen Schwingungsverhalten eines zylindrischen Behälters begründet ist, vorgestellt werden. Durch eine transiente Anregung wird das System zu einer Schwingung, deren Form und Frequenzanteile sich mit dem Füllstand ändern, angeregt. Die Oberflächenbewegungen können sensorisch erfasst, verarbeitet und mit theoretischen Modellwerten verglichen werden. Exemplarisch werden für einen Zylinder unterschiedliche semianalytische Modelle auf Basis schalentheoretischer Ansätze aufgestellt und aus den so gewonnenen Ergebnissen mit Hilfe der modalen Expansion die Reaktion auf ein transientes Eingangssignal ermittelt. Die berechneten Eigenfrequenzen, -moden und Zeitfunktionen werden diskutiert und mit denen einer FEM-Simulation verglichen, um diese verifizieren zu können.

Keil, T.

• Lärm am Arbeitsplatz und das Risiko eines Herzinfarktes – erste Ergebnisse der NaRoMI-Studie [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Schust, M. Stallmann, T. Keil, H. Stark, E. Dietz, J. Löbert, C. Nakladal, K. Wegscheider, W. Babisch and S. Willich
[A]

Im Rahmen der Fall-Kontroll-Studie ''Noise and Risk of Myocardial Infarction - NaRoMI'' wird u.a. der Zusammenhang zwischen der Schallexposition am Arbeitsplatz und dem Risiko für die Entstehung eines Herzinfarktes untersucht. In den Jahren 1998-2001 rekrutierte man an 32 Berliner Krankenhäusern 4115 Patienten (1061 Frauen, MW 57,7 Jahre, SD 8,7 Jahre und 3054 Männer, MW 56,1 Jahre SD 8,5 Jahre), wobei die Fälle (akuter Myokardinfarkt) und die Kontrollen (Unfall/Operation) nach Alter, Geschlecht und Krankenhaus gematcht wurden (Männer 1:1, Frauen 1:2). Die Schalldruckpegel am Arbeitsplatz wurden retrospektiv für 10 Jahre nach zwei Methoden bestimmt - anhand von Interview-Angaben zur Tätigkeit aus Katalogwerten und nach ISO 9921/1 aus dem erfragten Stimmaufwand bei der Kommunikation. Aus den Beurteilungspegeln berechnete man die 10-Jahres-Mittelungs- und -Summenpegel. Bekannte Risikofaktoren für Herzinfarkt und sozio-demographische Größen wurden ebenfalls per Interview erfasst. Die Odds Ratios und 95% Konfidenz-Intervalle wurden mittels multipler logistischer Regressionsmodelle berechnet und nach möglichen Konfoundern adjustiert. 75,9% der Frauen und 90,9% der Männer waren innerhalb der letzten 10 Jahre die gesamte Zeit oder für kürzere Perioden beschäftigt. Für diese Personen lagen die 10-Jahres-Pegel vor. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass die aus dem Stimmaufwand nach ISO 9921/1 berechneten 10-Jahres-Mittelungs- und -Summenpegel für Männer mit einem erhöhten Herzinfarktrisiko verbunden sind (Odds Ratios 1,48 und 1,47, p-Werte 0,013 und 0,017 bei Erhöhung der Pegel von = 55 dB auf 70-85 dB, adjustiert nach Herzinfarkt bei Eltern/Geschwistern, Diabetes, Hypertonie und Rauchen). Weitere Analysen unter Einbeziehung der erhobenen Daten zur Belästigung durch Lärm am Arbeitsplatz und in der Wohnung werden noch durchgeführt und könnten zur Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen beitragen.

Keitmann, O.

• Der Einsatz von Kontrastmitteln in der Transmissions- Sonographie [DAGA 2002 (Bochum)]
  O. Keitmann, L. Benner and H. Ermert
[A]

Transmissionssonographische Bilder liefern ähnliche Bildinformationen wie Röntgenaufnahmen, ohne dass jedoch ionisierende Strahlung eingesetzt wird. Die Ultraschall-Transmissionskamera am Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik der Ruhr-Universität Bochum ist echtzeitfähig, und zwar mit einer Auflösung von 1 mm x 1 mm und einem Bildfeld von 80 mm x 80 mm. Die aktuelle Version dieser Transmissionskamera verwendet je ein lineares eindimensionales Array mit 128 Transducerelementen auf der Sende- und Empfangsseite, wobei die Arrays zueinander gekreuzte Orientierungen haben (vertikal bzw. horizontal). Im Gegensatz zu üblichen Ultraschallsystemen werden keine axialen Schnitte aufgenommen, sondern zur Schallausbreitungsrichtung transversale Ebenen mit einer bestimmten Tiefenschärfe. Mit dieser Version der Ultraschall-Transmissionskamera wurden in vivo Aufnahmen von Extremitäten gemacht, die präsentiert werden sollen. Auf Videosequenzen sind die Bewegungen von Knochen, Gelenken und Sehnen deutlich erkennbar. Zur Unterscheidung von Sehnen und Blutgefäßen sind jedoch weitere Hilfsmittel nötig. Dazu können in Echtzeit dargestellte Bewegungen im Gewebe genutzt oder Ultraschall-Kontrastmittel eingesetzt werden. Ultraschall-Kontrastmittel werden für den Einsatz in Verbindung mit Reflexions-Ultraschall konzipiert. Zusätzlich zu den Reflexions- und Streueigenschaften besitzen diese Kontrastmittel auch Dämpfungseigenschaften. Diese Dämpfung kann ausgewertet werden, um auf transmissionssonographisch gewonnenen Bildern einzelne Blutgefäße sichtbar zu machen. Als erster Ansatz dazu wird die digitale Subtraktionstechnik genutzt. Erste Untersuchungen am Phantom und in vivo haben gezeigt, daß angiographische Untersuchungen mit handelsüblichen Ultraschall-Kontrastmitteln mit der Ultraschall-Transmissionskamera möglich sind. Wir werden diese Ergebnisse ebenfalls präsentieren, um zu demonstrieren, wie ohne ionisierende Strahlung angiographische Untersuchungen an den Extremitäten möglich sind. Ein Beitrag aus dem Kompetenzzentrum Medizintechnik Ruhr (KMR), Bochum.

Kell, G.

• Hochauflösende Messungen akustischer Signale unter Feldbedingungen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  G. Kell, O. Hochmuth, B. Meffert and F. Winkler
[A]

Im Rahmen eines Vorhabens zur Friedensforschung ist für die kooperative Verifikation von Abrüstungsmaßnahmen ein Meßgerät entwickelt worden. Das Meßgerät verarbeitet die von Mikrofonen und Geofonen aufgenommenen akustischen und seismischen Signale. Über die Auswertung dieser Signale sollen unter Feldbedingungen schwere militärische Landfahrzeuge klassifiziert werden. Zum Erzielen einer hohen Empfindlichkeit (''Hörweite'' der Beobachtung) war das Meßgerät so zu entwerfen, daß kleinste und größte Signalamplituden ohne manuelles Umschalten von Meßbereichen erfaßbar sind. Die trotzdem erforderliche Wahl eines passenden Meßbereiches wird schon im Analogteil der Signalerfassung automatisch vorgenommen. Dazu wird für jede Abtastung die absolute Größe des Mikrofon- oder Geofonsignals ermittelt und daraus eine Verstärkung (8 bit) berechnet. Sie wird so gewählt, daß das verstärkte Signal den angeschlossenen Analog-Digital-Umsetzer (16 bit) voll aussteuert. Die digital eingestellte Verstärkung und das Ergebnis der Analog-Digital-Umsetzung werden zu einer Gleitkommazahl zusammengefaßt. Ein digitaler Signalprozessor nimmt diese Meßwerte auf und übergibt sie an einen feldtauglichen Personalcomputer. Dieser kann die Daten zwischenspeichern und über eine Ethernet- oder RS485-Schnittstelle übertragen.

Keller, B.

• Eine neue Konstruktionsweise für Holzdecken mit niedrigem Trittschallpegel [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Walk and B. Keller
[A]

Eine neue Konstruktionsweise für Holzdecken mit niedrigem Trittschallpegel Autoren: M. Walk und B. Keller, ETH Zürich, Professur für Bauphysik Abstract: Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Holzdeckenelements mit sehr guten Schallschutzeigenschaften. Im Mittelpunkt steht dabei die Trittschalldämmung der Rohdecke ohne zusätzliche Schichten. Es wurde ein neuer Ansatz entwickelt, der sich dadurch auszeichnet, dass die Gehfläche frei auf einer Schüttgutschicht (z.B. Sägemehl) schwimmt, die bekanntermassen eine hohe innere Reibung aufweist. Im Normprüfstand gewonnene Ergebnisse zeigen, dass sehr gute Normtrittschallpegel unter 60dB erreicht werden. Der Einfluss verschiedener Parameter auf den Schalldurchgang wurde systematisch untersucht.

• Hochschalldämmendes Holzdeckensystem mit Schüttgutfüllung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  M. Walk and B. Keller
[A]

Frühere Erkenntnisse (vgl. DAGA 2000) haben gezeigt, dass mit zweischaligen Holzdeckenkonstruktionen, deren Schalen durch eine Schüttgutschicht akustisch vollkommen voneinander abgekoppelt sind, sehr gute Normtrittschallpegel erreicht werden. Der Beitrag stellt ein auf dieser Basis entwickeltes Holzdeckensystem vor, welches sich durch hohen Vorfertigungsgrad und geringen Montageaufwand auszeichnet. Es erreicht als Rohdecke Normtrittschallpegel unter 60 dB, mit Teppich sogar deutlich unter 50 dB. Im Zuge der Entwicklung wurde der Einfluss des Tragbalkenabstandes auf die kritischen Eigenfrequenzen, und damit auf die Schalldämmwerte untersucht.

Kellermann, W.

• Comparison and a theoretical link between time domain and frequency domain blind source separation [DAGA 2003 (Aachen)]
  R. Aichner, H. Buchner and W. Kellermann
[A]

In this paper, we start with an comparative overview of state-of-the-art blind source separation (BSS) approaches for separating speech signals in real-world environments with room impulse responses modeled by long FIR filters of several thousand taps. Traditionally we distinguish between time-domain and frequency- domain BSS methods. The latter one is widely used due to its simplicity because the convolutive problem is decomposed into instantaneous BSS problems in each frequency bin. Unfortunately this results in a frequency-dependent permutation and scaling ambiguity. On the other hand time-domain algorithms avoid the arbitrary permutation and scaling but their applicability has usually been restricted to short room impulse responses. Recently we proposed a new approach to overcome this limitation by using a proper initialization method. Now a theoretical link between time-domain and frequency-domain methods is established by a rigorous derivation of a frequency-domain approach. This novel derivation leads to constraints in the update equation which show explicitly the relationship between the two above mentioned classes of algorithms.

• Convolutive Blind Source Separation for Noisy Mixtures [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  R. Aichner, H. Buchner and W. Kellermann
[A]

Recently, we presented a blind source separation (BSS) framework for convolutive mixtures. The resulting algorithms are suitable for separating speech signals in real-world environments with room impulse responses modeled by long FIR filters of several thousand taps. In this paper we extend the BSS model to the case when noise is present. In the case of arbitrary noise sources, suitable noise estimation methods have to be utilized to obtain noise-robust BSS algorithms. Here, we combine a frequency-domain BSS algorithm based on second-order statistics with a bias removal technique utilizing minimum statistics. This leads to improved separation performance for noisy environments. Experiments conducted in a car environment show the effectiveness of our method.

• Residual Cross-talk and Noise Suppression for Convolutive Blind Source Separation [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  R. Aichner, M. Zourub, H. Buchner and W. Kellermann
[A]

Convolutive blind source separation (BSS) aims at separating point sources from mixtures picked up by several sensors. In real-world environments, moving speakers, background noise, and reverberation are encountered which often degrade the performance of BSS algorithms. In such cases, the application of a post-filter can improve the output signal quality by suppression of residual cross-talk and of background noise. In this paper we propose a novel technique to estimate the necessary power spectral densities of the cross-talk components and present a robust system which allows to further suppress both, the remaining interference from point sources and the background noise. Experimental results show the benefit of this post-processing method applied to distant speech acquisition in car environments.

• 'Natürliche' akustische Mensch/Maschine-Schnittstellen - eine Herausforderung für die digitale Signalverarbeitung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  W. Kellermann
[A]

'Natürliche' akustische Mensch/Maschine-Schnittstellen für zukünftige Multimedia- und Kommunikationsendgeräte sollten dem Benutzer idealerweise das Tragen technischen Geräts ersparen und gleichzeitig möglichst große Bewegungsfreiheit lassen. Daraus ergeben sich an die digitale Signalverarbeitung verschiedene Forderungen, die teilweise nur mit erheblichem Rechenaufwand zu erfüllen sind, zum Teil auch bis vor kurzem selbst theoretisch noch gar nicht erfüllbar schienen. Von den beiden grundsätzlichen Aufgaben, der Schallwiedergabe und der Schallaufnahme, betrachten wir vor allem die Aufnahmeseite. Bei typischen Anwendungen in störbehafteten und halligen Umgebungen sind dabei Wunschquellen zu extrahieren und zusätzlich zu enthallen, Lautsprecherechos zu kompensieren und schließlich punktförmige und diffuse Störquellen zu unterdrücken. Hinzu kommt häufig die Aufgabe, die augenblickliche Position der Wunschquellen zu bestimmen. Basierend auf einer grundsätzlichen Problemanalyse wird der Stand der Technik anhand von Beispielen illustriert und es werden die offenen Probleme diskutiert. Während akustische Echokompensation nicht nur für Fünfkanal-Wiedergabesysteme echtzeitfähig ist, sondern auch bereits für Wellenfeldsysteme möglich ist, stellt die Extraktion von Wunschquellen aus geräuschbehafteten Umgebungen und bei mehreren aktiven Quellen ein nur teilweise gelöstes Problem dar. Mehrkanalige Algorithmen für Beamforming und zur Blinden Quellentrennung haben in jüngerer Vergangenheit teilweise Produktreife erreicht und werden für immer neue Anwendungen diskutiert. Blinde Enthallung von Sprachsignalen schien bis vor kurzem noch unrealistisch, aber ihre schiere Notwendigkeit, insbesondere bei Spracherkennung aus der Distanz, hat hier zu erheblichen Forschungsanstrengungen mit einigen ermutigenden Ergebnissen geführt. Abschließend werden auch Verfahren gezeigt, mit denen die gleichzeitige Lokalisierung mehrerer Quellen möglich ist.

Kellert, T.

• Das Schallfeld in einem Kfz-Motorraum - Vergleich zwischen Messung und Simulation an einem vereinfachten 1:2-Modell [DAGA 2003 (Aachen)]
  T. Kellert, O. Strauch and R. Sottek
[A]

In der Automobilindustrie haben sich in den letzten Jahren die BTPA und BTPS (Binaurale Transferpfadanalyse und -synthese) als gängige Modelle der akustischen Optimierung während der Fahrzeugentwicklung etabliert. Ein wichtiges Ziel der BTPA/BTPS besteht darin, konstruktive Veränderungen an Antriebsaggregaten schon im Prüfstand in ihrer Auswirkung auf das Innengeräusch bewerten zu können und somit den Entwicklungsprozess zu beschleunigen. Hierzu müssen alle akustischen und vibro-akustischen Übertragungswege bis hin zum Fahrerohr bekannt sein. Für den Luftschall-Übertragungsweg kann die Abstrahlung schwingender Oberflächen noch im Prüfstand gemessen werden. Die raumakustischen Eigenschaften des Motorraums weichen jedoch deutlich von den Freifeldbedingungen im Prüfstand ab, und es ist zu prüfen, ob die Schallausbreitung im Motorraum anstelle von aufwändigen Messungen auch numerisch mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden kann. Zur Annäherung an diese Aufgabe wurde ein vereinfachtes 1:2-Modell eines Motors und eines Motorraums aus Holz angefertigt. Zur Anregung sind sowohl Lautsprecher als auch Shaker eingebaut. Parallel dazu wurde ein Computermodell erstellt und in diesem mit Hilfe der im Institut entwickelten Software das Schallfeld berechnet. In diesem Beitrag werden die Luftschall-Messungen mit den entsprechenden Ergebnissen der Simulation verglichen. Dabei wird insbesondere auf die Aussagefähigkeit und die Grenzen der Simulation eingegangen.

• Anwendung des binauralen Schallsenders zur reziproken Transferpfadanalyse im Fahrzeug [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Klemenz, P. Sellerbeck, T. Kellert and R. Sottek
[A]

Im vorangegangenen Vortrag wurde ein binauraler Schallsender vorgestellt, der im Rahmen der BTPA/BTPS für die reziproke Messung von Übertragungsfunktionen im Fahrzeug eingesetzt werden soll. Nach der Vorstellung der technischen Details werden in diesem zweiten Beitrag Anwendungsbeispiele aufgezeigt. Konkret geht es um zwei Klassen von Übertragungsfunktionen, nämlich einerseits die Übertragung von Körperschall über diskrete Schnittstellen in die Karosserie (z.B. über Motorlager) und anschließende Abstrahlung in den Innenraum, und andererseits die Abstrahlung von schwingenden Elementen des Powertrains und die Übertragung von Luftschall bis hin zum Fahrerohr. Es werden hierbei Möglichkeiten und Grenzen für die Anwendung des binauralen Senders aufgezeigt. Für eine geschickte Wahl der Schnittstellen und die entsprechende Einbeziehung der Messergebnisse in die BTPA/BTPS werden die bisherigen Ansätze vorgestellt, die trotz ihrer Vereinfachungen plausible Ergebnisse liefern. Ebenso werden mehrere Ideen zur Erweiterung dieser Methoden diskutiert, die Gegenstand zukünftiger Forschung sind.

• Influence of hoses on the sound field of engine compartments [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  T. Kellert and D. Steinbacher
[A]

During the development of new vehicles one cannot underestimate the value of simulations. The goal of the BTPA/BTPS (binaural transfer path analysis/synthesis) is the evaluation of constructive changes of the powertrain in early stages of development and their influence on the interior soundfield. For this purpose it would be desirable that all the acoustic and vibro-acoustic transfer paths from the source to the passenger's ears are known. To accomplish this task, the airborne sound radiation of vibrating panels in engine test benches can be measured, as well as simulated with the help of finite element models.

The sound radiation of engines was already analysed in the literature, but some questions about the influence of the engine compartment still remain. For the exact simulation of sound fields, the correct description of the boundary conditions is of major importance. Although the characterisation of the behaviour of the surfaces is well known, the consideration of fluid-filled hoses is not fully understood.

In this work, an experimental analysis was made in a built 1:2-model of an engine compartement and the influence of the hoses was analysed. The experimental data was then used as basis for simulations with a finite element model of the engine compartment. In this presentation the comparison between meassurements and simuations will be presented and the results discussed.

• Einsatz der Multipolsynthese für die Ermittlung der Schnelleverteilung auf der Motoroberfläche [DAGA 2005 (München)]
  T. Kellert and B. Römer
[A]

In der Automobilindustrie werden Motoren im Rahmen der Fahrzeugentwicklung auf einem Prüfstand untersucht, um ihre Schallabstrahlung bewerten zu können. Dabei werden im Standardverfahren einige wenige Mikrofone im Fernfeld aufgestellt und ggf. zusätzlich charakteristische Signale im Nahfeld aufgenommen, wie etwa das Ansauggeräusch. Der Wunsch ist es, aus diesen Messungen Rückschlüsse auf das Abstrahlverhalten des Motors im eingebauten Zustand machen zu können. Ein vielversprechendes Verfahren besteht in der Multipolstrahlersynthese, in dem an einem Ersatzmodell eine geeignete Multipol-Quellanordnung bestimmt wird. Anhand dieses Verfahrens kann eine Schnellebelegung auf der Motoroberfläche geschätzt werden, wonach weitere Schritte wie Abstrahlungsberechnungen mit BEM oder FEM für eine Motorraumsimulation folgen können. Es stellt sich zunächst die Frage, wie viele Mikrofone im Nahfeld und im Fernfeld gebraucht werden, um zu einer realistischen Schnellebelegung der Motoroberfläche zu gelangen. Im Rahmen dieses Vortrages werden erste Ergebnisse vorgestellt und weitere Schritte diskutiert.

Kelly, P.

• Ursachen sowie Minderungsmöglichkeiten des Geräuschphänomens „Whoop“ bei Fahrzeugkupplungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J.-W. Biermann, A. Reitz and P. Kelly
[A]

Beim Kauf eines Fahrzeugs hat das Kriterium ''Komfort'' in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Insofern verwenden die Fahrzeughersteller bei der Entwicklung neuer Fahrzeuge erhebliche Anstrengungen darauf, störende Geräusche soweit wie möglich zu vermeiden. Ein entsprechendes Geräuschphänomen stellt das sogenannte ''Whoop'' dar. Wird die Kupplung bei laufendem Motor betätigt - das Fahrzeug steht, es ist kein Gang aktiviert - so kann es zu diesem als äußerst störend empfundenen Geräusch kommen. Bis vor einiger Zeit war man der Ansicht, daß das Geräusch durch den Reibvorgang zwischen Seilzug und Kabelhülle verursacht wird. Daß diese Vermutung nicht zutrifft, zeigte der Einsatz hydraulischer Kupplungsbetätigungen. Vor diesem Hintergrund wurde am ika eine umfangreiche meß- und versuchstechnisch gestützte Untersuchung mit dem Ziel durchgeführt, Wirkzusammenhänge sowie Minderungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Im Rahmen des angebotenen Vortrages soll hierüber berichtet werden.

Kelm, M.

• Die Lärmbelastung in Polizeifahrzeugen im Hinblick auf die EU-Richtlinie 2003/10/EG [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Kelm and D. Krahé
[A]

Die EU-Richtlinie 2003/10/EG enthält Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen (Lärm) und gibt u.a. einen unteren Auslösewert von = 80dB(A) vor, ab dem präventive Maßnahmen ergriffen werden müssen. Dies war Anlass, die Lärmbelastung in Polizeifahrzeugen näher zu untersuchen. Hauptquellen sind hier das Martinshorn und der Funkverkehr. In verschiedenen Fahrzeugtypen mit verschiedenen Ausstattungsvarianten wurde die Lärmbelastung unter verschiedenen Einsatzbedingungen gemessen. Als wesentliche Ausstattungsvariante erwies sich dabei die Dach- bzw. Frontmontage des Martinshorns. Neben der Lärmbelastung im Polizeifahrzeug ist natürlich die Signalwirkung des Horns außerhalb und in voraus fahrenden Fahrzeugen von Relevanz. Auch diese wurde unter verschiedenen Bedingungen gemessen. Über die Ergebnisse der Untersuchung und die sich daraus ergebenden Möglichkeiten zu einer Lärmminderung soll berichtet werden.

Die Arbeit wird durch die Deutsche Hochschule der Polizei, Polizeitechnisches Institut Münster unterstützt und gefördert.

Kemmather, D.

• Lärmminderungsplanung in der Landeshauptstadt München - Erfahrungen bei der Beteiligung und Information der Öffentlichkeit [DAGA 2005 (München)]
  R. Liegl, U. Möhler, D. Kemmather and R. Wieringer
[A]

In der Landeshauptsstadt München stehen eine umfassende Information der Bürgerinnen und Bürger und ihre Beteiligung bei der konkreten Maßnahmenplanung im Mittelpunkt. Hierzu wurden Werkzeuge erarbeitet, die verschiedene Medien nutzen, um die Betroffenen erreichen zu können und ihnen Foren für die Beteiligung zur Verfügung zu stellen. Zum Einsatz kommen repräsentative Interviews, Informationen und Fragebogenaktionen auf dem Postweg, über das Internet sowie die Durchführung von Anhörungsterminen für die Öffentlichkeit. Über diese Informations- und Beteiligungsmöglichkeiten liegen zwischenzeitlich praktische Erfahrungen vor, die seitens der Betroffenen teilweise eine andere Gewichtung von Lärmkonflikten zeigen, als zunächst aufgrund der schalltechnischen Berechnungen zu erwarten war. Weitere Ergebnisse bestätigen in der Tendenz die Ergebnisse aus anderweitig vorliegenden Untersuchungen. Im Hinblick auf die anstehende Änderung des § 47 BImSchG könnten öffentliche Anhörungstermine ein fester Bestandteil der Lärmminderungsplanung werden; die Zweckmäßigkeit solcher Anhörungstermine wird hinterfragt und ein Ausblick auf das weitere Vorgehen bei der Information und Beteiligung der Bürgerinnen und Bürger gegeben.

Kemp, T.

• Classification of Audio Signals [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  T. Kemp
[A]

Zur Analyse des Inhalts von Fernseh- und Radiosendungen wird ein ankommender Audiodatenstrom zunächst durch eine Kurzzeit-Spektralanalyse in sich überlappende Datenrahmen zerlegt. Für jeden Datenrahmen wird ein Merkmalsvektor mit MFCC-Parametern errechnet. Zu den MFCC-Parametern werden die ersten und zweiten zeitlichen Ableitungen, sowie mehrere Merkmale aus dem Bereich des Music Information Retrieval hinzugefügt, und das Ganze durch eine PCA oder LDA orthogonalisiert. Die so entstandenen Merkmalsvektoren werden mit Mixturen von Normalverteilungen, die die Klassenwahrscheinlichkeiten approximieren, evaluiert. Die so entstandenen Klassenwahrscheinlichkeiten werden in einen Ringpuffer eingespeist und von einer dynamischen Variante des Viterbialgorithmus ausgewertet. Eine vergleichende Evaluation mit zwei fensterbasierten Auswertemethoden zeigt, daß die Verwendung des Viterbi-Algorithmus zu besseren Resultaten führt.

Kerber, S.

• Experimental investigations into the distance perception of nearby sound sources: Real vs. WFS virtual nearby sources [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  S. Kerber, H. Wittek, H. Fastl and G. Theile
[A]

Wave field synthesis (WFS) is a technique which in principle is able to reproduce the temporal and spatial properties of a wavefield. Therefore, it should be possible to create exact interaural differences at a listener's head. They represent cues to near field distance perception, and should therefore lead to natural distance perception. This paper examines this assumption as follows: listening tests are performed in a non-reflecting room with virtual sound sources created by WFS, as well as with real loudspeakers at various distances (25cm to 190cm) from a person. The results confirm the suggestion described in the preceding companion paper that the direct sound rendered with a typical WFS setup does not create sufficient binaural cues for distance perception.

• Ein Anzeigeverfahren für psychoakustische Experimente zur Distanzwahrnehmung [DAGA 2005 (München)]
  S. Kerber, H. Wittek and H. Fastl
[A]

Das Abfragen von Entfernungen bei psychoakustischen Experimenten zur Distanzwahrnehmung ist im allgemeinen sehr schwierig. Die realen Schallquellen müssen vor der Versuchsperson versteckt werden, da ansonsten durch den visuellen Einfluss der Hörereignisort immer mit der Position der Schallquelle übereinstimmen würde. Besondere Probleme ergeben sich, wenn die Quelle sehr nahe am Kopf des Hörers positioniert wird. Im Poster wird ein neuer Lösungsansatz für dieses Problem vorgestellt, bei welchem die Versuchsperson mit einem rechtwinklig zur Hörereignisrichtung platzierten ''Dummylautsprecher'' eine gehörte Entfernung anzeigen kann. Das System wurde in einer Versuchsreihe in Bezug auf seine Praxistauglichkeit evaluiert.

• Über die Ruhehörschwelle abgelenkter Versuchspersonen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  S. Kerber
[A]

Die Ruhehörschwelle wird üblicherweise in einer Umgebung bestimmt, in welcher der Proband von äußeren Einflüssen komplett abgeschirmt ist. Das ist keine natürliche Situation, wie sie dem Alltag, wo man immer durch zusätzliche Aufgaben von einer eigentlichen Höraufgabe abgelenkt ist, entspricht. In einer Versuchsreihe wurde daher versucht, die Probanden bei Messung der Ruhehörschwelle von der eigentlichen Höraufgabe durch verschiedene aus der Psychologie bekannte Tests (z.B. Stroop Test) abzulenken. Es ergibt sich eine große Diskrepanz zwischen subjektiv empfundener und objektiv messbarer Ablenkung bei den Personen, welche in diesem Beitrag diskutiert und mit anderen Studien verglichen werden soll.

• Psychoakustische Untersuchungen zu Inharmonizitäten von Gitarrensaiten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  F. Völk, H. Fastl, M. Fruhmann and S. Kerber
[A]

Gitarrenklänge weisen leicht inharmonische Spektren auf. In diesem Beitrag wird dargestellt, welche Unterschiede zwischen rein harmonischen und leicht inharmonischen Gitarrenklängen wahrnehmbar sind, und ob Präferenzen auftreten. Zunächst wurden sowohl rein harmonische als auch leicht inharmonische Gitarrenklänge mittels MATLAB synthetisiert. In psychoakustischen Experimenten wurde dann ermittelt, dass 1)Gitarrenklänge mit harmonischen bzw. inharmonischen Spektren unterschieden werden können, 2)Bei inharmonischen Gitarrenklängen die zugehörigen Schwebungen in der Regel erkannt werden, 3) Kurze Melodien aus inharmonischem Tonmaterial etwas bevorzugt werden, insbesondere von Musikern, die selbst ein Saiteninstrument spielen, 4)Harmonische und leicht inharmonische Gitarrenklänge die gleiche Tonhöhe hervorrufen. Die Ergebnisse werden im Poster visuell dargestellt sowie über Kopfhörer hörbar gemacht.

• Zeigen bewegte Schalluhren eine Zeitdilation wie Einsteins Lichtuhr? [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  N. Feist and S. Kerber
[A]

Zeigen bewegte Schalluhren eine Zeitdilation wie Einsteins Lichtuhr?

• Zur Wahrnehmbarkeit von Fahrzeugaußengeräuschen bei unterschiedlichen Hintergrundgeräuschen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  S. Kerber
[A]

Das Fahrzeugaußengeräusch ist seit längerer Zeit Gegenstand umfangreicher Untersuchungen aus dem Bereich des Sound Quality Designs. Ein Aspekt der hingegen noch kaum untersucht wurde ist dessen warnende Funktion für andere Verkehrsteilnehmer, insbesondere Fußgänger. In diesem Beitrag sollen daher Untersuchungen vorgestellt werden , die die Wahrnehmbarkeit von verschiedenen Fahrzeuggeräuschen in einer urban typischen Geräuschkulisse aufzeigen, und diese in Relation zu Überlegungen zur Unfallverhütung stellen. Außerdem soll eine Methodik zur Vorhersage der Wahrnehmbarkeit von Fahrzeugen im Straßenverkehr vorgestellt werden.

• Design und Realisierung von virtueller Akustik für ein Augmented-Reality-Labor [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  F. Völk, S. Kerber, H. Fastl and S. Reifinger
[A]

In diesem Beitrag wird ein System vorgestellt, das es erlaubt, virtuelle akustische Umgebungen mit bis zu acht verschiedenen ruhenden oder bewegten Schallquellen zu generieren.

Dazu werden Quellsignale mit vorher in ähnlicher Konstellation gemessenen Raumimpulsantworten gefaltet und über Kopfhörer wiedergegeben. Die Auswahl der zur aktuellen Hörsituation passenden Impulsantworten geschieht dynamisch, wozu ein Trackingsystem ständig Position und Blickrichtung des Nutzers ermittelt.

Die Realisierung erfolgte auf Softwarebasis, um eine einfache Integration in Augmented-Reality-Umgebungen zu ermöglichen. Virtuelle akustische Szenen können entweder von einer graphischen Benutzeroberfläche aus oder mittels eines definierten Netzwerkbefehlssatzes über Ethernet zusammengestellt werden.

Das komplette System läuft als eigenständiges Modul und kann somit sowohl zur Generierung virtueller akustischer Umgebungen als auch zur Durchführung psychoakustischer Experimente unter Berücksichtigung von Kopfbewegungen benutzt werden.

• Untersuchungen zur aufschreckenden Wirkung (startling) synthetischer Geräusche [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  H. Fastl, S. Kerber and N. Guzsvany
[A]

In einer Pilotstudie wurde die aufschreckende Wirkung (startling) von synthetischen Schallreizen untersucht. Dabei wurden bei Breitbandrauschen folgende Reizparameter variiert:

1) Größe des Pegelanstiegs (5...40 dB) über einen Grundpegel von 45 dB bei 10 ms Anstiegszeit

2) Pegelanstieg um 30 dB für Grundpegel von 40...55 dB sowie Pegelanstieg um 20 dB für Grundpegel von 50...65 dB bei 10 ms Anstiegszeit

3) Anstiegszeit von 1...300 ms für 35 dB Pegelanstieg und 50 dB Grundpegel

Für die in der Pilotstudie gewählten Parametervariationen spielt die Größe des Pegelanstiegs für die aufschreckende Wirkung die entscheidende Rolle. Anstiegszeiten zwischen 1 und 10 ms führen zu recht ähnlichen startling-Reaktionen, die bei etwa 200 ms Anstiegszeit nur mehr die Hälfte betragen.

Als erster Ansatz für die Modellierung der aufschreckenden Wirkung von Geräuschen scheint die Betrachtung des Hubs der Perzentillautheit N5 erfolgversprechend.

• Ein Algorithmus zur Vorhersage des Irrelevant Sound Effects [DAGA 2008 (Dresden)]
  T. Weissgerber, S. Schlittmeier, S. Kerber, H. Fastl and J. Hellbrück
[A]

Die verbale Arbeitsgedächtnisleistung wird durch bestimmte Hintergrundschalle signifikant gestört. Beispielsweise kann eine Ziffernfolge unter Sprache oder Staccato-Musik wesentlich schlechter behalten werden als in Ruhe, wohingegen beispielsweise Legato-Musik kaum stört. Da die Hintergrundschalle für die Ziffernfolge keine Relevanz haben, wird dieser Effekt häufig als Irrelevant Sound Effect (ISE) bezeichnet. Zum ISE liegen zahlreiche Daten aus kognitionspsychologischen Experimenten vor.

Im Poster wird - basierend auf der instrumentellen Messung der Hörempfindung Schwankungsstärke - ein Algorithmus vorgestellt, der die Ergebnisse der Experimente zum ISE, also die durch Hintergrundschalle verminderte Behaltensleistung, nachbildet. Als Datenbasis dienten die Leistungsdaten zu etwa 50 Hintergrundschallen, die in kognitionspsychologischen Experimenten an der KU Eichstätt-Ingolstadt gemessen wurden. In über 90% der Fälle kann der Algorithmus diese Ergebnisse im Rahmen der Wahrscheinlichen Schwankungen nachvollziehen.

In einem live-Experiment können sich Besucher des Posters die Versuchsanordnung zum Irrelevant Sound Effect in wenigen Minuten erläutern lassen oder bei etwas mehr Zeit (15 Min) den ISE selbst erleben.

• Prediction of perceptibility of vehicle exterior noise [DAGA 2008 (Dresden)]
  S. Kerber and H. Fastl
[A]

In the past years the warning impact of vehicle exterior noise for other road users, especially pedestrians has been widely recognized. Earlier research [Kerber Stefan, Fortschritte der Akustik, DAGA 2007, Stuttgart] shows experimental results on perceptibility of different vehicle exterior noises in urban traffic, and demonstrates that a qualitative prediction of perceptibility is possible by just considering noise levels. The present paper aims to extend this approach so that correct quantitative predictions become possible. This can be achieved by considering masked threshold in addition to the vehicles' exterior noise levels. In the contribution the algorithm for calculation of perceptibility will be explained, and then a comparison will be made between calculated and experimental results. The presentation will be given in german.

Kergomard, J.

• Period doubling on cylindrical reed instruments [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J. Kergomard, J.-P. Dalmont, J. Gilbert and P. Guillemain
[A]

Period doubling phenomena are expected to be possible on self-sustained instruments, at least since the famous paper by Mc Intyre et al (1983). Some theoretical papers have been written concerning cylindrical reed (i.e. clarinet-like) instruments, discussing the possibility of period doubling. In 1995 Kergomard has shown that for the simple model based upon the Bernoulli equation, ignoring losses in the resonator, period doubling, tripling... can occur, depending on the dimensionless parameter characterising the fit between reed and resonator. On the experimental point of view, if such a behaviour has been observed on a bassoon, it is difficult to obtain for cylindrical reed instruments. Nevertheless, using a crumhorn with a soft plastic reed, Gibiat and Castellengo (2000) got period doubling. The first aim of this paper is to extend the theoretical analysis when resonator losses are taken into account : analytical calculation when losses are independent of the frequency shows that the range of parameters for which period doubling occurs is small. Above a rather small value of the loss parameter the phenomenon disappears. This fact can explain the difficulty to observe the phenomenon on a clarinet. The second aim is to confirm the previous result by using a real time synthesis method (Guillemain et al, 2003). Moreover synthesis allows to listen sounds and transitions with values of the parameters which are non common in practice : in certain cases even chaos can occur. Auditory examples will be given.

Kerketsos, P.

• Spectral integration effects in auditory detection of coloration [DAGA 2008 (Dresden)]
  J.M. Buchholz and P. Kerketsos
[A]

When an early wall reflection is added to a direct sound, a spectral modulation is introduced to the signal's power spectrum. This spectral modulation typically produces an auditory sensation of coloration or pitch. Throughout this study, auditory frequency-integration effects involved in coloration detection are investigated. Coloration detection thresholds were therefore measured as a function of reflection delay and stimulus bandwidth. The direct sound was realised by 320-ms long bandpass filtered white noise and the reflection was realized by a delayed and attenuated copy of this direct sound. The upper and lower cut-off frequencies of the direct sound were varied while the reflection delay was kept constant at 2, 4, and 8 ms. All stimuli were presented diotically via headphones. In order to interpret the experimental data, an auditory model was employed which was conceptually similar to the peripheral weighting model. Using a modified bandpass weighting within this model, the principle behaviour of the experimental data could be successfully described. However, the required spectral weighting characteristic indicated a surprisingly strong influence of high frequency components, suggesting that temporal mechanisms might be involved in addition to spectral mechanisms. The findings are in qualitative agreement with the current understanding of pitch perception.

Kern, A.

• Experimental Studies concerning Ultrasonic Cleaning [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Kristen, A. Kern and R. Lerch
[A]

High-intensity ultrasound is nowadays widely used in industrial applications, including cleaning of precision manufactured mechanical parts. Increasing demands on the cleanliness of such parts ask for an improvement in the design and optimization process of ultrasonic cleaning systems. To get a deeper physical understanding of the interrelations inside the cleaning bath, it is necessary to utilize precise simulation and measurement tools to determine the relevant parameters such as the pressure field distribution. Due to the high acoustic intensity, cavitation is mostly present. Results from fundamental studies in standing wave fields within tube reactors using different measurement techniques (hydrophone and laser vibrometer) are presented. In order to determine the values of the sound intensity in a standing wave field, we have built up a new type of intensity probe. The results of all these measurements are compared with those from finite element (FE) simulations as well as with analytical solutions. When the acoustic intensity is raised above a certain level nonlinear wave propagation and cavitation effects have to be considered. Hydrophone measurements and sonoluminescence images are taken to visualize the structure of the cavitation field. These results are compared with FE simulations in which the influence of cavitation is taken into account. Finally, a new method to soil parts in a consistent way is presented. These soiled parts are exposed to the ultrasound field and the effect of cleaning is determined. A correlation between the results of the cleaning tests and the parameters of the ultrasonic field is deduced.

Kern, M.

• Simulation der Schallabstrahlung eines Flügel [DAGA 2003 (Aachen)]
  I. Bork and M. Kern
[A]

Einer der Schwachpunkte elektronischer Klaviere ist die Schallabstrahlung über herkömmliche Lautsprechersysteme. Der Vergleich mit den Abstrahlbedingungen beim dipolartig wirkenden Resonanzboden zeigt einige prinzipbedingte Unterschiede, die vor allen Dingen die Richtcharakteristik betreffen. Auch das Einschwingverhalten der Lautsprecher im Grundtonbereich begrenzt die natürliche Wiedergabe der sehr kurz einschwingenden Klaviertöne. Es wurden verschiedene Ansätze verfolgt, um das Abstrahlverhalten dem des realen Instrumentes anzupassen. Neben der Verwendung von Biegewellenwandlern in ebenen Schallwänden wurden auch Möglichkeiten der Wellenfeldsynthese untersucht.

• Methoden zur Erweiterung der Einsatzbedingungen von Beamforming-Verfahren [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Kern and H. Opfer
[A]

Die schnelle Identifikation von akustischen (Stör-)Quellen gewinnt im Entwicklungsprozess der Automobilindustrie immer mehr an Bedeutung. Durch die ständig wachsende Prozessorleistung des PC-Standards hat in den letzten Jahren die Lokalisation von Schallquellen mittels Mikrofonarrayverfahren große Verbreitung gefunden. Hierbei bieten Beamforming-Verfahren die Möglichkeit, anhand von Messungen im akustischen Fernfeld Richtungsinformationen aus den aufgezeichneten Schallsignalen zu gewinnen und damit auf die mögliche Quelle zu schließen. Die Schwächen solcher Ortungsmethoden sind hinlänglich bekannt und reichen von einer i. A. zu geringen, frequenzabhängigen Ortsauflösung, einer unzureichenden Dynamik, einer Abhängigkeit von der Richtcharakteristik der betrachteten Quelle, einer großen Störempfindlichkeit bis hin zu Problemen mit Geisterquellen, die durch räumliches Aliasing entstehen. Alle diese Aspekte gestalten den Einsatz dieser Verfahren in der Praxis und die Interpretation der Ergebnisse problematisch und verlangen i. A. ideale Messbedingungen. In dieser Studie werden Mess- und Analysemethoden untersucht, um Beamforming-Verfahren, wie die 'Akustische Kamera', auch im alltäglichen Entwicklungsprozess unter akustisch ungünstigen Bedingungen einsetzen zu können.

• Erweiterung von Beamforming-Verfahren mittels synchronisierter Mehrfachmessungen und angepasster Filterung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Kern and H. Opfer
[A]

Mit einem Mikrofon-Array und einer nachgeschalteten Signalverarbeitung, z.B. Beamforming, lassen sich Schallereignisse bestimmten Einfallsrichtungen und damit auch Quellorten zuordnen. Die Güte der Ergebnisse im ''akustischen'' Bild hängt neben anderen Einflussfaktoren im Wesentlichen von der Dynamik und dem örtlichen Auflösungsvermögen des Messsystems ab. In dieser Studie wird untersucht, inwieweit mittels synchronisierter Mehrfachmessungen und einer zusätzlichen angepassten Filterung der Mikrofonsignale eine Verbesserung der Ortsauflösung und Dynamik erreicht werden kann. Anhand von Beispielmessungen und ersten Ergebnissen werden diese Ansätze hinsichtlich einer erweiterten Einsatzfähigkeit der Akustischen Kamera diskutiert.

• Polyphasenansätze im Zeitbereichs-Beamforming [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Kern and H. Opfer
[A]

Die Akustische Kamera, ein auf dem Prinzip des Beamformings basierendes Mikrofonarray mit integrierter Kamera, ortet Schallquellen, indem Richtungen und Pegel des einfallenden Schalls ausgewertet und visualisiert werden. Die Schwächen dieser Arraymesstechnik können die nachfolgende Interpretation der Messergebnisse erschweren. In dieser Studie werden Ansätze untersucht, inwieweit eine ''räumliche Polyphasenfilterbank'' die Analysequalität im Zeitbereichs-Beamforming steigern kann.

Kettler, F.

• Sprachqualitätsbeurteilung von IP Systemen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  H.W. Gierlich, F. Kettler and E. Diedrich
[A]

Im Zuge der Konvergenz von Sprachdaten und Multimediadiensten bekommt die Sprachübertragung über IP basierte Netze immer mehr Bedeutung. Ferner sind immer mehr ''Nicht-Handapparate'' Terminals für die Kommunikation zu erwarten. Derartige Terminals sind schon aus Sicht der reinen Akustik relativ komplex, da alle Signalverarbeitungs-mechanismen, wie sie in Freisprecheinrichtungen zum Einsatz kommen, auch hier wiederzufinden sein werden. Darüber hinaus müssen derartige Terminals über Signal-verarbeitung verfügen, die es erlaubt, den spezifischen Eigenheiten der verwendeten Netzstrukturen Rechnung zu tragen: Delay und Jitter Buffer, verschiedenste Sprachcoder, aber auch Mechanismen wie ''Packet Loss Concealment'' zur Rekonstruktion verloren gegangener Datenpackete sind Beispiele für die Signalverarbeitung. Die verschiedenen sprachqualitätsbeeinflussendenen Parameter bzw. Systemkonfigura-tionen werden vorgestellt. Anhand von ausgewählten Beispielen wird eine erweiterte Meßtechnik erläutert, mit deren Hilfe die verschiedenen sprachqualitätsrelevanten Parameter quantifiziert werden können.

• Läßt sich die Qualität von Freisprecheinrichtungen vorhersagen? Auditive und instrumentelle Beurteilung im Vergleich [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  F. Kettler, W. Krebber, H.W. Gierlich, I. Noll, C. Rademacher and E. Diedrich
[A]

Eine positive Beantwortung dieser Frage würde eine Vielzahl von Problemen erleichtern. Die Implementierung einer Freisprecheinrichtung könnte solange adaptiert werden, bis parallel durchgeführte Messungen die beabsichtigte Qualität anzeigen. Zur Beurteilung der Qualität eines Gerätes werden eine Vielzahl von auditiv empfundenen Parametern herangezogen. Diese sind sicher auch noch benutzerabhängig. Daraus leiten sich aber auch unterschiedliche Ansprüche verschiedener Gruppen oder auch Einsatzgebiete der Geräte ab.

Durch auditive und instrumentelle Tests läßt sich ein sehr genaues Bild eines Freisprechers zeichnen. Sicher ist zumindest, daß implementierte technische Parameter von unterschiedlicher Wichtigkeit sind. Herauszuheben ist hier insbesondere die Gegensprechmöglichkeit, die entscheidend die Natürlichkeit des Gespräches bestimmt /1/. Aus diesem Grund wurden auditive Testmethoden entwickelt, um die Gegensprechsituation gezielt zu erfassen /2/. Im folgenden werden einige Ergebnisse von Konversations- und Gegensprechtests sowie instrumentellen Messungen diskutiert.

• Messungen von Headsets und mobilen Freisprecheinrichtungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  H.W. Gierlich, F. Kettler and P. Heider
[A]

Die Bestimmung der empfangsseitigen Übertragungseigenschaften von Headsets erfordert eine reproduzierbare Positionierung vor der Messung. Darüber hinaus sind die Übertragungseigenschaften sicher vom Andruck an das Ohr abhängig. Das gleiche gilt prinzipiell für mobile Freisprecheinrichtungen mit ''intraconcha''-Wandler hier ist die reproduzierbare, realitätsnahe Positionierung von entscheidender Bedeutung. Vergleichende Messungen mit verschieden Geräten wurden mit einem Kunstkopfmeßsystem, ausgestattet mit zwei nach ITU-T empfohlenen künstlichen Ohren (Typ 3.4 mit flexibler Pinnanachbildung) durchgeführt. Ergebnisse und die Reproduzierbarkeit der Messungen werden diskutiert.

• Untersuchung verschiedener Mikrofon – Lautsprecherpositionen im Fahrzeug [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  F. Kettler, H.W. Gierlich and W. Krebber
[A]

In den kommenden Jahren ist nicht zuletzt durch eine zu erwartende veränderte Gesetzeslage der vermehrte Einsatz von Freisprecheinrichtungen im Fahrzeug bei mobiler Kommunikation zu erwarten. Um eine gerade unter Störgeräuscheinfluß optimale Empfindlichkeit des Freisprecher auf die Sprache des lokalen Sprechers zu gewährleisten, ist die Mikrofonposition im Fahrzeug kritisch (geometrischer Abstand zum Sprecher, Richtcharakteristik, Reflexionen in Fahrzeugkabine etc.). Die relative Position zum Lautsprecher ist für die Echocharakteristik relevant. Verschiedene Einbauorte eines Mikrofons (Armaturenbrett, A-Säule, Sonnenblende, Innenspiegel u.a.) und des Freisprecherlautsprechers im Fahrzeug und deren Einfluß auf die Sprachübertragung wurden in einem Fahrsimulator untersucht. Um reproduzierbare Meßbedingungen zu garantieren wurde der Fahrer hierbei durch ein Kunstkopfmeßsystem, ausgestattet mit künstlichem Mund substituiert.

• Echobeurteilung beim Abhören von Kunstkopfaufnahmen im Vergleich zum aktiven Sprechen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  F. Kettler, H.W. Gierlich, E. Diedrich and J. Berger
[A]

Echos treten in der Telekommunikation bei unzureichenden Dämpfungen und signifikanten Signallaufzeiten auf. Unter Gegensprechbedingungen ist die Störung weniger deutlich, da das Gegensprechsignal die Echowahrnehmung für den Teilnehmer teilweise maskiert [1], [2]. Da die Echounterdrückung ein wesentliches Qualitätsmerkmal für Endgeräte ist - besonders für Freisprecheinrichtungen und Netzechokompensatoren, die aufwendige Signalverarbeitung zur Echounterdrückung einsetzen - ist auch die auditive Beurteilung ein wichtiges Testszenario. Typischerweise können Testverfahren angewandt werden, bei denen eine Versuchsperson beim aktivem Sprechen die Echostörung beurteilt. Ein optimiertes, deutlich effizienteres Verfahren stellt die Beurteilung von mittels Kunstkopftechnologie aufgezeichneten Sprachproben in einem Hörversuch dar [1], [3], [4]. Insbesondere für Vergleichstests hat dieses Verfahren aufgrund der Reproduzierbarkeit der Testbedingungen Vorteile. In dem Vortrag werden Testergebnisse beider Verfahren gegenübergestellt und die in beiden Verfahren kritischen Parameter, wie die Animation der Versuchspersonen zum aktiven Sprechen, die Auswahl des Sprachmaterials in den Hörversuchen oder das ''Design'' der Gegensprechsequenzen diskutiert. [1] Echo and Speech Level Variations During Double Talk Influencing Hands-free Telephone Transmission Quality, International Workshop on Acoustic Echo and Noise Control, F. Kettler, H.W. Gierlich, E. Diedrich, Pocono Manor, USA 1999 [2] Transmission Characteristics of Hands-free Telephones, ITU-T Recommendation P.340 [3] Subjective Performance Evaluation of Hands-free Telephones, ITU-T Recommendation P.832 [4] Der Einsatz der Kunstkopftechnologie zur Aufzeichnung von Hörtests und Gegensprechtests für Freisprecheinrichtungen, DAGA 1998, Zürich

• Testverfahren zur Sprachqualitätsbeurteilung von VoIP-Systemen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  H.W. Gierlich, F. Kettler and E. Diedrich
[A]

Die Sprachqualitätsbeurteilung von IP-Systemen erfordert sowohl die Adaption von bekannten Analysetechnologien aus dem Bereich der Telefonometrie als auch einige grundlegend neue Analyseverfahren. Während in der klassischen Kommunikationstechnik streng und eindeutig zwischen Endgeräten und Netzen unterschieden wurde, müssen IP-Systeme ganzheitlich betrachtet werden. Aufgrund der nicht fest zugeordnenten Kanalbandbreite während einer Verbindung können unterschiedliche Lastzustände (nicht deterministischen) Einfluß auf die Übertragung der Sprachdaten und damit auf die Sprachqualität haben. Sowohl in Gateways als auch in Routern und Terminals finden sich Signalverarbeitungsverfahren, die das Sprachsignal beeinflussen und damit Einfluß auf die Sprachqualität haben. Neben der Paketgröße, die Einfluß auf die Verzögerungszeit (und im Falle von Paketverlust auch auf die Möglichkeit der Rekonstruktion der Daten) hat, sind Echokompensation, VAD (voice activity detection), die Einspeisung von ''comfort Noise'', sowie PLC (packet loss concealment) und Verfahren zur Störgeräuschreduktion typischerweise in VOIP Konfigurationen zu finden. Die verschiedenen Beeinträchtigungen, die aus Sicht der Sprachqualität auftreten, werden erläutert. Es werden Testkonfigurationen und Testverfahren vorgestellt, die erlauben, die Sprachqualität von VOIP-Konfigurationen detailliert zu untersuchen. Von großer Bedeutung ist hierbei die akustische Ankopplung der Endgeräte in Verbindung mit einer geeigneten Simulation des Netzes und der verschiedenen Lastbedingungen. Besonders diskutiert werden Testverfahren, die die Sprachqualität in der Konversationssituation bestimmen sowie Analysetechniken zur Bestimmung der Übertragungsqualität des Hintergrundgeräuschs.

• VDA-Spezifikation für Kfz-Freisprecheinrichtungen [DAGA 2002 (Bochum)]
  H.W. Gierlich, F. Kettler, W. Balduin, H. Best, M. Dietz, G. Eisner, A. Hanke, B. Heise and M. Schaible
[A]

Die im Rahmen des VDA Arbeitskreises ''Autotelefon'' entwickelte Spezifikation definiert Anforderungen und Messverfahren für Kfz-Freisprecheinrichtungen sowie für Mikrofone zum Einsatz für Kfz-Freisprecheinrichtungen. Sie beinhaltet sowohl die Anforderungen für ab Werk verbaute Einrichtungen als auch für Nachrüstlösungen. Alle Tests dieser Spezifikation werden unter Einbeziehung der akustischen Schnittstelle (Mikrofon/Lautsprecher) durchgeführt. Zusätzlich zu den Standard-Telefonometrie-Parametern werden spezielle Tests beschrieben, die wichtige Parameter in der Gegensprechsituation sowie zur Hintergrundgeräuschübertragung beschreiben. Im Vortrag wird diese Spezifikation erläutert. Das Hauptaugenmerk richtet sich hierbei auf die Beschreibung Testumgebung, der wesentlichen Parameter sowie Erläuterungen zur Ableitung der Grenzwerte.

• Vergleich zweier Kfz-Freisprecheinrichtungen nach VDA-Spezifikation [DAGA 2002 (Bochum)]
  F. Kettler, H.W. Gierlich and F. Rosenberger
[A]

Die VDA-Spezifikation für Kfz-Freisprechein-richtungen definiert Messungen und Grenzwerte unter Einbeziehung der akustischen Schnittstelle (Mikrofon/Lautsprecher). In diesem Vortrag werden am Beispiel zweier Freisprecheinrichtungen Messergebnisse nach dieser Spezifikation verglichen. Ziel des Vortrages ist primär nicht der Qualitätsvergleich der beiden -zufällig ausgewählten- Freisprecheinrichtungen sondern vielmehr die Intension, die Aussagekraft und Leistungsfähigkeit der Spezifikation selbst zu diskutieren. Neben der Erläuterung von Ergebnissen zu Standardparametern werden insbesondere die messtechnisch anspruchsvolleren, aber für die Sprachübertragungsqualität extrem wichtigen Tests zum Gegensprechen und zur Hintergrundgeräuschübertragung demonstriert.

• Comfort Noise und Störgeräuschreduktion zur Verbesserung der Sprachkommunikation aus dem Fahrzeug [DAGA 2002 (Bochum)]
  F. Kettler and H.W. Gierlich
[A]

In der mobilen Kommunikation aus dem Fahrzeug bereitet einerseits der typischerweise sehr hohe Störgeräuschpegel, andererseits die große Entfernung zu dem (oder den-) Mikrofon-(en) entscheidende Probleme. Adaptive Störgeräuschreduktionsalgorithmen zur Verbesserung der Sprachübertragung und Comfort Noise Realisierungen werden zunehmend in Endgeräte wie Freisprecheinrichtungen integriert. Die Hintergrundgeräuschübertragung wird zunehmend zu einem Qualitätsmerkmal. Auditive Tests zeigen, dass diese Komponenten nicht im Sinne einer höchstmöglichen Dämpfung des Hintergrundgeräusches optimiert werden sollen. Vielmehr ist es sinnvoll, die Charakteristik und den Informationsgehalt des Originalgeräusches beizubehalten und -nicht gänzlich vermeidbare- Beeinträchtigungen der Sprache so gering als möglich zu halten. Im Vortrag werden instrumentelle Tests vorgestellt, die konsequenterweise um charakteristische Merkmale zur Störgeräuschreduktion und Comfort Noise Einspeisung erweitert wurden. Der Wichtigkeit dieser Parameter wurde auch im VDA Arbeitskreis ''Autotelefon'' Rechnung getragen. Die dort entwickelte Spezifikation für Kfz Freisprecheinrichtungen definiert ebenfalls Anforderungen und Messverfahren.

• Application of the Relative Approach to Optimize Packet Loss Concealment Implementations [DAGA 2003 (Aachen)]
  F. Kettler, H.W. Gierlich and F. Rosenberger
[A]

The speech transmission quality in packetized data transmission scenarios like VoIP is influenced by various network impairments. Speech quality degradations caused by packet loss as one of these impairments can be reduced by packet loss concealment algorithms at the receiving side. Typical implementations are the repetition of previously received frames or speech interpolation. Signal discontinuities leading to audible disturbances should be minimized. The analysis method Relative Approach is based on a Hearing Model in combination with a suitable test signal and can be used to detect and minimize audible impairments. The application of this test method is described and different packet loss concealment implementations are analyzed.

• 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.

• Generierung von Sprachmaterial zum realitätsnahen Test von Spracherkennungssystemen für Kfz-Freisprecheinrichtungen [DAGA 2003 (Aachen)]
  F. Kettler and M. Röber
[A]

ETSI, the European Telecommunication Standards Institute organized the 2nd Speech Quality Test Event for Voice over IP Equipment in April 2002. Manufacturers of VoIP gateways and terminals were invited to bring their equipment to this test event hosted by ETSI in Sophia Antipolis, France. Two test labs, T-Systems Nova and HEAD acoustics performed speech quality tests that covered all conversational aspects like listening speech quality under single talk conditions, echo measurements, double talk performance tests and quality of background noise transmission. The different test methodologies and their application for evaluating the different parameters impairing speech quality are introduced briefly. The results of the various tests are presented and discussed.

• Speech Quality “Quick Check” for VoIP Terminals [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Kettler, F. Rosenberger and H.W. Gierlich
[A]

VoIP terminals need to be carefully designed in order to guarantee a high speech quality for the user of this communication scenario. Some of the parameters which have to be considered are comparable to traditional telephonometry like frequency responses, distortions or loudness ratings of the handset. Other parameters have to be adjusted differently due to the IP specific transmission characteristics. One example is the echo delay in IP scenarios which may be significantly higher compared to the traditional telephone network. Consequently the terminals need to provide a higher echo attenuation expressed e.g. by the parameter terminal coupling loss (TCLw). Current standards like the TIA-810 require an echo attenuation of 55 dB instead of 46 dB which is required for ISDN phones. A comparison test was carried out with 5 different VoIP terminals (handsets). The most important parameters were measured (''Quick Check'') and are discussed here. These results demonstrate different implementation strategies of manufacturers and the current quality differences of VoIP terminals.

• Speech Quality - a Multidimensional Problem: An Approach to Combine Different Quality Parameters [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  H.W. Gierlich and F. Kettler
[A]

The evaluation and/or prediction of speech quality in modern telecommunication scenarios is getting increasingly complex. Due to a variety of non-linear and time variant signal processing in terminals as well as in networks the description of the perceived speech quality by a single number is a challenging topic. Established procedures like the E-model or the perceptual evaluation of speech quality (PESQ) are either not suitable for non-linear and time variant systems or describe just a part of the overall speech quality.

The presentation will give an overview of the different parameters influencing the speech quality in modern telecommunications systems and their relationship. Approaches how to combine the different values to a single number will be discussed.

• Comparative Speech Quality Evaluation of Mobile Phones Using Advanced Testing Methods [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Kettler, F. Rosenberger and H.W. Gierlich
[A]

The complexity of signal processing implemented in mobile phones has grown continuously over the past years. Echo cancellation, comfort noise injection, noise reduction or dynamic level controlling typically found in hands-free devices are now implemented in mobiles. Therefore the traditional testing methods are no longer sufficient in order to reflect conversational speech quality. More complex testing is necessary. Conventional measurements like frequency responses can be made more realistic by using an artificial head equipped with a more realistic artificial ear which shows the pressure force dependent acoustical leakage comparable to the human ear. This measurement also guarantees more realistic results when determining objective listening quality scores (MOS-LQO according to ITU-T-Recommendation P.800.1). Furthermore the implemented signal processing significantly influences the double talk behavior and the quality of background noise transmission. Consequently appropriate tests and analyses are necessary. This presentation introduces advanced testing methods which offer a high efficiency in gaining a complete picture of the conversational quality of a mobile phone. Comparative results of different mobiles are discussed.

• Challenges in Mobile Hands-free System Optimization [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Kettler, H.W. Gierlich and F. Rosenberger
[A]

Built-in car hands-free telephones may consist of different components consequently leading to a heterogeneous system design. Each component like the microphone (or microphone array respectively), the hands-free unit itself and sometimes the mobile integrated additionally introduce various kinds of signal processing. This may even lead to cascaded algorithms providing the same kind of, or at least comparable signal processing in order to improve speech quality. A typical example is the noise reduction which can be found in the microphone array (beam forming, algorithmic noise reduction), additionally in the hands-free unit and in the integrated mobile. In order to guarantee a good speech quality for the complete system it is absolutely necessary to choose the parameter settings of these algorithms according to the characteristics of the cascaded systems. Typically these cascaded systems have been optimized independently of each other and the combination of the systems do not necessarily lead to a sufficient speech quality of the whole system. This presentation shows some practical examples how single parameters - and as a final result - the complete system can be optimized.

• Speech Quality Assessement for Wideband Systems [DAGA 2005 (München)]
  H.W. Gierlich, S. Völl, P. Jax and F. Kettler
[A]

The integration of wideband communication for future telecommunication systems is of critical importance. Without wideband communication Voice over IP-configurations and future wireless systems might not be able to differentiate from traditional speech services. Besides the use of speech codecs already standardized (AMR-WB, ITU-T G.722) bandwidth extension procedures maybe introduced in order to ''virtually'' increase the perceived bandwidth of the signal. Wideband systems will introduce specific distortions and artifacts which mainly may influence the one way listening speech quality. Furthermore, echo disturbances and background noise are transmitted over the wideband channel. Speech quality determination is more complex than in narrow band systems and needs to consider the different perception of the communication transmitted over the wideband channel. Objective measurements are currently investigated in order to provide appropriate analysis tools for wideband scenarios accordingly. The contribution will discuss new testing procedures and analysis methods with focus on the transmission quality of background noise.

• 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.

• One-view visualization of Speech Quality Parameters for Mobile Hands-free Devices [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  F. Kettler, H.W. Gierlich and S. Poschen
[A]

The new Draft Recommendation P.505 provides a new quality representation methodology. The focus is to summarize test results and the representation is easy to use and easy to understand for non experts. It can also serve as a basis for commercial decisions on a management or marketing level. Various hands-free implementations were measured and the results are represented this way. These so called ''quality pies'' are discussed for the different implementations in order to demonstrate how they can be used

- to compare devices under tests,

- to analyse weak and strong points of each device

- and to document an optimization process of a device during develop-ment.

Benefits and limits of this one-view visualization of speech quality parameters are discussed using these practical examples.

• Objective Prediction of Speech Quality for Wideband Communication Scenarios Including Background Noise [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  H.W. Gierlich, F. Kettler, S. Poschen and J. Reimes
[A]

In modernen Kommunikationssystemen ist die Sprachqualität bei Störgeräuschen von entscheidender Bedeutung, mobile Terminals aber auch Freisprecheinrichtungen werden zunehmend in störschallerfüllter Umgebung eingesetzt. Bekannte und derzeit standardisierte Sprachqualitätsmaße wie PESQ nach ITU-T P.862 oder TOSQA2001 sind für derartige Anwendungen nicht geeignet. Die subjektiv empfundene Sprachqualität bei Störgeräuschen setzt sich im Wesentlichen aus drei Komponenten zusammen:

- Qualität des übertragenen Hintergrundgeräuschs - Qualität der übertragenen Sprache - Gesamtqualität

Entsprechend ITU-T Empfehlung P.835 können diese Parameter in subjektiven Tests erfasst werden. Eine entsprechende Datenbank für Breitbandkommunikationssysteme wurde für eine Vielzahl von Hintergrundgeräuschen (incl. auch KFZ-Hintergrundgeräuschen), Störgeräuschreduktionsalgorithmen, Sprachcodern und unterschiedlichen Netzbedingungen innerhalb der ETSI in einem STF Projekt erstellt (e. g. 202 396-3). Basierend auf den Ergebnissen dieser Tests wurden verschiedene Verfahren zur objektiven Vorhersage der verschiedenen Parameter untersucht. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden vorgestellt und diskutiert. Die Arbeiten werden im Rahmen des zweiten Teils des STF 294 Projektes bei ETSI durchgeführt.

• Untersuchungen zur Verständlichkeit eines Telefonats außerhalb des Fahrzeuges [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  N. Rohrer, F. Kettler, C. Nettelbeck and H.W. Gierlich
[A]

Die Verständlichkeit eines über Freisprecheinrichtungen im Fahrzeug geführten Telefonates außerhalb des Fahrzeuges ist zunehmend Gegenstand der Kritik. Es ist bei vielen heutigen Fahrzeugen ohne weiteres möglich, dem Gespräch außerhalb des Fahrzeuges vollständig zu folgen, zumindest was die Wiedergabe des Empfangssignals betrifft. Relevant hierbei ist die Schallabstrahlung durch die eingebauten Audiosysteme im Fahrzeug, die Sprache der telefonierenden Person im Fahrzeug selbst ist in der Regel außerhalb des Fahrzeuges weder verständlich noch wahrnehmbar. Des Weiteren betrifft es in der Regel nicht das fahrende Fahrzeug, sondern stehende Fahrzeuge z. B. im Stadtverkehr an Ampeln oder Zebrastreifen oder Parkplätzen. Es ist von umso höherer Bedeutung, wenn es sich um Gespräche vertraulichen Inhaltes handelt.

Es werden Untersuchungen zur Schallabstrahlung, gemessen außerhalb des Fahrzeuges, vorgestellt, wenn über die integrierte Freisprecheinrichtung ein Signal in Empfangsrichtung (downlink) wiedergegeben wird. Dies betrifft somit gleichermaßen die Telekommunikationsmesstechnik wie die Schallabstrahlung und Schwingungsanalyse im NVH Bereich. Ziel dieser Untersuchungen ist es, qualitative und quantitative Aussagen zu treffen, z. B. den Luftschallanteil vom Körperschallanteil zu separieren und darauf basierend Möglichkeiten zur Abhilfe abzuleiten.

• Testing Wideband Terminals [DAGA 2008 (Dresden)]
  S. Poschen, F. Kettler, A. Raake and S. Spors
[A]

Wideband speech transmission is likely to come up in the near future, leading to an extension of the transmitted frequency range from 300-3400 Hz (narrowband) to 50-7000 Hz or beyond. Wideband-capable phones are under development, the network infrastructure is moving towards the inclusion of wideband speech coders and an interoperation with wideband terminals. Consequently, there is a high demand for testing in order to ensure high speech quality for these scenarios, both for the network side (choice of speech coders, tandem operation, etc.) and for the terminals. It can be assumed that the acceptance of wideband communication will highly depend on the service quality perceived by the users. There are only very rudimental test specifications for wideband terminals available now. Requirements are often unknown due to a lack of subjective test results. This contribution discusses new procedures and requirements for wideband terminal testing. Subjective test results and new measurement approaches are introduced and discussed in the light of practical examples.

• New Developments in Mobile Phone Testing [DAGA 2008 (Dresden)]
  F. Kettler, S. Poschen, S. Dyrbusch and N. Rohrer
[A]

A comprehensive speech quality test of mobile phones needs to cover all conversational aspects. The single talk situation in both directions needs to be addressed; echo and double talk performance tests are necessary and the quality of background noise transmission. Today's speech quality tests are suitable to measure the performance of mobile phones in detail and to provide the necessary information for quality improvement. However, new developments in mobile phone testing extend this field by applying more perception oriented analysis methods. The intention is not to substitute the technical analysis methods available today, it more a completion by linking the technical parameters to perception adequate analyses. The combination of these measurements is discussed in this contribution. Practical examples are shown.

• VoIP meets DECT [DAGA 2008 (Dresden)]
  F. Kettler, N. Rohrer and C. Landauer
[A]

Strong marketing activities can currently be observed from nearly all network providers to promote integrated VoIP communication for private customers. IADs (Integrated Access Devices) provide voice and data access over IP together with digital ISDN S0 interfaces or analog telephone adapters for users to connect their accustomed private telephone. A typical interaction problem arises: analog or digital DECT phones often do not provide a sufficient echo attenuation. These have not been ''really'' disturbing in the past when this telephone was connected to the public switched telephone network because relatively low delays occur in these connections. If parts of the connection are now substituted by VoIP links with its typical long delays, significant echo disturbances now arise even both subscribers still use their common telephone set as they did before. Echo cancellation implemented in IADs is not capable to cancel these acoustical DECT echoes. The processing window length can often not cover the DECT delay. This aspect is of particular importance and can not be ignored by operators and manufactures: about 90% of telephone users in Germany use DECT phones. These interaction problems are discussed using typical test results.

Kettlitz, M.

• Elektroakustische Multipolmodellierungen in der Strömungsakustik am Beispiel des Hinterkantenlärms [DAGA 2005 (München)]
  P. Költzsch, M. Bauer, A. Witing, A. Zeibig and M. Kettlitz
[A]

Auf der Grundlage der LIGHTHILLschen Analogie können physikalische Mechanismen der Strömungsschallerzeugung durch akustische Multipole modelliert werden. Beispiele dafür sind die Quadrupolmechanismen des Strahllärms, die Dipol- und Monopolmechanismen des Rotorlärms von Propellern und Ventilatoren sowie die Elementarstrahlermodellierungen des Verbrennungslärms. Diese Modellierung wurde nunmehr messtechnisch für den Hinterkantenlärm realisiert. Im Zusammenhang mit numerischen Berechnungen des Strömungsschalls wurden die akustischen Richtcharakteristiken des Hinterkantenlärms von Platten und Profilen, die mit sehr unterschiedlichen Methoden ermittelt worden sind, miteinander verglichen. Dieser Vergleich bezog sich auf die Ergebnisse von numerischen Berechnungen, andererseits aber auch auf die Ergebnisse von analytischen Berechnungsverfahren. Schließlich wurde die Multipolmodellierung des Hinterkantenlärms mit einem einfachen akustischen Experiment validiert: eine Laut-sprecheranordnung an der Hinterkante einer endlichen Platte wurde als ideales Dipolmodell zur Ausmessung der Richtcharakteristik der Schallabstrahlung im reflexionsarmen Raum verwendet. In weiten Bereichen der HELMHOLTZ-Zahl stimmen die Ergebnisse für die Richtcharakteristiken aus den unterschiedlichen Verfahren befriedigend gut überein. Physikalisch gesehen zeigen sich für die verschiedenen Bereiche der HELMHOLTZ-Zahl gut interpretierbare Er-gebnisse: erstens der klassische Dipol als kompakte Quelle, zweitens die zunehmende ''Lappung'' der Richtcharakteristik als Ergebnis der Kantenstreuung und -beugung (Hinter- und Vorderkante), und drittens der extrem nichtkompakte Fall mit der halbunendlichen Platte, d. h. die kardioidförmige Richtcharakteristik. Das Messverfahren mit einer elektroakustischen Modellierung der Strömungsschallquelle wurde auch für weitere Tragflügelkonfigurationen (mit Landeklappe) angewandt.

• Vibroakustische Messungen an generischen Fahrzeugstrukturen [DAGA 2005 (München)]
  T. Dietrich-Radt, B. Knöfel and M. Kettlitz
[A]

Kenntnisse über akustische Eigenschaften von Fahrzeugstrukturen sind unter anderem wichtig, um Voraussagen über ihr schwingungstechnisches Verhalten im Alltag zu ermöglichen. Diese Arbeit gibt einen Überblick über die angewendeten Verfahren zur Messung von Impedanz, Abstrahlgrad und Dämpfungsverlustfaktor an verschiedenartigen praxisrelevanten Fahrzeugstrukturen. Dazu gehören ein verripptes Fahrzeugbodenblech, eine Sperrholz-Sandwichplatte (verwendet als Fußbodenstruktur in Reisezugwagen) und eine Aluminiumplatte (wahlweise mit Versteifungen in Form von I- bzw. T-Trägern). Die Messergebnisse aller Strukturen werden vorgestellt, wobei die messtechnische Ausführung (Anregung, Ankopplung der Messgeräte) im Vordergrund steht.

Khaled, W.

• Numerical Modeling and Experimental Investigation of Biomedical Elastographic Problem by Using Plane Strain State Model [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Rychagov, W. Khaled, S. Reichling, O. Bruhns and H. Ermert
[A]

Ultrasonic elastographic imaging technique has been developed during last 10 years as a powerful method to image the elastic properties of soft biological tissues. The method consists of applying a small external, quasistatic compressions to the region of interest and use the set of radio frequency A-scans recorded before and after compression to estimate corresponding matrix of axial displacements by means of correlation technique. Afterwards, the displacement matrix is used to estimate the strain field which can be interpreted as a relative measure of elasticity distribution and can be visualized as a gray scale elastogram. The main intention of our research was to consider the problem of visualization and reconstruction of tissue elastic properties within the framework of an appropriate inverse problem solution. The slip boundary conditions and a 2-D plane strain state model have been used for the solution of corresponding mechanical forward problem for both hard and soft inclusions in homogeneous linear elastic background. At first, the analytical solutions for some test phantoms were obtained and analyzed. Then, the finite element simulations were perforrmed for a number of soft biological tissues with software packages MSC.Marc 2000 (MSC.Software Corporation, USA) and ALGOR (Algor Inc., USA). In the supposition of adiabatic deformations, the scope of Young's modulus was selected from tens of to . The range of Poisson's ratios was estimated to be approximately with reference longitudinal sound speed . The results obtained from finite element analysis were confirmed in ultrasonic experiments on a set of tissue-mimicking gelatine-agar phantoms with known acoustical and mechanical properties. The -data were acuired using commercially available ultrasound system SONOLINE Omnia (Siemens AG, Germany) equiped by linear probe and sampled by a conventional desktop PC. The axial strains were calculated using the fast root-seeking technique (A. Pesavento, A. Lorenz and H. Ermert Electronic Letters, 35, 1999, p. 941-942). The final results show good agreement of analytical and numerical predictions with experimental data.

Khelil, M.

• Defect Detection by Split Spectrum Processing and Discrete Wavelet Transform in Coarse Grains Materials [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  R. Drai, A. Benammar, M. Khelil and A. Benchaala
[A]

In some metallic materials with coarse grains, signal energy is lost due to scattering so the detection of defects by ultrasounds is often difficult. This noise can mask the defect signal and creates a constraint in its detection. It is thus necessary to increase the visibility of the defect by techniques based on the analysis of defect echo spectrum. The ultrasonic echo nature is nonstationary, this is due to the nonuniform propagation medium and which contains discontinuities, which causes the variation of the frequency of the wave received compared to the emitted wave. This situation can be still complicated if the material has a coarse grains. In this work, we propose to develop on the first hand, algorithms based on Split Spectrum Processing (SSP) with Q constant method associated to 'Group delay moving entropy' (GDME), on the second hand, we develop a method based on Discrete Wavelet Transform (DWT). These algorithms allow detecting and locating imperfections echoes drowned in the structural noise of materials. The investigation is performed with known defects echoes with different characteristics (position, amplitude, center frequency and bandwidth). The defect echoes frequency is varied around the frequency of the input signal in order to evaluate, by SNR calculation, the robustness of the detection method. The grain noise signal is generated first, by a simple clutter model which consider the noise, in the time domain, as the superimposed of signal coming from backscatterers in the medium and second, experimentally by a material with a coarse grains.

Khelladi, H.

• A Pulsed Technique for the Measurement of the Ultrasonic Attenuation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  H. Djelouah, A. Oudina, H. Khelladi and D. Belgroune
[A]

In the ultrasonic techniques usually used for the measurements of the attenuation, correcting terms are often introduced in order to minimise the diffraction effects. Here, we take advantage of the particularities of the transient mode in order to deduce the attenuation coefficient by using the plane wave model without using any diffraction correcting term. First, a theoretical model of the diffraction of ultrasonic waves propagating in viscous media, is developed by using the formulation of the diffracted field under the form of a convolution. It is shown that that when a rigid target of small size is placed near a transducer, the detected reflected wave consists of three impulses. Only, the first of these impulses corresponds to a plane wave coming from the projection of the target on the surface of the transducer. The others results from the diffraction from the edge of the radiating source. The method principle consists in obtaining the attenuation coefficient after selecting only the first impulse which corresponds to the plane wave, avoiding thus any corrective diffraction term. Some experimental results obtained with glycerine, paraffin oil and castor oil at different temperatures will be presented and compared with the values obtained by other techniques. The principal advantage of this method is that the measurements are carried out in the near field of a plane transducer, thus avoiding the encountered problems of alignment when the measurements are made in the far field, and the attenuation is determined over a wide frequency band with only one measurement.

Khokhlova, V.

• Stationary and quasi-stationary solutions of the Burgers type equations [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Averianov, M. Basova and V. Khokhlova
[A]

Nonlinear acoustic models based on the Burgers-type evolution equations have been widely used in medical applications, geophysics, and nonlinear diagnostics. Various frequency dependence of absorption, typical for media with complex internal structure, has a strong effect on nonlinear wave propagation. Artificial absorption is also used in numerical simulations of shock waves and may result in nonphysical effects. An exact solution in the form of the stationary shock wave or quasi-stationary periodic wave can be obtained for the Burgers equation or nonlinear evolution equation with a relaxation term. However, in most cases numerical simulations are necessary. The solutions of the Burgers type equations with the absorption governed by the second, forth, or sixth order derivatives, are considered in this work for an initially step-like signal or harmonic wave. Stationary solutions in the form of the shock wave and quasi-stationary solutions in the form of the periodic sawtooth-like wave are obtained numerically. Nonlinear waveform and spectrum evolution, shock formation, as well as the intensity and total energy absorption are investigated for the periodic wave. Shock front fine structure is studied and compared for various absorption terms. It is shown that in contrast to the smooth hyperbolic tangent shape of the shock front in case of the classical Burgers equation, oscillatory behavior beyond the shock is observed for the modified absorption governed by the forth or sixth order derivatives. Specific values of the dimensionless absorption coefficient are found, that corresponds to the equal width of the shock front in all three cases.

• 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.

Khutter, W.

• Sylvie-Success-Stories - Drei Jahre Lärmsanierung in Wien [DAGA 2003 (Aachen)]
  W. Khutter
[A]

''Lärm geht alle an''. Besonders Menschen in der Stadt. Alle nehmen am Lärm der Stadt teil - als Lärmende und als Belästigte. Das Projekt SYLVIE (SYstematische Lärmsanierung in innerstädtischen WohnVIErteln) vermittelt zwischen diesen beiden Welten. Technische Lärmsanierung scheiterte bisher oft an den besonderen Eigenschaften von Lärm - denn Lärm ist nicht objektiv. Auch Tageszeit, Dauer und Herkunft entscheiden darüber, ob ein Geräusch angenehm oder als Lärm empfunden wird. SYLVIE setzt auf die Kooperation mit allen Lärmakteuren. Wien war drei Jahre lang Schauplatz eines einzigartigen Lärmsanierungsverfahrens.

Kiefer, J.

• Veränderungen der Abbildung akustischer Signale und Hörschwellen bei liegender Cochlea-Implant Elektrode im Modell und bei Patienten [DAGA 2005 (München)]
  F. Böhnke, J. Kiefer and W. Arnold
[A]

Die kombinierte elektrisch-akustische Stimulation (EAS) hat sich zu einer neuen Perspektive bei der Versorgung hochgradig schwerhöriger Patienten entwickelt. Hierbei wird die akustische Versorgung im tieffrequenten Bereich durch konventionelle Hörgeräte mit der elektrischen Stimulation von Nervenfasern im vorderen und mittleren Bereich der Cochlea ergänzt. Damit befindet sich eine Elektrode in der Cochlea, die die Ausbreitung akustischer Wellen in der Cochlea beeinflußt. Aufgrund der erheblich unterschiedlichen Elastizitätsmoduln der Basilarmembran (BM) in der Längs- und Querrichtung kommt es bei den Berechnungen mit der eingeführten Elektrode, die einen oder auch mehrere Kontakte zu der BM haben kann, sogar zu Erhöhungen der BM Auslenkungen. Da sich andererseits bei Patienten oftmals eine Verbesserung der Hörschwellen nach der Cochlea-Implantation bei abgeschalteteter elektrischer Stimulation fand, betrachten wir die Veränderung der Cochleamechanik durch die Elektrode als Ursache. Gelingt es also die individuell geschädigten Bereiche in der Cochlea innenohrschwerhöriger Patienten zu lokalisieren, so kann durch gezielte Fixierung der Elektrode dort eine erhöhte Abbildung akustischer Energie auf die benachbarten Bereiche bewirkt, und damit aufgrund der größeren BM Auslenkungen eine effektivere Wahrnehmung akustischer Signale erzielt werden. Selbstverständlich erfordert dies eine präzise und beherrschbare Operationstechnik sowie die Weiterentwicklung der Simulationen verschiedener Operationsszenarien.

Kiefner, B.

• Forschungsverbund Leiser Verkehr - Projekt FREQUENZ - Lärmarme Nachrüstmaßnahmen für existierende Flugzeuge [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  G. Saueressig, W. Dobrzynski, S. Guérin, S. Fröhlich, J. Jaeglé, W. Jans, B. Kiefner, I. Köhler, M. Kutner, U. Michel, M. Pott-Pollenske, H. Siller, A. Uhl, J. Wiedau and K. Haag
[A]

Unter dem Dach des Forschungsverbunds Leiser Verkehr wurde 2004 das Projekt FREQUENZ gestartet. Im Teilprojekt 3 werden kurz- und mittelfristig einsetzbare Lösungen zur Lärmreduzierung für bereits im Einsatz befindliche Flugzeuge entwickelt. Hierfür müssen einzelne Schallquellen im Überflug genau vermessen werden, um entsprechende lärmarme Modifikationen entwickeln zu können, die dann noch auf Flugtauglichkeit geprüft und zertifiziert werden müssen. Diese Arbeiten basieren auf den Untersuchungen in den vorgeschalteten Teilprojekten 1 und 2, in denen numerischen Methoden eingesetzt und durch Windkanalversuche verifiziert werden. Wirbelgeneratoren konnten erfolgreich an einem Lufthansa Airbus A319 eingesetzt werden, um zwei starke Töne zu eliminieren, die an der Flügelunterseite durch Tankdruckausgleichöffnungen hervorgerufen werden. Ton- und Breitbandschallquellen vom Triebwerk, Fahrwerk und den Hochauftriebssystemen werden ebenfalls analysiert. Weitere Untersuchungen widmen sich lärmarmen Landeverfahren für die Lufthansa Boeing MD11-F, für die Bewertungs- und Umsetzungskonzepte entwickelt werden. Darüber hinaus soll die Quelle eines vom Fahrwerk herrührenden Tons identifiziert und eine lärmarme Modifikation erarbeitet werden.

Kienzle, B.

• DFEM-Schallleistungsbestimmung an frei schwingenden Streifenstrahlern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  G. Hübner, B. Kienzle, V. Wittstock and A. Gerlach
[A]

Die Direkte Finite Elemente Methode (DFEM) ist ein Verfahren zur Bestimmung der Schallleistung direkt aus den Quellgrößen und aus der Geometrie der Anordnung. Bislang wurden bei eingebettet schwingenden Streifen- und Plattenstrahlern sowie bei dreidimensional ausgedehnten Quellen mit geschlossenen Oberflächen die abstrahlenden Elemente durch ein Netz von Monopolen ersetzt. Am Beispiel des frei schwingenden Streifenstrahlers, auch höherer Schwingungsordnung, wurde nun eine Dipolanordnung zur Modellierung verwendet. Die erforderliche Diskretisierung der schwingenden Oberfläche wurde in Abhängigkeit von Frequenz und Körperschallwellenzahl ermittelt. Erste experimentelle Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen Schallleistungen, die zum Einen mit dem Intensitätshüllflächenverfahren und zum Anderen mit dem DFEM-Dipolalgorithmus ermittelt wurden.

Kiesel, A.

• „Eek-Noise“ – ein komplexes Geräuschphänomen moderner PKW-Kupplungssysteme [DAGA 2005 (München)]
  C. Mohr, A. Anstätt and A. Kiesel
[A]

Eek-Noise - ein komplexes Geräuschphänomen moderner PKW-KupplungssystemeAls Eek-Noise wird ein dumpfes Heulgeräusch bezeichnet, welches bei Fahrzeugen mit Schaltgetriebe beim Einkuppeln in der trockenen Anfahrkupplung entstehen kann.Obwohl das Geräuschphänomen bei vielen Herstellern schon lange bekannt ist und bei einzelnen Fahrzeugmodellen immer wieder zu Beanstandungen bis hin zu unnötigem Kupplungswechsel führt, sind die genauen Geräusch-Ursachen und die wesentlichen Zusammenhänge noch nicht endgültig geklärt. Zweifellos gerät dabei die Anpressplatte in Schwingungen wobei die Kopplung von Axial- und Kippschwingungen eine maßgebliche Rolle spielt. Mittels experimenteller Modalanalyse wurden diese Effekte gemessen und auf einem zunächst einfachen Prüfstands-Aufbau auch unter Betriebsbedingungen bestimmt. Der Einfluss zahlreicher geometrischer Parameter der Kupplung sowie der Reibpaarung auf das Eek-Geräusch wurden an diesem Aufbau untersucht und die gewonnenen Ergebnisse mittels eines einfachen Modells nachgebildet.Fahrzeugversuche zeigten jedoch teilweise völlig gegensätzliche Zusammenhänge. Anhand eines mathematischen Modells werden zwei Mechanismen zur Selbstanregung der Kupplung mit der zwischen Anpressplatte und Kupplungsscheibe wirkenden Reibung als Energiequelle vorgestellt, was Parallelen zu dem eng verwandten Phänomen des Bremsenquietschens aufzeigt.Mittels eines speziell aufgebauten Hydroshakers wurde versucht, das Phänomen durch Anregung der Kupplung über das Ausrücksystem nachzubilden und den Einfluss des Ausrücksystems zu bestimmen.Spezifische Abhilfemaßnahmen gegen das Eek-Geräusch werden vorgestellt und deren Verbesserungspotential anhand von Messungen aufgezeigt.

Kijewski, H.

• Druckwelleninduzierte Kavitation in der Wundballistik [DAGA 2003 (Aachen)]
  R. Mettin, B. Wolfrum, B. Siegmund and H. Kijewski
[A]

In der Wundballistik wird die Wechselwirkung von Geschossen mit biologischem Gewebe oder ähnlichen Stoffen sowie dessen Schädigung untersucht. Bei Versuchen mit schnellen Vollmantelgeschossen (960 m/s) in wasserhaltigen Medien (Gelatine und reines Wasser) zeigte sich ein typisches Schadensmuster, bei dem nach Aufprall und einigen cm relativ dünnem Schusskanal das Geschoss fragmentiert und eine große Wundhöhle reißt. In Hochgeschwindigkeitsaufnahmen konnten schnell auftretende Kavitationsereignisse nachgewiesen werden. Sie entstehen offenbar im Nachlauf der beim Eintritt verursachten akustischen Welle nach schallweicher Reflektion (Zugwelle). Die Amplitude der frühen Druckwelle wird abgeschätzt, und Vergleiche mit der Fokalzone von Stoßwellenlithotriptern werden gezeigt. Hieraus folgt, dass eine Gewebeschädigung fern von der Hauptwundhöhle durch Kavitation nicht ausgeschlossen werden kann.

Kilcher, H.

• Lästigkeit von Hochgeschwindigkeitszügen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  W. Herrmann, K. Zeichart and H. Kilcher
[A]

Im Zusammenhang mit der Planung neuer ICE-Strecken werden immer wieder Befürchtungen geäußert, die Hochgeschwindigkeitszüge könnten eine neue Geräuschqualität und besondere Belästigungen für die Anwohner mit sich bringen. Mit dieser Begründung wird gelegentlich auch die Anwendbarkeit des Schienenbonus auf den Hochgeschwindigkeits-verkehr in Frage gestellt. Tatsächlich unterscheidet sich die Schallcharakteristik von ICE-Zügen aufgrund der hohen Fahrgeschwindigkeiten sowohl im zeitlichen Verlauf als auch vom Spektrum her vom herkömmlichen Schienenverkehr. Bekannt ist auch, dass aerodynamische Effekte bei voller Geschwindigkeit bereits eine Rolle spielen. Andererseits kann die persönliche Einstellung Betroffener zum ICE starke Auswirkungen auf das Ausmaß der Beeinträchtigungen haben. In einer Feldstudie wurde untersucht, ob Besonderheiten des modernen Hochgeschwindig-keitsverkehrs zu speziellen Beeinträchtigungen der betroffenen Einwohner führen. Dabei wurden insgesamt 315 Personen an der Neubaustrecke Hannover-Würzburg befragt. Die Untersuchung wurden sowohl in reinen Neubaustreckenbereichen als auch an Abschnitten durchgeführt, die gebündelt mit der bereits lange bestehenden Hauptstrecke verlaufen. Die Studie ergab, dass sich in den untersuchten Belastungssituationen die Bahnanwohner mit großer Wahrscheinlichkeit nicht stärker durch die Vorbeifahrtender ICE-Züge gestört fühlen als es aus bisherigen Untersuchungen zu den Auswirkungen des Bahnlärms auf betroffene Anwohner bekannt ist.

King, D.

• Imaging of the Influence of Surfactants on Bubble Structures [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  R. Mettin, T. Nowak, M. Ashokkumar, G. Price, D. King, W. Lauterborn and F. Grieser
[A]

The influence of surfactants on ultrasonic cavitation effects has recently been investigated in greater detail. Among others, variations in sonoluminescence and acoustic spectra have been attributed to inhibition of bubble clustering. While the theoretical reasoning is well in accordance to experiments, a direct confirmation of bubble structure change has not been given yet. We report on high-speed imaging experiments with the aim of direct observation of bubbles in different surfactant solutions and at different acoustic frequencies.

King, R.

• Adaptive and Robust Control for the Reduction of Tonal Noise Components of Axial Turbomachinery with Flow Control [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Garwon, J. Schulz, B. Satriadarma, R. King, M. Möser and W. Neise
[A]

This paper presents results of a research project using robust and adaptive feedback control algorithms for the reduction of tonal noise components of an axial fan by flow control. The active noise control is achieved by specific distortions of the flow conditions near the impeller blade tips which results in an aeroacoustic secondary field. This can be realised by blowing air into the blade tip region through nozzles in the casing wall. An extremum-seeking controller is used to find the optimal mass flux, which determines the amplitude of the secondary sources. The phase was controlled by geometrical parameters.

The experimental investigations demonstrate the performance of the proposed controller for higher order mode sound fields. To investigate the robustness of the closed-loop disturbances such as changing operating points, non-uniform inflow conditions and a 33% deviation of the revolution of the fan were simulated. In all cases the controller reacted on the changed operating conditions and determined the optimal mass flux, achieving a blade passage frequency level reduction of 15dB for the tested configuration.

The radiated sound of the tonal noise components in the far field is mainly determined by the dominant azimuthal duct modes generated by the rotor-stator interaction. Therefore a robust H-controller based on black-box modelling of the non-linear process dynamics was synthesised additionally, to suppress the dominant mode. Further experiments will focus on a controller including the adaptation of both, amplitude and phase of the aeroacoustic secondary field.

This study was supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (German Science Foundation).

Kinkel, M.

• Anpassung moderner Hörsysteme mit Hilfe interaktiver Verfahren [DAGA 2005 (München)]
  M. Kinkel
[A]

Anpassung moderner Hörsysteme mit Hilfe interaktiver Verfahren Martin Kinkel KIND Hörgeräte, Burgwedel

Um das Potential moderner Hörsysteme auszuschöpfen, sind auch bei der Anpassung neue Wege notwendig. Ein wichtiges Element dabei ist die stärkere Einbeziehung ''subjektiver'' Aspekte, in dem dem Hörgeräte-Träger im Rahmen der Anpassung nicht nur ''Mess-Signale'' (z.B. Rauschen, Reintöne), sondern auch akustische oder sogar audiovisuelle Repräsentationen alltäglicher Hörsituationen dargeboten werden. Aus den individuellen Bewertungungen durch den Hörgeräte-Träger werden dann Rückschlüsse für die Feinanpassung der Hörsysteme gewonnen. Mittlerweile wurden eine Reihe solcher ''interaktiver'' Verfahren vorgeschlagen, der Beitrag gibt einen Überblick über die derzeit verfügbaren Verfahren und über die Erfahrungen in der Praxis.

Beitrag zur Strukturierten Sitzung ''Hörgeräte''; Vortrag gewünscht

Adresse: Martin Kinkel, KIND Hörgeräte, Kokenhorststr. 3-5, 30938 Burgwedel, martin.kinkel@kind.de

Kiosses, J.

• Akustische Charakteristiken der Normalstimme [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  J. Kiosses and H.W. Strube
[A]

Bei Untersuchungen von Stimmpathologien und der Klassifikation von gestörten Stimmen wird als Referenzgruppe die ungestörte Stimme (Normalstimme) herangezogen, die sich dadurch auszeichnet, dass sie ohne medizinischen Befund ist und akustisch normal klingt. In dieser Studie wird die Stimmqualität der Normalstimme untersucht und ihre akustischen Charakteristiken und Merkmale bestimmt, die sie gegenüber Nicht-Normalstimmen auszeichnen. Dazu werden von Sprechern mit Stimmstörungen und (durch Prof. Dr. med. E. Kruse, Abt. für Phoniatrie und Pädaudiologie der Universitätskliniken Göttingen) attestierter normaler Stimmqualität Aufnahmen von gehaltenen Vokalen gemacht, die dann analysiert werden. Aus den Aufnahmen werden verschiedene akustische Eigenschaften bestimmt (Perturbationsmaße, Rauschkomponenten etc.) die auf ihre jeweilige Relevanz zur quantitativen Definition der Normalstimme untersucht werden. Unter Verwendung von selbstorganisierenden Neuronalen Netzen nach T. Kohonen werden die Normalstimmen als Gruppe von gestörten Stimmen getrennt. So wird zugleich eine Vorauswahl von Stimmmerkmalen getroffen, die den Normalstimmen eigen sind. Diese werden im Weiteren mit Mitteln der Diskriminanzanalyse genauer untersucht. Das Ergebnis ist ein Satz von Stimmmerkmale die zur quantitativen Definition und Klassifikation der Normalstimme dienen.

Kirchner, M.

• Numerische Studien zu strömungsinduziertem Lärm von Außenspiegelgeometrien [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  T. Grahs, F. Decker, A. Gitt-Gehrke and M. Kirchner
[A]

Die Reduzierung Strömungsinduzierter Lärm spielt in der Fahrzeugentwicklung eine immer grösserer Rolle. Anhand eines Teilmodells des Volkswagen Passats werden Simulation und Messungen von Lärmquellen miteinander verglichen

Kirschinger, C.

• Parker-Resonanzen als Ursache für tonale Störgeräusche an einem Lokomotivkühler [DAGA 2005 (München)]
  W. von Heesen, S. Heim, C. Kirschinger, U. Mauch and D. Zwicker
[A]

Bei der Inbetriebnahme eines neuen Lokomotiventyps trat an der Kühlanlage ein tonales Geräusch mit Schalldruckpegeln von 130 dB(A) in 1 m Abstand auf. In Vorversuchen wurde festgestellt, dass der Störton bei Erhöhung der Ventilatordrehzahl stufenweise zu höheren Frequenzen sprang, wobei die Störtonfrequenz über größere Drehzahlbereiche konstant blieb. Auffällig war, dass bei sämtlichen Störtonfrequenzen die Breite des Kühlers jeweils einem ganzzahligen Vielfachen der halben Wellenlänge entsprach. Durch Abtasten des Schallfeldes entlang der Kühlerfläche konnte die Existenz horizontaler stehender Wellen ent-lang der Kühlerfläche nachgewiesen werden. Als Ursache des Störtons wurde die periodische Wirbelablösung an den vertikal verlaufen-den Kühlwasserröhrchen vermutet. Die Wirbelablösungsfrequenz ist üblicherweise streng proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. Wenn jedoch durch die Wirbelablösung eine Eigenmode des Systems angeregt wird, synchronisiert sich die örtliche Verteilung der Wir-belablösung auf die Eigenform, und die Wirbelablösefrequenz verharrt über einen weiten Bereich der Strömungsgeschwindigkeit bei der Systemeigenfrequenz. Dieses Phänomen ist in der Literatur unter dem Namen 'Parker-Resonanz' bekannt. Der Kühler besteht aus insgesamt 13 vertikal ausgerichteten und horizontal nebeneinander angeordneten Elementen. Durch den Austausch einzelner Kühlerelemente gegen solche mit anderer Geometrie der Kühlwasserröhrchen konnte der Störton vollständig beseitigt werden.

Kirschke, T.

• Flaches Lautsprecherchassis für Hifianwendungen
  S. Fasoulas and T. Kirschke
[A]

Flaches Lautsprecherchassis für Hifianwendungen

Kitzenmaier, P.

• Erfassung von Sprache im KFZ mit Störgeräuschreduktion im Nahfeld eines Mikrofon-Sparse-Arrays [DAGA 2008 (Dresden)]
  P. Vicinus, P. Kitzenmaier and R. Orglmeister
[A]

Die Sprachsignalerfassung in einem KFZ ist von immer größerem Interesse. Neben der Freisprechtelefonie spielt dabei auch die sprachgestützte Bedienung von Geräten im Fahrzeug eine zunehmende Rolle. Sollen diese Anwendungen von allen Fahrzeuginsassen genutzt werden können, ergeben sich erhöhte Anforderungen für die Signalerfassung.

Aufgrund der Direktivität der Sprache in Blickrichtung sowie der Abnahme der Schallintensität mit zunehmendem Abstand vom Mund und einem annähernd diffusen Störgeräusch innerhalb der Fahrzeugkabine ist für eine gute Erfassung aller Sprach-Quellensignale die Platzierung von mindestens einem Mikrofon in der Nähe und in ungefährer Blickrichtung jedes potentiellen Sprechers angebracht. In vielen Fällen kann die entstehende Mikrofonanordnung als sogenanntes Sparse-Array betrachtet werden, in dessen Nahfeld sich die Insassen befinden.

In diesem Beitrag wird ein Verfahren zur Spracherfassung und Störgeräuschreduktion im Nahfeld eines Sparse-Arrays vorgestellt. Es wird zunächst für jeden der Fahrzeuginsassen nach dem Prinzip eines "Linear Constrained Minimum Power Beamformers" eine Richtcharakteristik berechnet, die nicht stationäre Störer unterdrücken soll. Die Ausgangskanäle dieser Beamformer werden in einer zweiten Stufe über ein blindes Nahfeld-Beamforming-Verfahren optimal bezüglich des maximalen Signal-Stör-Verhältnisses räumlich gefiltert. Eine zusätzliche Reduktion der Störung wird über einen nachgeschalteten kohärenzbasierten Postfilter realisiert. Die Leistungsfähigkeit des Verfahrens zeigen Vergleiche mit anderen bekannten Verfahren.

Klaeboe, R.

• Changes in the Sound- and Urbscape following Traffic changes in Oslo East [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  R. Klaeboe, M. Kolbenstvedt and A. Fyhri
[A]

Der ständig zunehmende Strassenverkehr, der die Kapazität der Strassen weit überstieg und die Grenzen der Belastungen der Anwohner durch Abgase, Staub und Lärm überstieg, machte im Jahre 1987 erhebliche Änderungen im Strassensystem des östlichen Stadtteils von Oslo notwendig. Durch umfangreiche bauliche Veränderungen der Strassen selbst und durch Tunnelanlagen (drei Stufenplan) sind signifikante Veränderungen der Klang- und Stadtlandschaft entstanden, welche mit Hilfe von vier Umweltunter-suchungen evaluiert wurden. In den Untersuchungen, die sich insgesamt über zehn Jahre hinzogen, wurde ein standardisierter Fragebogen eingesetzt, der nicht nur die Gestörtheit durch Strassenverkehrslärm erhoben hat, sondern auch die Belastung durch andere wahrnehmbare Faktoren der Verkehrsbelastung, wie Abgas- und Staubbelastung, Risiko- und Sicherheitsaspekte des Verkehrs, Attraktivität und Ästhetik des Wohnumfeldes konzeptionell einbezog. Die Wohnungen der Probanden wurden mit Hilfe einer digitalen Stadtkarte geographisch verortet. Diesen Wohnungen wurden verschiedene Kennwerte der objektiven Abgas- und Lärm-belastungen - welche mit Hilfe von Modellen berechnet wurden - zugeordnet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verkehrsberuhigung nicht nur die Lärmbelastung der Probanden ändert, sondern auch die Klanglandschaft, die Bedrohung durch den Verkehr und die Abgasbelastung des Wohnumfeldes. Eine Wohnung mit gegebener Lärmbelastung ist in der Nachher-Situation mit einer ganz anderen Klang- und Stadtlandschaft verknüpft als in der Vorher-Situation. Die Verbesserung der Umweltsituation bewirkt aber auch weitere dynamische Stadtprozesse. Neue Gebäude, Renovierung von Altbauten und die ästhetische Umgestaltung des Wohnumfeldes sind indirekte Folgen der reduzierten Verkehrsbelastung. Die Ergebnisse der Umweltbelastungen, ihrer Veränderungen und deren ganzheitliche Wirkungen werden mit Hilfe des geo-graphischen Informationssystems (GIS) dargestellt.

Klann, M.

• Eigenschaften und hoch auflösende Anwendungen interferenz-optischer Hydrophone [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Klann and C. Koch
[A]

Interferenzoptische Hydrophone erlauben die hochgenaue Messung von Ultraschall-Feldgrößen in Wasser. An der PTB wurde ein Messsystem entwickelt, das die schalldruckabhängige Reflexionsänderung an einem optischen Vielschichtsystem auswertet. Das empfindliche Element ist ein Mikro-Fabry-Perot-Interferometer aus harten dielektrischen Schichten, die auf einer Glasfaserspitze oder einem ausgedehnten planen Glassubstrat aufgebracht sind. Insbesondere das beschichtete Substrat hat sich aufgrund seiner über einen weiten Frequenzbereich konstanten Übertragungsfunktion als Referenzsystem zur Sekundärkalibrierung von Hydrophonen und Glasfasersensoren geeignet erwiesen. Zur Zeit werden Vielschichtsysteme aus alternierend hoch brechendem NbO und niedrig brechendem SiO verwendet; die Konfiguration entspricht einem optischen Schmalbandfilter und weist ein schalldruckabhängiges Interferenzmaximum bei etwa 680 nm auf. Die Druckempfindlichkeit hängt von den elastischen und elastooptischen Eigenschaften der Schichtmaterialien ab. Es wurde der Elastizitätsmodul verschiedener hoch brechender Materialien über die Auswertung der Dispersion von Oberflächenwellen sowie durch Eindruck-Messungen mit einem Nanoindenter ermittelt. Durch Vergleich der Ergebnisse aus diesen Verfahren sind weitere Materialkonstanten wie Dichte und Poissonzahl zugänglich. Die Konsequenzen bzgl. der Empfindlichkeit von Systemen mit diesen Materialien werden unter Optimierungsgesichtspunkten dargestellt. Es wurden Messungen mit verschieden beschichteten Glasfaserspitzen sowie mit Plansubstraten durchgeführt. Die beschichteten Plansubstrate ermöglichen die zweidimensionale Erfassung eines Schallfeldes, indem die Reflexionsänderung eines normal oder schräg einfallenden Laserstrahl ausgewertet wird. Erste dreidimensionale Messungen an Schallfeldern fokussierender Breitband-Schallwandler im Puls- bzw. Dauerschallbetrieb belegen eine hohe Auflösung im Raum- sowie Frequenzbereich, die mit herkömmlichen Membran- oder Nadelhydrophonen nur schwer zu erreichen ist.

• Measuring Spatial Cross Sections of Ultrasonic Pressure Fields by Fast Optical Means [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Klann and C. Koch
[A]

The measurement of spatial cross sections of ultrasonic pressure distributions is an essential element of exposimetry of ultrasonic medical equipment. An optical technique is presented that allows the two-dimensional determination of ultrasonic pressure. A dielectric optical multilayer coating on a 25 mm diameter glass substrate forming a micro Fabry-Perot interferometer is used as ultrasound probe. The beam of a stabilized laser diode with suitable wavelength is focussed on the probe. By detecting the change in reflectivity of the coating induced by the incident ultrasound, the pressure waveform can be determined. For two-dimensional acquisition, the laser beam is scanned across the area of interest by a micro mechanical engineered scanning mirror that is capable of independently deflecting the laser beam in two perpendicular axes. This serial detection scheme allows the measurement of repeating ultrasonic waveforms such as pulses at several hundred spatial points on the probe with a good signal to noise ratio. In an alternative approach incorporating the parallel processing capabilities of a CCD chip, the probe is illuminated by a large-diameter collimated beam of a pulsed laser diode that emits pulses with a width of about 15 ns, much shorter than the ultrasound period. The pressure distribution at a particular moment is derived from the captured reflectivity distribution. By delaying the laser pulse with respect to the ultrasonic pulse, the complete pulse waveform can be acquired with high spatial resolution. Measurement results on ultrasound fields from plain and focussing transducers obtained by these two different approaches are presented and individual advantages and drawbacks are discussed.

Klasmeyer, G.

• Evaluierung der Erkennungssicherheit von sprachbedienten Systemen in Kraftfahrzeugen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Herrenkind, G. Klasmeyer and K. Kreft
[A]

Die Integration von sprachbedienten Systemen in Kraftfahrzeuge ist ein vielschichtiger Prozess, an dem in der Regel mehrere Partner beteiligt sind. Der Lieferant für das sprachbediente System ist häufig nicht identisch mit dem Entwickler des Spracherkenners. Die Verantwortung für eine erfolgreiche Integration in die spezifische Fahrzeugumgebung fällt damit dem Systemlieferanten zu. Für den Fahrzeughersteller als Auftraggeber des Systemlieferanten besteht die Notwendigkeit, die Qualität der Systeme im jeweiligen Zielfahrzeug im Interesse einer maximalen Kundenzufriedenheit zu verifizieren. Dazu gehört unter anderem die Bewertung der Erkennungssicherheit der Sprachbedienung unter realen Bedingungen, d.h. mit verschiedenen Sprechern in den unterschiedlichen Sprachen und ihren typischen Dialekten, bei verschiedenen Fahrbedingungen, etc. Bei dieser Bewertung der Qualität wird die zunehmende Komplexität der Systeme mit stark ansteigendem Vokabular zu einem immer größer werdenden Problem, da der Testaufwand personell und zeitlich exponentiell ansteigt. Durch die Verkürzung der Entwicklungszyklen und zunehmenden Kostendruck bei den Automobilherstellern wird die Situation weiter verschärft. Dieser Vortrag soll eine effiziente Methode zur Bewertung der Erkennungssicherheit von sprachbedienten Systemen im Fahrzeug aufzeigen. Im Vordergrund steht dabei die Verwendung von fahrzeugunabhängigen und trotzdem realistischen Sprachproben und Fahrgeräuschprofilen aus Datenbanken, die anforderungsspezifische Zusammenstellung von Testsets, sowie ein weitgehend automatisierter Testablauf unter reproduzierbaren Laborbedingungen.

• Evaluierung der Sprachübertragungsqualität von Freisprechern in Kraftfahrzeugen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  G. Klasmeyer, M. Herrenkind and K. Kreft
[A]

Die Integration von Freisprechern in Kraftfahrzeuge ist ein vielschichtiger Prozess, an dem in der Regel mehrere Partner beteiligt sind. Um den jeweiligen Entwicklungsstand hinsichtlich der Sprachübertragungsqualität zur internen Dokumentation bzw. zur vergleichenden Bewertung umfassend beschreiben zu können, werden aussagekräftige und zuverlässig reproduzierbare Gütemaße benötigt. In einer VDA Spezifikation wurde die Einhaltung hauptsächlich physikalisch motivierter Parameter als notwendige Voraussetzung für eine angemessene Sprachübertragungsqualität definiert. Die Erfahrung hat aber gezeigt, dass die Einhaltung dieser Grenzwerte nicht hinreichend ist, um eine vollständige Kundenzufriedenheit zu gewährleisten. Aus Kundensicht ergeben sich folgende Anforderungen bei der Beurteilung eines Freisprechers:

1. Sprachverständlichkeit hat höchste Priorität

2. Natürlichkeit des Stimmklangs bei vertrauten Personen soll erhalten bleiben

3. Vokaler Ausdruck (Sprecherintentionen, Emotionen, etc.) soll erhalten bleiben

4. Unterdrückung von Hintergrundgeräuschen muss im Verhältnis zur Lästigkeit akustischer Artefakte erwogen werden

Im Rahmen dieses Vortrages soll ein Weg aufgezeigt werden, wie diese aus Kundensicht wichtigen Merkmale effektiv und reproduzierbar bestimmt werden können. Dazu wird versucht, die Vorteile von klassischen Konversationstests mit Listen-Only-Tests und instrumentellen Verfahren unter reproduzierbaren Laborbedingungen zusammenzuführen.

• Vergleich zwischen automatisiertem Labortest und Live-Probandentest zur Beurteilung der Erkennungssicherheit sprachbedienter Systeme im Kfz [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  G. Klasmeyer, M. Herrenkind and B. Haferburg
[A]

Sprachbediente Systeme werden zunehmend im Kraftfahrzeug eingesetzt. Um zu verifizieren, dass die Sprachbedienung einem bestimmten Qualitätsanspruch genügt, müssen auch Tests der Erkennungsrate durchgeführt werden.

Üblicherweise finden diese Tests mit verschiedenen Sprechern bei verschiedenen Fahrbedingungen im Kraftfahrzeug statt. Solche Live-Probandentests sind jedoch nur schwer reproduzierbar. Zudem ist die Wiederholung eines Tests, z. B. nach einer Modifikation des Systems in der Entwicklungsphase, nur mit dem gleichen Zeit- und Personalaufwand, sowie den damit verbundenen Kosten realisierbar. Eine Automatisierung unter reproduzierbaren Laborbedingungen bringt in dieser Hinsicht Vorteile. Durch Trennung von in reflektionsarmer Umgebung aufgenommenen Sprachkommandos und im Fahrzeug aufgezeichneten Fahrgeräuschprofilen lassen sich Sprachsignale wiederholt - auch in unterschiedlichen Fahrzeugkabinen - einsetzen.

Die Testautomatisierung birgt jedoch ein Problem, welches wir in der vorliegenden Studie untersuchen wollen. Wenn ein Proband das System für viele Stunden im Fahrzeug erprobt, ist der Proband selbst einer Lernphase unterworfen, in der er - bewusst oder unbewusst - herausfindet, mit welcher Aussprachevariante, Artikulationsgenauigkeit, Sprechgeschwindigkeit, Stimmlage usw. er vom Gerät am besten verstanden wird. Bei der Aufzeichnung von Sprachproben im reflektionsarmen Raum lässt sich diese Lernphase kaum realistisch simulieren.

Wir untersuchen in der vorliegenden Studie, wie stark die gemessenen Erkennungsraten bei automatisiertem Test im Vergleich mit einem Live-Probandentest voneinander abweichen, und ob sich ein 'Korrekturfaktor' ermitteln lässt, mit dessen Hilfe sich die Messergebnisse der beiden Methoden ineinander umrechnen lassen.

Klatte, M.

• Zum Einfluss der Sprachverständlichkeit auf kognitive Leistungen: Eine Studie mit Grundschulkindern [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Klatte, M. Meis, C. Janott, C. Hilge and A. Schick
[A]

Schulisches Lernen basiert massgeblich auf mündlicher Kommunikation. Schätzungen zufolge verbringen Kinder ca. 75 Prozent der Unterrichtszeit mit Zuhören. Gute Sprachverständlichkeit ist daher eine wesentliche Voraussetzung für erfolgreiches Lernen. Verschiedene Untersuchungen zeigen jedoch, dass diese Voraussetzung in Klassenräumen oft nicht gegeben ist. Anliegen der hier berichteten Studie war es, die Bedeutung einer guten Sprachverständlichkeit in Unterrichtsräumen für das schulische Lernen zu dokumentieren. Hierbei wurde von der Annahme ausgegangen, dass sich eine suboptimale Sprachverständlichkeit nicht nur in fehlerhafter Identifikation der gehörten Information, sondern vor allem auch in einer Erhöhung der Höranstrengung äußert: die Hörer benötigen mehr kognitive Kapazität, um die Sprache zu dekodieren. Hierdurch kommt es zu einer Verringerung der für das Behalten und die mentale Verarbeitung der Information verfügbaren Arbeitsgedächtnisressourcen und somit zu Leistungsbeeinträchtigungen bei komplexen Aufgaben. In der zu berichtenden Studie wurde der Einfluß der Sprachverständlichkeit auf die Leistung von Grundschulkindern beim Identifizieren, kurzzeitigen Behalten und Verarbeiten von gehörter Information geprüft. Die Sprachverständlichkeit wurde durch die Installation eines Soundfield-Systems in dem nach raumakustischen Kriterien eher ungünstigen Testklassenraum variiert. Die Ergebnisse der Studie zeigen die Bedeutung optimaler Hörbedingungen für Grundschulkinder.

• Verbal short-term memory performance is often but not always reduced by background speech and music – experiments exploring the Irrelevant Sound Effect (ISE) [DAGA 2002 (Bochum)]
  S. Schlittmeier, J. Hellbrück and M. Klatte
[A]

Als Irrelevant Sound Effekt (ISE) wird das Phänomen bezeichnet, dass das kurzzeitige Behalten einer Reihe visuell dargebotener unverbundener Items (Ziffern oder Konsonanten) bei gleichzeitiger Präsentation bestimmter, für die Behaltensaufgabe irrelevanter Hintergrundschalle gestört wird. Nur ansatzweise untersucht ist bislang die Frage, wie irrelevanter Hintergrundschall auf das Behalten akustisch präsentierter Informationen wirkt. In unseren Experimenten zeigen wir, dass irrelevanter Hintergrundschall sich auf das Kurzzeitgedächtnis unverbundener Items unterschiedlich auswirkt, und zwar je nachdem, ob die Informationen visuell oder auditiv dargeboten werden. Bei visueller Darbietung der Informationen stört insbesondere Sprachschall, aber auch Musik, die starke zeitliche Veränderungen aufweist. Bei auditiver Darbietung jedoch ist die Störwirkung nur auf Sprachschall beschränkt. In einem weiteren Experiment wurde untersucht, ob bei auditiv präsentierten Items die Störwirkung des sprachlichen Hintergrundschalls auf eine Beeinträchtigung während der Enkodierung des Behaltensmaterials (z.B. vermehrte Höranstrengung) zurückgeführt werden kann. Es konnte eindeutig nachgewiesen werden, dass dies unter den gegebenen Signal-Rausch-Verhältnissen nicht der Fall ist, sondern die Beeinträchtigung im Arbeitsgedächtnis zu lokalisieren ist. Diese Ergebnisse haben praktische Implikationen für die Gestaltung von Arbeitsplätzen, wo visuelle und/oder akustische Informationen mental zu verarbeiten sind, während gleichzeitig sprachlicher oder nichtsprachlicher Hintergrundschall einwirkt (z.B. Großraumbüro, Lernumwelten, verschiedene Bereiche bei der Mensch-Maschine-Kommunikation).

• Effects of different kinds of traffic noise on reading and attention performance in elementary school children [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  H. Sukowski, M. Klatte, M. Meis and A. Schick
[A]

In the context of the sub-project ''Effects of traffic noise on speech intelligibility and cognitive performance in children'' the first test module examined attention performance (arithmetic test) and reading performance (reading test) in children under the influence of traffic noise. In addition, the perceived annoyance due to presented noise stimuli was surveyed. The implemented sounds varied in traffic density and frequency spectrum. A total of 103 children from elementary schools in Oldenburg with ages ranging from 8-10 years at the time of participation took part in the experiment.

The results from the arithmetic test show a general negative influence of the noise conditions compared to the control condition as well as significant differences between particular noise conditions. In both the arithmetic and reading tests, negative effects due to traffic noise were especially detected in children with high performance levels. An analysis of the judgments on annoyance primarily revealed an influence of traffic density.

In total, negative effects of general noise conditions as well as of particular noise stimuli were confirmed. The results additionally indicate that the influence of noise stimuli cannot only be predicted by acoustical parameters. Moreover, other factors such as individual performance ability also influence whether and to what extent an effect due to noise is detectable.

• Effects of irrelevant speech and traffic noise on speech perception and phonological short-term memory in children aged 6 to 7 years [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Klatte, H. Sukowski, M. Meis and A. Schick
[A]

The ability to analyze, store and process heard speech plays a fundamental role in social and cognitive development. Since children have much more difficulties to understand speech in noise than adults, noise reduction should be a primary goal in order to achieve acoustical environments supportive for children's learning. In a current study, we investigate the effects of traffic and speech noises on performance in listening tasks in children aged six to seven years. The tasks include phoneme discrimination, phonological short-term memory, and sentence comprehension. The traffic sounds vary with respect to temporal and spectral characteristics. The aim of this study is (a) to explore the effects of moderate-level environmental noise on children's learning and (b) to explore which qualities of traffic sounds affect the disruption of children's speech perception. Such findings could provide reasonable guidelines for the technical development of low-noise means of transport.

• Lärm in der schulischen Umwelt und kognitive Leistungen von Grundschulkindern Teilprojekt B: Kognitionspsychologische Untersuchungen [DAGA 2005 (München)]
  M. Klatte, M. Wegner and J. Hellbrück
[A]

Befragungen von Lehrkräften sowie akustische Messungen in Schulräumen zeigen, dass schulisches Lernen und Lehren oftmals durch ungünstige akustische Bedingungen (lange Nachhallzeiten, hohe Störgeräuschpegel) erschwert wird. Aus experimentellen Studien mit erwachsenen Probanden ist bekannt, dass Lärm schon bei mittleren Intensitäten zu Beeinträchtigungen der mentalen Leistungsfähigkeit führen kann. Diese Lärmwirkungen sind bei Kindern wesentlich stärker ausgeprägt als bei Erwachsenen. Lärm beeinträchtigt Aufmerksamkeits- und Arbeitsgedächtnisprozesse, die für die laut- und schriftsprachliche Entwicklung von maßgeblicher Bedeutung sind. Es muss daher vermutet werden, dass ungünstige Hörbedingungen in Wohn- und Lernumwelten von Kindern zu dauerhaften Störungen in diesen Entwicklungsbereichen führen. Im Rahmen des Projekts ''Lebensgrundlagen und ihre Sicherung'' des Landes Baden-Württemberg (BWPlus) werden im Frühjahr 2005 etwa 350 Grundschulkinder untersucht, die sich hinsichtlich der akustischen Bedingungen in Schule und Wohnumwelt unterscheiden. Hierdurch sollen akute und chronische Wirkungen der Lärmbelastung auf die kognitiven Leistungen der Kinder analysiert werden. Die Durchführung dieses Projekts erfolgt in einem interdisziplinären Team von PsychologInnen und Bau- und Raumakustikern (s. Beitrag von Seidler et al.; Teilprojekt A). In dem Vortrag sollen aktuelle Forschungsbefunde zur Wirkung von Lärm auf Kinder berichtet und die daraus resultierende Planung für die Feldstudie diskutiert werden.

• Beurteilung von Geräuschen: Ergebnisse einer Lärmwirkungsstudie mit Kindern [DAGA 2005 (München)]
  H. Sukowski, M. Meis, M. Klatte and A. Schick
[A]

In der Schallwirkungsforschung hat die Erhebung von subjektiven Urteilen vor allem hinsichtlich der störenden und belästigenden Wirkung von Geräuschen seit langem einen festen Platz. Untersuchungen zu dieser Frage werden jedoch überwiegend mit Erwachsenen durchgeführt. Kinder werden in Studien zu dieser Thematik dagegen kaum berücksichtigt, obwohl sie dem Umgebungslärm meist in gleicher Weise ausgesetzt sind wie Erwachsene und oftmals weniger Möglichkeiten haben, sich gegen unerwünschten Schall zu wehren.

Im Rahmen eines Forschungsprojektes zur Wirkung von Lärm auf kognitive Leistungen von Kindern wurden daher zusätzlich zur Erhebung verschiedener kognitiver Fähigkeiten auch Aufgaben zur Beurteilung von präsentierten Geräuschen durchgeführt. In einem ersten Testblock beurteilten Kinder aus dritten Schulklassen kurze Ausschnitte von Straßenverkehrsgeräuschen sowie ein Sprachgeräusch hinsichtlich der empfundenen Störung und der Brummigkeit. Die Geräusche wurden über Lautsprecher dargeboten. In einem zweiten Testblock wurden Kindern aus ersten Schulklassen verschiedene Schienenverkehrsgeräusche und ein Sprachgeräusch über Kopfhörer präsentiert, die dann auf ihre Störung, Brummigkeit und Lautstärke hin zu beurteilen waren.

Die Ergebnisse beider Gruppen zeigen, dass Kinder grundsätzlich in der Lage sind, Aufgaben zur Beurteilung von Geräuschen zu bearbeiten. Die älteren Kinder konnten sehr differenzierte Urteile abgeben, aus denen sich Hinweise auf besonders störende oder brummige Geräuschkomponenten ableiten lassen. In der Gruppe der jüngeren Kinder zeigten sich bislang weniger eindeutige Ergebnisse. Hier deuten sich zwar möglicherweise Grenzen an, ab welchem Alter Aufgaben zur Geräuschbeurteilung überhaupt sinnvoll einsetzbar sind. Es ist jedoch zu diskutieren, ob durch eine noch weiter gehende altersadäquate Gestaltung der Erhebungsverfahren die Möglichkeit geschaffen werden kann, weiterhin auch sehr junge Kinder in Geräuschbeurteilungsaufgaben einzubeziehen.

• Feldstudie zur Akustik in Schulen und ihrer Wirkungen auf Kinder Teil 2: Ergebnisse aus kognitiven Leistungstests und Fragebogendaten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Klatte, M. Wegner and J. Hellbrück
[A]

Ergebnisse aus laborexperimentellen Untersuchungen weisen darauf hin, dass Kinder durch ungünstige Hörbedingungen wesentlich stärker beeinträchtigt werden als Erwachsene. Störgeräusche und Nachhall erschweren das Hörverstehen und interferieren mit Aufmerksamkeits- und Gedächtnisprozessen, die für das schulische Lernen von maßgeblicher Bedeutung sind. In diesem Beitrag wird eine Feldstudie zur Wirkung der schulischen ''Hörumwelt'' auf die Leistungen und das subjektive Befinden von Kindern vorgestellt. An der Studie nahmen Erst- und Zweitklässler aus 21 Schulklassen teil. Die Stichprobe wurde aufgrund bau- und raumakustischer Kriterien rekrutiert (s. hierzu Beitrag von Seidel et al.). Die Datenerhebung erfolgte im Juni und Juli 2005. Erfasst wurden die Lese- und Rechtschreibleistungen der Kinder sowie grundlegende auditive und kognitive Funktionen (Hörverstehen, Kurzzeitgedächtnis, phonologische Bewusstheit). Weiterhin wurden soziale und emotionale Faktoren des Schulbesuchs (Schuleinstellung, Klassenklima, Lernfreude etc.) und die subjektive Lärmbelastung anhand von kindgerecht gestalteten Fragebögen erhoben. Erste Datenanalysen deuten auf hypothesengemäße Zusammenhänge zwischen akustischen Messgrößen und spezifischen Aspekten der Befragungs- und Leistungsdaten hin. Diesbezügliche Ergebnisse werden berichtet und Konsequenzen für die akustische Gestaltung von Lernumwelten diskutiert.

• Wirkungen von Hintergrundgeräuschen und Nachhall auf Sprachverstehen und Arbeitsgedächtnis in verschiedenen Altersgruppen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Klatte, J. Bastian, M. Meis and B. Noack
[A]

Die Fähigkeit zum genauen Hinhören und verstehenden Zuhören ist eine entscheidende Voraussetzung für das schulische und vorschulische Lernen. In Alltagssituationen wie dem Schulunterricht findet das Zuhören häufig unter ungünstigen Hörbedingungen wie Hintergrundgeräuschen und Nachhall statt. Das Sprachverstehen von Kindern wird durch solche Faktoren stärker beeinträchtigt als das Erwachsener. Die vorliegenden Studien erlauben jedoch keine Vorhersage über die Wirkungen spezifischer raumakustischer Bedingungen in verschiedenen Altersgruppen. Bei der Operationalisierung des Hörverstehens konzentrierte man sich sehr auf die Leistung beim Nachsprechen von Silben und Wörtern, d.h. auf die Informationsaufnahme. Wirkungen der Hörbedingungen auf die Speicherung und Verarbeitung der Information wurden kaum betrachtet. Auch diese Prozesse können durch ungünstige akustische Bedingungen beeinträchtigt werden. In einer experimentellen Studie werden die Wirkungen von Nachhall und Hintergrundgeräuschen auf das Verstehen, Behalten und Verarbeiten von sprachlicher Information in verschiedenen Altersgruppen geprüft. Die Datenerhebung erfolgt im Kommunikations-Akustik-Simulator im Hörzentrum Oldenburg, in welchem die raumakustischen Charakteristiken realer Klassenräume simuliert werden. Erste Ergebnisse zu den Wirkungen der raumakustischen Bedingungen auf die Leistungen von Grundschulkindern und Erwachsenen werden berichtet.

Klaus, H.

• Instrumental speech quality measures – principles and trends within international standardisation activities [DAGA 2002 (Bochum)]
  H. Klaus and J. Berger
[A]

This contribution focuses on signal-based instrumental speech quality measures currently available on the market. In the first part, measurement principles and important quality aspects will be explained on typical measurement scenarios. The second part concentrates on current activities and trends within Study Group 12 of the ITU-T, the lead standardization body for measurement principles and methods.

• 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.

Klausner, M.

• Untersuchung des Schlaggeräuschs an Häckselmaschinen und konstruktive Lärmminderung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Klausner
[A]

Untersuchung des Schlaggeräuschs an Häckselmaschinen und konstruktive Lärmminderung

Fahrbare Häckselmaschinen werden zur Umweltpflege von Gemeinden und Gartenbaubetrieben zum Zerkleinern von Büschen und Bäumen mit Stammdicken bis zu 0,15 m verwendet. Die Schneidmechanik besteht aus einem Schwungrad, das mit 1000 1/min dreht und mit Schneidmessern besetzt ist. Derartige Maschinen sind sehr robust, von einfacher Konstruktion und vergleichsweise billig. Ihr wesentlicher Nachteil gegenüber konkurrierenden Geräten ist die extrem hohe Geräuschemission, die sowohl das Bedienpersonal als auch die Bewohner in der Umgebung des momentanen Arbeitsstandorts erheblich belästigt. Beim Bedienpersonal wurden gesundheitsbeeinträchtigende Schallpegel - bis zu 115 dB - gemessen. Diese Größenordnung ist problematisch, da hiergegen persönliche Schutzmittel aufwendig sind, die körperliche Leistungsfähigkeit der Bediener mindern und daher faktisch kaum angelegt werden. Im Labor wurden mittels vergleichender Messungen an standardisierten Probehölzern verschiedene konstruktive Maßnahmen zur Minderung der Emission untersucht und die für die Schallabstrahlung verantwortlichen Komponenten identifiziert. Prinzipbedingt muß der Arbeitsraum frei zugänglich sein, so daß der Direktschall die wesentliche Lärmquelle ist. Um diesen Mechanismus zu analysieren wurde er durch Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit bis zu 10E4 Bilder/sec untersucht, dies wird als Video-Clip vorgestellt. Mit verschiedenen konstruktiven Modifikationen an Zuführmechanismus und Messern konnte der Vorgang optimiert und damit eine Geräuschminderungen von 15 dB erreicht werden.

Kleb, U.

• Multichannel Recording and Classifying of Respiratory Sounds [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Graf, G. Wurzinger, U. Kleb, H. Köhler and K. Putz
[A]

The auscultation of the lung by means of a stethoscope is an important and straightforward diagnostic method. It is the simplest and least intrusive technique to determine direct information regarding the structure of the required lung tissue. The variations in the sound of the lungs are in direct relation to the pathological variations of the lung. Based on the variety of the heard lung sounds, it is often difficult to make a precise diagnosis. Therefore a system for multichannel recording and classifying of respiratory sounds was developed. First several kinds of sensors were constructed in order to obtain high-quality respiratory sounds. The data collection was realized with two off-the-shelf data acquisition cards, the upstreamed the voltage supply of the sensors and an aeroplethysmograph. The devices are controlled by a software which has the further purpose to collect additional data for statistical analysis. In a clinical trial more than 60 persons with different kinds of diseases were examined. The analysis and classification was done by using different methods of digital signal processing, statistics and stochastics. The results of the study will be presented.

Kleber, J.K.

• Entwicklung eines modularen Meßsystems für akustische Anwendungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J.K. Kleber
[A]

Zur Untersuchung von akustischen Problemstellungen ist es oft erforderlich Meßsignale mehrkanalig zu erfassen bzw. auszugeben. Dazu gibt es neben den extrem aufwendigen kommerziellen Lösungen keine Realisierung, die für einen frei programmierbaren, evtl. PC und Matlabâ gestützten, Einsatz geeignet ist. Es wurde ein modulares Meßsystem entwickelt, daß sich in der Anzahl der Kanäle und der Art der Signalkonditionierung zur Erfassung von physikalischen Größen unterschiedlicher Art konfigurieren läßt. Die 96 kHz AD- bzw. DA-Umsetzer werden über den AES/EBU-Standard mit dem PC verbunden. Besonders wichtig für z.B. MLS-Messungen ist die Synchronität sowie die Kenntnis über den zeitlichen Bezug zwischen den Eingangs- und Ausganskanälen, was in diesem Konzept berücksichtigt wurde. Alle Einstellungen können am Gerät oder über die serielle Schnittstelle vorgenommen werden. Durch im Gerät integrierte DSPs ist eine Vorverarbeitung der Signale möglich, z.B. Datenreduktion für Langzeitmessungen. Anhand von Beispielen werden praktische Einsatzmöglichkeiten vorgestellt. U.a. wird eine Anwendung zur Erzeugung eines Schallfeldes mit 4 unkorrelierten Schallquellen vorgestellt.

• Neukonzeption einer Hörsaalbeschallung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  J.K. Kleber, G. Behler and S. Rauter
[A]

Für einen Hörsaal mittlerer Größe mit 284 Plätzen wurde ein neue Beschallungsanlage zur Sprachübertragung konzeptioniert. Um die Lokalisierbarkeit des Sprechers zu gewährleisten, wurde eine zentral-gestützte Beschallung von der Decke gewählt, die durch einen Hauptlautsprecher sowie mehrere Stützlautsprecher realisiert wurde. Für den Hauptlautsprecher kommt eine Lautsprecherzeile zum Einsatz, deren Abstrahlverhalten u.a. durch eine frequenzabhängige akustisch wirksame Länge bestimmt wird. Die hierzu erforderliche Filterung, sowie der Ausgleich von konstruktions- und aufstellungsbedingten Laufzeiten wird, mit einem am Institut entwickelten Digitalcontroller (Berlin 1999) durchgeführt. Im Vortrag werden die in der Planungsphase erwogenen Konzepte gegenübergestellt, sowie die konkrete Realisierung vorgestellt.

• 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.

• Hörschwellenmessung: Vergleich zwischen Kopfhörer- und Lautsprecherwiedergabe [DAGA 2003 (Aachen)]
  J.K. Kleber
[A]

Bei der Wiedergabe von Schallereignissen sind deutliche Qualitätsunterschiede zwischen Lautsprecher- und Kopfhörerwiedergabe wahrzunehmen, wie z.B. Im-Kopf-Lokalisation. Als Grund hierfür wird u.a. die akustische Belastung des Ohres durch den ohrnahen Schallwandler vermutet. In einem Hörversuch wurden die Hörschwellen in Abhängigkeit von der Wiedergabeart ermittelt. Hierfür wurden Kopfhörer ausgewählt, deren akustische Impedanz möglichst unterschiedlich ist, was durch vorangegangene Messungen ermittelt wurde. Für die Hörschwellenmessung wurden die Übertragungsfunktionen der verschiedenen Wiedergabearten im Ohrkanal gemessen und auf exakt gleichen komplexen Frequenzgang entzerrt. Als Messmethode für den Hörversuch wurde das Bekesy-Verfahren angewendet.

Kleiner, M.

• Auralization as a tool in room acoustics education [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Kleiner
[A]

In teaching room acoustics it is useful to help students understand phenomena such as direct sound, reverberant sound, flutter echo, early/late ratios etc. It is also essential that the students are able to have an impression of the validity and meaning of various room acoustic measures. Auralization, sound field simulation of room acoustic conditions is the aural equivalent of visualization, can help in this teaching task. At Chalmers' Department of Applied Acoustics we have since 1992 successfully used auralization in our teaching, primarily in room acoustics. Students are now much better motivated and have more confidence in the design process. For example, in education it is usually not possible for students to travel between various hall within a large enough variational range. Auralization will also help in answering the many ''What if ....'' questions that students may ask, in the real hall it is usually not possible to change the set-up on stage or the angles of reflectors for example. The experience shows that even persons with considerable knowledge of acoustics may gain further insight into room acoustics by the use of auralization. Auralization will play an important role in future education and research in room acoustics.

• On the Use of Psychoacoustical and Psychophysical Methods to Predict Consumer Preference for Interior Car Sounds [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Västfjäll, A. Sköld and M. Kleiner
[A]

When designing for product sound quality, it is important to predict consumer preference since making consumer investigations time consuming. One way of assessing this is by correlating metrics for sound character with preference data from consumers. The sound character can be assessed in a number of ways. In the present research expert listeners were used to retrieve psychological dimensions. This was done by a listening test of the where the subjects were to rate the sounds on number of uni-polar adjective scales. The results were analysed ANOVAs and PCA, and resulted in five reliable dimensions, explaining 79% of the variance. Consumer preference was mapped by a paired comparison test design where listeners were to decide which of the sounds in each pair they prefer. This data was here analysed with the Bradley-Terry Luce model (BTL), which resulted in merit-scores for the sounds included. To get a good overview of the perceptual space present for the sounds in the test, expert listeners were asked to rate the difference between the sounds, which was done in a half matrix design. The data was analysed with an MDS-procedure that resulted in three dimensions explaining 97% of the variance present. When the correlation is calculated between the position of the sounds in the perceptual space and the rating in the psychological dimensions, one gets vector representation for the psychological dimensions. If the same thing is done for the preference merit scores, one gets a very clear picture of what dimensions and psychological properties of the stimuli are important for the consumer preference.

Kleinschmidt, M.

• Blinde Quellentrennung als Vorverarbeitung zur robusten Spracherkennung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Anemüller, M. Kleinschmidt and B. Kollmeier
[A]

In diesem Beitrag evaluieren wir den Nutzen blinder Quellentrennung als Vorverarbeitungsstufe zum Zwecke robuster automatischer Spracherkennung. Blinde Quellentrennung (QT) ist eine Signalverarbeitungstechnik, die es ermöglicht, aus mehreren Aufnahmen akustischer Überlagerungen (etwa Sprache im Störgeräusch) die zugrunde liegenden Quellsignale (Sprache getrennt vom Störgeräusch) zu rekonstruieren. Ein spezieller Algorithmus für QT in verhallter Umgebung ist von Anemüller (DAGA '99) vorgestellt worden. Eine potentielle Anwendung solcher Algorithmen besteht in der Störgeräuschbefreiung für die robuste automatische Spracherkennung. Das Perzeptionmodell (PEMO) nach Dau et al. [1] wurde bereits zur Merkmalsextraktion in der automatischen Spracherkennung verwendet. Insbesondere in Kombination mit Neuronalen Netzen hat diese gehörgerechte Vorverarbeitung zu einer robusten Erkennungsleistung im Störgeräusch geführt (Kleinschmidt et al., DAGA '99). Wir kombinieren den QT-Algorithmus mit einem Einzelworterkennungssystem auf Basis des PEMO, um eine weitere Verbesserung der Erkennungsleistung zu erreichen. Zur Evaluation vergleichen wir die Erkennungsraten bei QT-Vorverarbeitung mit denen ohne Vorverarbeitung und mit alternativen Störgeräuschunterdrückungssystemen. Berücksichtigt werden hierbei Aufnahmesituationen in verhallter und unverhallter Umgebung und bei unterschiedlichen Signal-Rausch Abständen. [1] Dau et al. 1996, JASA 99(6), pp. 3615-3622.

• Gehörgerechte Vorverarbeitung für die Spracherkennung auf Basis von Wortuntereinheiten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  C. Hartmann, M. Kleinschmidt, J. Tchorz and B. Kollmeier
[A]

Die Anwendung der automatischen Spracherkennung beschr''ankt sich nicht mehr auf einfache Maschinensteuerung mit wenigen Befehlen wie ``Ein'' und ``Aus''. Vielmehr ist ein gro{ss}er Wortschatz zu erkennen, der im Extremfall das gesamte Vokabular einer Sprachgemeinschaft umfa{ss}t. Um den enormen Anstieg des Trainings- und Erkennungsaufwands f''ur solche Anwendungen zu vermeiden, sucht man kleine, robuste Wortuntereinheiten, die hohe Erkennungsraten erzielen. Das Perzeptionsmodell (PEMO) nach Dau et al. [Dau et al., J. Acoust. Soc. Am. 99(6) pp. 3615-3622 (1996)] ist urspr''unglich psychoakustisch motiviert, hat sich jedoch auch als geh''orgerechte Vorverarbeitung in der automatischen Spracherkennung bew''ahrt. Auf dem Gebiet der Einzelworterkennung von Ziffern im St''orger''ausch war es anderen Vorverarbeitungen deutlich an Robustheit ''uberlegen [Tchorz, J. and Kollmeier, B., J. Acoust. Soc. Am. 106(4) pp. 2040-2050 (1999)]. In diesem Beitrag werden Experimente zur Spracherkennung auf der Basis von Wortuntereinheiten mit perzeptiver Vorverarbeitung durch das PEMO vorgestellt. Beim ''Ubergang von der Erkennung auf Basis von Einzelw''ortern zu k''urzeren Einheiten nehmen artikulatorische Kontexteffekte an Bedeutung zu. Zudem mu{ss} untersucht werden, inwieweit sich die unterschiedlichen Komponenten der Merkmalsextraktion aufgrund ihrer unter Umst''anden relativ zu der verwendeten Wortuntereinheit langen Zeitkonstanten negativ auf die Klassifikationsleistung auswirken. Als Referenz dient eine Mel-Cepstral Vorverarbeitung, die Evaluation erfolgt durch einen HMM-Erkenner.

• Perzeptive Vorverarbeitung und automatische Selektion sekundärer Merkmale zur robusten Spracherkennung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Kleinschmidt and V. Hohmann
[A]

Für die automatische Spracherkennung ist die mangelnde Robustheit gegenüber additiven Störgeräuschen eines der ungelösten Probleme. In diesem Beitrag wird eine neuartige Kombination einer perzeptiven Vorverarbeitung mit einem speziellen neuronalen Netz vorgestellt und ihre Robustheit gegenüber Störschallen evaluiert. Das Perzeptionsmodell (PEMO) nach Dau et al. [1] ist ein effektives Modell der auditorischen Signalverarbeitung und wurde ursprünglich zur Simulation psychoakustischer Experimente konzipiert. Es konnte jedoch auch erfolgreich zur Vorverarbeitung bei der robusten Einzelworterkennung im Störgeräusch eingesetzt werden (siehe Kleinschmidt et al. DAGA '98 und '99). In diesem Beitrag wird die Kombination des PEMO mit dem sogenannten 'Feature Finding Neural Network' nach Gramß [2] evaluiert. Dabei werden aus den primären (PEMO) Merkmalen zunächst neue temporale und spektrale Merkmale extrahiert und diese anschließend mit Hilfe eines linearen neuronalen Netzes klassifiziert. Diese sekundären Merkmale werden während der Trainingsphase automatisch optimiert. Vorgestellt werden Ergebnisse zur sprecherunabhängigen Klassifikation isolierter deutscher Ziffern in unterschiedlichen Störschallsituationen. [1] Dau et al. 1996, JASA 99(6), pp. 3615-3622. [2] Gramß und Strube 1990, Speech Communication 9, pp.35-40.

• Automatische Schätzung wichtiger Nachhallparameter [DAGA 2003 (Aachen)]
  H. Gölzer and M. Kleinschmidt
[A]

Die Erkennungsleistung aktueller automatischer Spracherkennungssysteme leidet erheblich unter dem Einfluss von Nachhall. Dies gilt bereits für moderate Nachhallsituationen in alltäglicher Umgebung. Für viele Anwendungen steht als Information über die Raumcharakteristik nur die implizit im verhallten Sprachsignal enthaltene Metainformation zur Verfügung. Da eine Enthallung der Signale selbst bei guter Schätzung der zugrunde liegenden Raumimpulsantwort schwer möglich ist, bietet sich stattdessen eine Adaptation der Merkmalsextraktion oder des Klassifikators an. Dazu ist es notwendig, die für die Spracherkennung wichtigen Parameter der Übertragungsfunktion aus dem verhallten Sprachsignal extrahieren zu können. Mit Hilfe des hier vorgestellten Verfahrens kann die Nachhallzeit und das Verhältnis von Direktschall zu Nachhallanteilen auch bei unbekanntem Sprachmaterial abgeschätzt werden. Als Merkmale werden AmplitudenModulationsSpektrogramme (AMS) verwendet, die aus dem kontinuierlichen Sprachsignal extrahiert werden. Zur Schätzung dient ein mehrschichtiges neuronales Netz welches unter Benutzung künstlich verhallter Sprachsignale trainiert wird.

Klemenz, A.

• Quantitative scanning acoustic microscopy: Methods and applications in medicine [DAGA 2002 (Bochum)]
  K. Raum, J. Brandt, S. Gudziol, A. Klemenz, L. Smitmans, C. Schwinger and K.-V. Jenderka
[A]

Pulse-echo scanning acoustic microscopy (SAM) is referred to systems, were very high frequency acoustic waves are focused on a material and images are generated from the reflected signals. Two systems will be described: The first one works in the frequency range up to 250 MHz and is used for time-resolved analysis of acoustic impedance, longitudinal and shear wave velocities and frequency dependent attenuation. The second microscope covers the frequency range from 100 MHz up to 2 GHz and is used for very high resolution topography and acoustic impedance mapping. For each system special data acquisition and analysis algorithms were developed. The capabilities and limitations will be demonstrated by a number of different applications. Results show: the anisotropy, age and gender dependence of the acoustic impedance in human cortical bone; the correlation between the microscopic acoustic impedance and the Young's modulus (obtained with nanoindentation) in bone; pathological changes in human auditory ossicles observed by mesoscopic and microscopic impedance mapping; microscopic 3D reconstruction of the topography and impedance of alginate spheres; the determination of elastic constants from acoustic quantities at a mesoscopic scale.

Klemenz, H.

• Intelligent Venting-Systems for Hearing Instruments [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  T. Niederdränk and H. Klemenz
[A]

Hearing systems can be positioned in or behind the ear. In the latter case the acoustic signal propagates through an acoustic tubing and the ear mould into the ear canal. In both cases the ear canal is closed to keep the sound signals inside the limited rest volume. This way the acoustic stability of feedback is improved. In real applications the ear canal cannot completely be closed. Reasons are that a closed volume with a certain degree of humidity might provide skin irritations due to fungus or bacterial growth. Additionally the occlusion effect appears, which of course does not support the comfort of hearing. To take care of these issues venting systems are applied connecting the rest volume of the ear canal with the outer environment. The positive effects of these vents to improve the venting of the ear canal has a negative side effect: the acoustic leakage allows a certain amount of sound energy to escape the ear volume and to propagate back to the microphone. Thus a feedback loop is closed. This contribution reports on venting systems which provide a considerably reduced sound radiation to the outer space. While keeping the venting effects constant the acoustic radiation of the venting canal is reduced. By using acoustic filters the propagation through the ventholes can be influenced in order to achieve a considerable reduction of the feedback sensitivity in the critical mid and high frequency range.

Klemenz, M.

• Wie linear verhält sich die Lautheit innerhalb einer Signalkette? [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Klemenz
[A]

Lärmminderungsmaßnahmen sollten nach heutigem Kenntnisstand nicht nur auf eine Vermin- derung des A-bewerteten Schalldruckpegels hinwirken, sondern auch psychoakustische Kenn- werte (z. B. Lautheit, Rauhigkeit, Schärfe) in die Optimierung mit einbeziehen. Für den Fall einer Signalkette, bestehend aus primärem Quellsignal und übertragenden Systemen, kann der Optimierungserfolg zunächst nur am Ausgangssignal, d. h. am Ohr des Empfängers fest- gestellt werden. Es stellt sich die Frage, ob eine psychoakustische Optimierung auch für einzelne Glieder innerhalb der Signalkette möglich ist, und ob hierzu die Kenntnis aller weiteren Glieder erforderlich ist. Es werden erste Antworten auf diese Frage in Form einer theoretischen Studie vorgestellt, die sich zunächst nur auf die Lautheit beschränkt. Hierbei wird überprüft, welche Parameter eines Signals bzw. Systems Rückschlüsse auf das Ende der Signalkette zulassen bzw. in welchen Fällen dies misslingt. Wenn sich z. B. die Lautheit linear verhalten würde wie der Schall- druck, würde sich jede Lautheitsänderung in einem Signal bzw. System in gleicher Weise auch im Ausgangssignal wiederfinden.

• Psychoakustische Optimierung einer Maschinenkomponente [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  M. Klemenz
[A]

Typischerweise besteht ein Lärmproblem aus einer Signalkette, die sich aus mehreren Komponenten zusammensetzt. Hierzu gehören in der Regel primäre Quellsignale, z.B. Kraftanregung und übertragende Systeme, z.B. Körperschallübertragung oder Abstrahlung. Nicht immer sind alle Kettenglieder bekannt - z.B. wenn ein Maschinen- hersteller die Struktur, an welche diese angekoppelt wird, in ihrem akustischen Verhalten nicht exakt kennt. Hierbei kann der ungünstige Fall eintreten, dass ein Bauteil zwar für sich gesehen als akustisch unbedenklich anzusehen ist, im Gesamtzusammenhang aber eine unerwartete Lästigkeit des Ausgangssignals bewirken kann. Ebenso kann sich eine Lärmminderungsmaßnahme an einer Komponente am Ende als wirkungslos herausstellen. Zur Annäherung an diese Fragen wird eine einfache Simulation vorgestellt, die sich auf stationäre Signale und die psychoakustischen Parameter Lautheit, Schärfe, Rauigkeit und Tonhaltigkeit beschränkt. Im Vergleich zwischen Eingangs- und Ausgangssignal bei einfachen Signalketten zeigt die Korrelation dieser Größen an, wie linear, d.h. wie ''robust'' sie sich verhalten. Wesentliche Voraussetzung für die Aussagefähigkeit dieser Simulation ist die Wahl repräsentativer Parameter für Eingangssignale und übertragende Systeme. Für den allgemeinen Fall lassen sich nur tendenzielle Aussagen ableiten (z.B. dass eine hohe Rauigkeit durch ein unbekanntes System eher vermindert als erhöht wird); genaue Prognosen können aber nur am jeweiligen Fallbeispiel erfolgen.

• Zusammenhang zwischen Erschütterungs- und Schallimmissionen bei Gewinnsprengungen der Naturstein-Industrie [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Klemenz and H. Fuchs
[A]

Betriebe der Naturstein-Industrie sind oft in hohem Maße mit Anwohnerbeschwerden konfrontiert. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden die Ursachen für diese Belästigung im Detail untersucht. Insbesondere sollten Erschütterungs- und Schallimmissionen getrennt betrachtet und hinsichtlich ihrer hervorgerufenen Reaktionen bewertet werden. Zur Annäherung an diese Frage wurden einerseits in verschiedenen betroffenen Häusern die dortigen Immissionen gemessen und mit den einschlägigen Grenzwerten verglichen. Die Schallsignale wurden anhand psychoakustischer Größen ausgewertet; ebenso wurden Lästigkeitsunterschiede anhand eines Hörversuchs bestimmt. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich mit Daten aus einer Anwohnerbefragung vergleichen. Es zeigt sich, dass aufgrund von tektonischen und topografischen Parametern relativ unterschiedliche Ausbreitungswege dominieren. Schallimmissionen können sowohl ''primäre'' Anteile (Luftschallübertragung von Detonation, Entweichen von Gasen, Zusammenstoßen von Steinen) als auch ''sekundäre'' Anteile (Körperschallausbreitung, Vibrationen am Immissionsort) enthalten und zu unterschiedlichen Reaktionen führen.

• Zur Berechnung psychoakustischer Größen mehrerer Schallquellen [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Klemenz and J. Fels
[A]

Die Lästigkeit eines Geräuschs lässt sich zwar nicht hinreichend, aber zumindest näherungsweise durch psychoakustische Größen beschreiben, z.B. durch Lautheit, Schärfe, Rauigkeit und Tonhaltigkeit, wobei diese Größen nur die physikalisch messbare, nicht aber die kognitive Dimension eines Geräuschs repräsentieren. Eine wichtige Frage ist hierbei, wie sich diese Größen bei einer Ansammlung mehrerer Signale verhalten. So ist zu klären, ob für die Addition zweier Mono-Signale mit gleicher Lautheit, aber z.B. unterschiedlicher Schärfe ein Erwartungswert für die Gesamtschärfe formuliert werden kann. In diesem Zusammenhang wurden Simulationen mit einer Vielzahl von synthetischen stationären Geräuschen durchgeführt. Die Ergebnisse lassen sich in vielen Fällen anhand von signaltheoretischen Parametern erklären. Ebenso wurden Hörversuche durchgeführt, um den Einfluss der räumlichen Position zu diskutieren. So können zwei eng nebeneinander liegende Quellen noch als Mono-Summensignal aufgefasst werden; bei größeren Positionsunterschieden ist jedoch zu erwarten, dass die Gesamtlästigkeit eher anhand der Einzelsignale beurteilt wird.

• Ein binauraler Schallsender zur reziproken Transferpfadanalyse [DAGA 2003 (Aachen)]
  P. Sellerbeck, M. Klemenz and R. Sottek
[A]

Um die Qualität von Fahrzeug-Innengeräuschen schon in der Entwicklungsphase gezielt optimieren zu können, wurde in den letzten Jahren die Methoden ''BTPA'' bzw. ''BTPS'' entwickelt (Binaurale Transferpfadanalyse bzw. -synthese). Da hierbei der Beitrag jedes einzelnen Geräuschpfades separat auralisiert werden soll, müssen alle zugehörigen Übertragungsfunktionen gemessen werden. Eine Reihe von Vorteilen spricht dafür, die Übertragung von Körper- bzw. Luftschall bis hin zum Fahrerohr reziprok zu messen (Platzbedarf, Genauigkeit, Zeitersparnis). Hierfür wurde vom Institut für Technische Akustik der RWTH Aachen in Zusammenarbeit mit der Firma HEAD acoustics ein binauraler Schallsender entwickelt. Sein Gehäuse entspricht dem des Kunstkopf-Messsystems HMS III. In diesem Beitrag wird der Schallsender in seinen technischen Merkmalen vorgestellt. Dies betrifft seine Richtwirkung, die Abhängigkeit von der akustischen Belastung und die Gültigkeit des Reziprozitätsprinzips für die Kombination aus binauralem Sender und binauralem Empfänger. Da für reziproke Messungen eine bekannte Volumenflussquelle benötigt wird, werden schließlich mehrere Kalibrierverfahren vorgestellt und verglichen.

• Anwendung des binauralen Schallsenders zur reziproken Transferpfadanalyse im Fahrzeug [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Klemenz, P. Sellerbeck, T. Kellert and R. Sottek
[A]

Im vorangegangenen Vortrag wurde ein binauraler Schallsender vorgestellt, der im Rahmen der BTPA/BTPS für die reziproke Messung von Übertragungsfunktionen im Fahrzeug eingesetzt werden soll. Nach der Vorstellung der technischen Details werden in diesem zweiten Beitrag Anwendungsbeispiele aufgezeigt. Konkret geht es um zwei Klassen von Übertragungsfunktionen, nämlich einerseits die Übertragung von Körperschall über diskrete Schnittstellen in die Karosserie (z.B. über Motorlager) und anschließende Abstrahlung in den Innenraum, und andererseits die Abstrahlung von schwingenden Elementen des Powertrains und die Übertragung von Luftschall bis hin zum Fahrerohr. Es werden hierbei Möglichkeiten und Grenzen für die Anwendung des binauralen Senders aufgezeigt. Für eine geschickte Wahl der Schnittstellen und die entsprechende Einbeziehung der Messergebnisse in die BTPA/BTPS werden die bisherigen Ansätze vorgestellt, die trotz ihrer Vereinfachungen plausible Ergebnisse liefern. Ebenso werden mehrere Ideen zur Erweiterung dieser Methoden diskutiert, die Gegenstand zukünftiger Forschung sind.

• Sound-generating Parameters of Starting Electric Railbound Vehicles and their Influence on Sound Quality [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Klemenz
[A]

In recent years, research activities and sound-abatement measures in the field of electric railbound vehicles (e.g. trams, subways and light-rail vehicles) have been mostly concentrated on rolling noise. On the other hand, some additional noise components often play an important role especially during the starting procedure of modern vehicles. Among them, one can point out the motor in connection with the traction converter apart from other sources such as the gear. The acoustic optimisation potential of this kind of noise, called 'traction noise', is rather unknown. Therefore, a study is actually carried out concerning sound sources, relevant psychoacoustic quantities and optimisation measures of traction noise. In this contribution, a short overview of the sound-generating parameters is presented. This includes a classification of motor types, power-electronic devices, and switching sequences. Since traction noise can sound quite differently, each classified noise type is also analysed with regard to its influence on psychoacoustic quantities. More detailed discussion about perception of traction noise will be presented in another paper of this conference.

• Sound Quality of Starting Electric Railbound Vehicles - Dimensions of Hearing and Relevant Psychoacoustic Quantities [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Klemenz
[A]

In order to investigate the psychoacoustic optimisation potential of starting electric railbound vehicles, sound-generating parameters have been analysed in the preceding contribution. Before finally varying some of these parameters (e.g. switching-frequency randomisation), quantities for psychoacoustic evaluation must be chosen first. However, apart from general psychoacoustic descriptors like loudness or sharpness, it cannot be excluded that some other, product-specific quantities also have to be considered. In this contribution, it is described how these quantities are determined with the help of listening tests. A semantic-differential approach with subsequent factorial analysis yields four main dimensions of hearing. The most important factor which can be called 'unpleasantness' is analysed itself in a second experiment by multiple regression. It is assumed that among the predictors are not only 'classical' quantities. For example, traction noise is often composed of characteristic musical intervals, so that a detailed analysis is carried out if consonance plays a relevant role and if roughness is an appropriate predictor. Finally, the use of these quantities for optimisation studies will be outlined.

• Bewertung der Geräuschqualität von Geschalteten Reluktanzmaschinen durch psychoakustische Größen [DAGA 2005 (München)]
  S. Fingerhuth, K. Kasper, M. Klemenz, J. Fiedler, M. Vorländer and R. De Doncker
[A]

Geschaltete Reluktanzmaschinen (GRM) sind aus Kostengründen (Fertigung und Wartung) eine interessante Alternative zu anderen elektrischen (bürstenlosen) Maschinen. Die Geräuschentwicklung von GRM ist das größte Hindernis für ihre weitere Verbreitung in der Industrie. Die Geräusche entstehen bei langsamen und mittleren Drehzahlen vor allem wegen der impulsartigen elektromagnetischen Kräfte in der Maschine und bei hoher Drehzahl auch durch aerodynamische Prozesse.

In dieser Arbeit soll gezeigt werden, inwiefern die Lästigkeit des Geräuschs einer GRM durch psychoakustische Größen (Lautheit, Rauigkeit, Schärfe, Tonhaltigkeit, usw.) erklärt werden kann. Dazu wird ein Hörversuch mit anschließender multiplen Regression durchgeführt. Als Stimuli dienen Aufnahmen von GRM unterschiedlicher Leistung und Größe in verschiedenen Betriebspunkten. Die Ergebnisse sollen letztendlich ermöglichen, Maßnahmen zur Geräuschoptimierung von GRM (Änderung der Steuerungsverfahren oder der Maschinengeometrie) gehörrichtig zu bewerten.

• Wie soll eine S-Bahn klingen? Eine Übersicht über weniger bekannte akustische Optimierungsmöglichkeiten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Klemenz
[A]

Geräusche bei der Anfahrt von elektrisch betriebenen Schienenfahrzeugen waren bereits Gegenstand einer vorangegangenen Studie, in der die Erzeugung, Wahrnehmung und Optimierung dieser Geräusche umfassend beschrieben wurde. In diesem Beitrag sollen nicht die psychoakustischen, sondern vor allem die technischen Aspekte zusammengefasst und ergänzt werden. Ziel ist eine Übersicht über die resultierenden Eingriffsmöglichkeiten mitsamt ihren Auswirkungen.

Hierbei geht es in erster Linie um solche Maßnahmen, die nicht den Schallpegel senken, sondern vielmehr die subjektiv empfundene Geräuschqualität verändern und bisher nicht allgemein bekannt sind. Während beim Rad/Schiene-Kontaktgeräusch in den letzten Jahren spürbare Pegelsenkungen erreicht werden konnten, treten bei modernen Fahrzeugen vor allem die Geräusche des Fahrmotors stärker in den Vordergrund als bei älteren Fahrzeugen. So werden hauptsächlich Maßnahmen im Bereich des Antriebs erläutert; hierzu zählen die Wahl des Leistungshalbleiters und vor allem die Wahl der zugehörigen Schaltsignale. Im Bereich der Kabelverlegung und im Bereich des Getriebes finden sich ebenfalls Optimierungsmöglichkeiten.

Klemm, M.

• Beeinflussung der Geräuschqualität von Gebläsen durch Kapselung [DAGA 2005 (München)]
  D. Schulz, K. Künzel, M. Klemm and S. Schröter
[A]

Die Güte einer Kapsel wird meistens anhand des Einfügungsdämmmaßes D(fi) sowie der Pegelminderung (bzgl. des A-bewerteten Pegels für ein vorgegebenes Geräusch) beurteilt. Obwohl sich letzteres Kriterium besonders bzgl. der gesundheitlichen Wirkung von Schall gut bewährt hat, ist der A-bewertete Schalldruckpegel als Maßstab für die Geräuschqualität nur bedingt geeignet. Es soll deshalb folgenden Fragestellungen nachgegangen werden: Wie ändern sich psychoakustische Messgrößen bei Kapselung? In welchem Verhältnis stehen diese Änderungen im Vergleich zur Änderung des mittleren Schalldruckpegels? Die Messungen wurden an 6 Gebläsen auf Kläranlagen im ''Normalbetrieb'' durchgeführt. In den Spektren dominieren Anteile zwischen 100 Hz und 2000 Hz, wobei ausgeprägte Peaks herausragen. Die Lautheit wird durch die Kapselung näherungsweise halbiert, dadurch verringern sich auch Schärfe und Rauhigkeit. Zur Verminderung der Schärfe trägt weiterhin bei, dass hochfrequente Anteile im Spektrum stärker gemindert werden als tieffrequente. Dagegen erhöht sich im Mittel die Tonalität um ca. 65%, was mit einer Zunahme der Lästigkeit verbunden sein kann. Die Pegelabsenkung infolge Kapselung erreicht erst bei Frequenzen oberhalb 150 Hz nennenswerte Beträge. In diesem Bereich knickt die Kurve L(f) des gekapselten Gebläses nach unten ab, wodurch Peaks im unteren Frequenzbereich stärker herausgehoben werden. Die Änderung des Lautheitspegels entspricht zahlenmäßig etwa der Änderung des linearen Schalldruckpegels, der A-bewertete Schalldruckpegel überschätzt die empfundene Lautstärkeminderung etwas.

Klemmer, M.

• Zur binauralen Simulation verteilter Schallquellen [DAGA 2008 (Dresden)]
  A. Lindau, M. Klemmer and S. Weinzierl
[A]

Die binaurale Simulation räumlich verteilter Schallquellen (Orchester, Kammermusikensembles, Chöre) erfordert im Idealfall eine große Anzahl binauraler Datensätze für die einzelnen Schallquellen. In Hörversuchen wurde daher ermittelt, für welche räumliche Konfiguration der Quellen eine Binauralsynthese mittels für jede Quellposition separat aufgenommenen Datensätzen binauraler Raumimpulsantworten erforderlich ist. Als Stimulus dienten nachhallfreie Aufnahmen eines Streichquartetts im reflexionsarmen Raum der TU Berlin. Untersucht wurde, ab welchem Öffnungswinkel Hörer in der Lage sind, die vier Instrumente als räumlich verteilte Quellen wahrzunehmen. Mit dem Messsystem FABIAN wurden in einem Konzertsaal-ähnlichen Raum für zwei Hörpositionen - innerhalb des Hallabstands und außerhalb des Hallabstands - komplette Datensätze mit Raumimpulsantworten für eine dynamische Binauralsynthese und für verschiedene Öffnungswinkel zwischen den Einzelquellen aufgenommen. In einem 3AFC-Versuch mit modifizierter ''Best PEST''-Adaptionsregel wurden Schwellen für die eben wahrnehmbare Separation der Quellen ermittelt. Sie liefern Anhaltspunkte für den für eine plausible Simulation erforderlichen Aufwand bei der Aufnahme der binauralen Datensätze und bei deren Auralisation.

Kletschkowski, T.

• Aktive und passive Schallreduktion mit elektrostatischen Flachlautsprechern [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  T. Kletschkowski and D. Sachau
[A]

Um den Schalldruckpegel eines störenden Lärmfeldes zu reduzieren, stehen sowohl passive als auch aktive Maßnahmen zur Verfügung. Passive Maßnahmen basieren auf der Dissipation der eintreffenden Schallenergie und werden erfolgreich zur Reduzierung hochfrequenten Lärms eingesetzt. Im Gegensatz hierzu bieten aktive Maßnahmen, bei denen der störende Lärm durch Gegenschall ausgelöscht wird, die Möglichkeit, den Schallpegel auch im niederfrequenten Bereich deutlich zu reduzieren.

Gegenwärtig basieren aktive Schalldruckreduktionssysteme überwiegend auf konventionellen Tauchspulenlautsprechern. Problematisch sind jedoch das hohe Eigengewicht und das für diese Sekundärquellen benötigte Einbauvolumen.

Eine Alternative stellen gewichtssparende Flachlautsprecher dar. In der neuren Literatur werden insbesondere die physikalischen Grundlagen sowie spezielle Anwendungen von Flachlautsprechern zur rein aktiven Kontrolle störender Schallfelder diskutiert. Ihr Einsatz bietet jedoch insbesondere die bisher nicht diskutierte Möglichkeit, aktive und passive Schallreduktionsmaßnahmen in einem Element zusammenzufassen.

In der vorliegenden Arbeit werden daher die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen zur Kombination aktiver und passiver Maßnahmen in einem Element diskutiert. Hierfür wird ein Prüfstandsaufbau zur Untersuchung des Übertragungs- und Transmissionsverhaltens von elektrostatischen Folienlautsprechern vorgestellt, das im Experiment beobachtete akustische Verhalten eines speziellen Folienlautsprechers bei tonaler und breitbandiger Erregung analysiert sowie der mit dieser Gegenschallquelle lokal erreichbare Reduktionsgrad bei tonaler Anregung diskutiert.

• Fehlerabschätzung und Reduktion des Messaufwandes bei der inversen Schallquellenortung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  D. Sachau and T. Kletschkowski
[A]

Um störenden Kabinenlärm erfolgreich bekämpfen zu können, müssen zunächst die Orte des Schalleintrags identifiziert werden. Die direkte Lokalisierung von Lärmquellen stellt in schwach gedämpften Innenräumen eine besondere Schwierigkeit dar, da sich im Gegensatz zum Freifeld stehende Wellen ausbilden. Daher werden zur Ortung dieser Schallquellen üblicherweise absorbierende Dämpfungsmaterialien eingebracht, um künstlich Freifeldbedingungen zu erzeugen.

Im Unterschied zu diesem zeit- und kostenintensiven Vorgehen, stellt die Ortung von Schallquellen mit Hilfe der inversen Finite Elemente Methode (IFEM) eine geeignete Alternative dar, deren Anwendung zunächst das Vermessen des Schallfeldes in der Kabine erfordert. Anschließend sind die Schalldrücke des Messge-bietes den Knoten eines FE-Modells zuzuordnen. In einem letzten Schritt kann das resultierende Glei-chungssystem derart umsortiert werden, dass mit Hilfe von Regularisierungsverfahren die Berechnung der unbekannten Randlasten möglich wird.

Die Anwendung dieser neuartigen Ortungsmethode wird am Beispiel eines vereinfachten numerischen Mo-dells, das dem Querschnitt eines Flugzeugrumpfes angepasst ist, erläutert. Insbesondere wird auf Fehlerein-flüsse bei der Rückrechnung eingegangen. Um zwischen realen Schallquellen und so genannten Phantom-quellen unterscheiden zu können, wird eine gefilterte quadratische Fehlerzahl vorgeschlagen, deren Aussa-gekraft mittels numerischer Untersuchungen bestätigt wird.

Um den Einfluss von Messfehlern zu begrenzen und den experimentellen Aufwand moderat zu gestalten, ist eine geringe Anzahl von Messpunkten wünschenswert. Aus diesem Grund wird ein innerer Rand eingeführt. Dieser umschließt das ursprüngliche Messgebiet vollständig. Sind die Schallwechseldrücke auf dem inneren Rand bekannt, lassen sich für diesen in einer einfachen Vorwärtsrechnung konsistente Druck-Schnelle-Paare ermitteln, die als Randwerte für die Rückrechnung auf den äußeren Rand benötigt werden. Die Effi-zienz dieses Vorgehens wurde anhand numerischer Experimente verifiziert.

• Aktive akustische Barriere [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  S. Böhme, D. Sachau and T. Kletschkowski
[A]

In vielen technischen Anwendungen werden durch Maschinenlärm, Propellerlärm oder anderen Primärquellen stehende Wellenfelder im niederen Frequenzbereich (f500 Hz) in Innenräumen induziert. Aufgrund von Lärmschutzvorschriften oder zur Erhöhung des Komforts kann es notwendig sein Maßnahmen zur Lärmbekämpfung zu ergreifen. In der heutigen Zeit stehen eine Vielzahl von passiven und aktiven Maßnahmen zur Verfügung. Aktive Systeme bieten gerade bei der Anwendung im niederen Frequenzbereich Gewichts- und Platzersparnis. Aber gerade der Einsatz von aktiven Gegenschallsystemen in Innenräumen ist mit einem hohen Aufwand für die Positionierung der Aktuatoren und Sensoren verbunden, um eine hohe Gesamtperformance des Systems zu erreichen. Die Komponenten des eingesetzten Active Noise Control - Systems müssen für einen globalen Regelungserfolg in Innenräumen in der Regel ebenfalls global verteilt sein. Gerade in Flugzeugen und anderen Fahrzeugen ist die globale Verteilung von Systemkomponenten im Innenraum aufgrund von Designanforderungen problematisch. In vielen Anwendungen wird der meist stationäre harmonische Störschall über eine begrenzte Anzahl von Transmissionswegen in den Innenraum übertragen. Diese können zum Beispiel Öffnungen oder schwingende Strukturen beinhalten. Das globale Positionierungsproblem wird für solch eine Problemstellung mit Hilfe der aktiven akustischen Barriere gelöst. Durch eine lokale Anordnung von Aktuatoren und Sensoren in den Schalltransmissionspfad wird mit Hilfe von destruktiver Interferenz ein globaler Regelungserfolg erzielt. Der Ansatz zeigt seine Wirksamkeit nicht nur in Innenräumen sondern auch unter Freifeldbedingungen. Die Idee und erste experimentelle Resultate bei der Anwendung in einer Transmissionsöffnung, die einen reflexionsarmen Raum und einen Hallraum verbindet, werden präsentiert.

• Aktive Lärmminderung in Schlafräumen mit realen und virtuellen Fehlersensoren [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  T. Kletschkowski, D. Sachau and S. Böhme
[A]

Für einen gesunden und erholsamen Schlaf ist es notwendig, Schlafräume mit Frischluft zu versorgen. Dies erfolgt im Allgemeinen durch Öffnen von Fenstern. Allerdings dringt durch geöffnete Fenster auch Lärm von nahe gelegenen Straßen in den Schlafraum ein, wodurch der Schlaf erheblich beeinträchtigt wird. Eine Re-duktion dieser Geräuschbelastung ist volkswirtschaftlich außerordentlich bedeutsam, da die häufigste To-desursache (Herz-Kreislauf-Erkrankungen) auch auf lärmbedingte Stressbelastung zurückgeführt wird. Folg-lich besteht die Notwendigkeit, insbesondere den Lärm im Bereich einer schlafenden Person zu reduzieren, ohne dabei den Schlafkomfort oder die Frischluftzufuhr zu beeinträchtigen.

Zur Lärmminderung in Schlafräumen bieten insbesondere im Bereich niedriger Frequenzen, aktive Maß-nahmen an. Der Einsatz derartiger Verfahren wird derzeit an Professur für Mechatronik der Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg in einem durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt ge-förderten Projektes (24483) geprüft.

In der vorliegenden Arbeit werden, basierend auf den erzielten Arbeitsergebnissen, lokale Gegenschallkon-zepte im Kopfbereich einer schlafenden Person diskutiert, da diese nicht an eine spezielle Raumgeometrie gebunden sind. Im Einzelnen wird auf den Aufbau eines vereinfachten Experimentalsystems, die Ermittlung der initialen Lärmverteilung und die Bewertung der erreichten Lärmminderung bezug genommen.

Im Unterschied zu den Voruntersuchungen wird insbesondere der durch den Einsatz virtueller Mikrophone erzielbare Regelungserfolg analysiert. Die Anwendung dieser noch in der Entwicklung befindlichen Sensor-technologie, die Fragestellungen der Optimierung (optimale Platzierung), der Regelungstechnik und digitalen Signalverarbeitung verbindet, verdeutlicht die Komplexität der Aufgabenstellung.

• Simulation und experimenteller Modelltest einer Schallintensitätssonde mit aktivem Freifeld [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  T. Kletschkowski and D. Sachau
[A]

Um störenden erfolgreich bekämpfen zu können, müssen zunächst die Orte des Schalleintrags identifiziert werden. Die Lokalisierung von Lärmquellen stellt insbesondere in geschlossenen Räumen wie Flug- oder Kraftfahrzeugkabinen eine besondere Schwierigkeit dar, da sich im Gegensatz zum Freifeld stehende Wel-len ausbilden. Im Bereich niedriger Frequenzen ist hierfür nur ein geringer Energieeintrag erforderlich. Daher werden für Messungen in Innenräumen üblicherweise absorbierende Dämpfungsmaterialien eingebracht, um künstlich Freifeldbedingungen zu erzeugen. Dieses Vorgehen stellt den gegenwärtigen Stand der Technik dar. Es ist jedoch äußerst zeit- und kostenintensiv. Weiterhin verändert es die Raumcharakteristik und er-schwert somit eine exakte Lokalisierung der Lärmquellen. Im Folgenden wird daher ein Vorschlag zur Reali-sierung einer Schallintensitätssonde mit aktivem Freifeld vorgestellt, der sich zur Lösung des oben beschrie-benen Problems eignet.

Untersuchungsgegenstand ist das Modell einer neuartigen Schallintensitätssonde mit aktiv erzeugtem Frei-feld. Es beruht auf einer Röhrenkonstruktion, die innenliegende Mikrophone und Lautsprecher weitestge-hend vom umgebenen Schallfeld abschirmt. Wird die Röhre in Wandnähe platziert, dringt somit nur lokaler Schall des zu vermessenden Bereichs ein. Vom Messpunkt ausgehend bildet sich ein eindimensionales Schallfeld im Röhreninneren aus. Dieses wird über Lautsprecher derart beeinflusst, dass innerhalb der Röh-re ein Freifeld entsteht. Die elektro-vibro-akustische Simulation der eindimensionalen Schallausbreitung im Sondeninneren ermöglicht die Entwicklung eines adaptiven Reglers, der auf einer Separation des stehenden Wellenfeldes in hin- und rücklaufende Anteile beruht. Durch Auslöschung der rücklaufenden Welle, wird aktiv ein Freifeld erzeugt. Die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen an einem Demonstrator bestätigen die instantane Wirksamkeit des vorgeschlagenen Konzeptes bei tonaler und, nach Erweiterung des Reglers, breitbandiger Erregung.

• Räumliche Schalldruckverteilung bei lokaler aktiver Lärmminderung in Schlafräumen [DAGA 2008 (Dresden)]
  K. Simanowski, T. Kletschkowski and D. Sachau
[A]

Zur Lärmbekämpfung in Schlafräumen bieten sich, insbesondere im Bereich niedriger Frequenzen, aktive Maßnahmen an. In der vorliegenden Arbeit wurde die Anwendung eines lokal wirksamen Gegenschallsystems an einem handelsüblichen Bett analysiert. Die Versuche fanden in einem Transmissionsprüfstand statt. Dieser besteht aus einem Reflektionsarmen Raum, in dem der Störschall erzeugt wurde und einem Hallraum, in dem sich der Versuchsaufbau befand. Der beide Räume verbindende Transmissionskanal wurde mit einem doppelglasigen Fenster ausgestattet. Zwei direkt in das Kopfkissen integrierte Mikrophone dienten als Fehlersensoren. Die Anwendung einer adaptiven Vorwärtsführung auf Basis des FxLMS-Algorithmus (engl. Filtered Reference Least Mean Square) ermöglichte für tonale und breitbandige Anregungen signifikante Pegelreduktionen an den Fehlermikrophonen. Die räumliche Verteilung des Schalldruckes im ungeregelten und geregelten Zustand wurde unter Verwendung eines Mikrophonfeldes vermessen. Die Untersuchungen erfolgten auf drei Ebenen von je 7,2m in einer Höhe von 76cm, 126cm und 176cm über dem Fußboden. In jeder Ebene wurden in einem äquidistanten Raster 777 Messpunkte aufgenommen. Die Untersuchungen belegen einerseits die Ausbildung der Ruhezone über dem Kopfkissen. Andererseits verdeutlichen die Ergebnisse, dass die globale Rückwirkung des lokalen, aktiven Gegenschallsystems auf den Hallraum von deutlich kleinerer Ordnung als die Lärmminderung an den Fehlermikrophonen ist.

• Globale Lärmreduktion mit intensitätsbasierter Regelung [DAGA 2008 (Dresden)]
  S. Böhme, D. Sachau and T. Kletschkowski
[A]

Die Implementierung von Systemen für die aktive Lärmreduktion lohnt sich vor allem für technische Anwendungen mit stationärem Störschall. Aktive Systeme können gerade im niederen Frequenzbereich eine Gewichts- und Platzersparnis gegenüber passiven Maßnahmen bieten, deswegen wird gerade im Flugzeug- und Fahrzeugbau die Integration solcher Systeme forciert. Um eine hohe Performance des Gesamtsystems zu erreichen, sind bei der technischen Realisierung verschiedene Aspekte wie Regelstrategie, Platzierung und Auswahl der Aktuatoren bzw. Sensoren zu beachten. In der Regel müssen für eine globale Lärmreduktion die Hardwarekomponenten ebenfalls global verteilt sein. Tritt jedoch der stationäre Störschall durch eine begrenzte Anzahl von Transmissionswegen in das Kontrollvolumen ein, können mit der Platzierung von Aktuatoren in die Übertragungswege globale Schallpegelreduktionen erzielt werden. Allerdings müssen dafür bei herkömmlichen Gegenschallsystemen die Sensoren weiterhin räumlich disloziert sein. Unter Verwendung einer intensitätsbasierten Regelstrategie im Zusammenhang mit einer kollokalen Anordnung von Aktuatoren und Sensoren ist es möglich den Eintrag von Schallenergie durch die Transmissionswege zu verhindern. Dadurch wird mit einer rein lokalen Maßnahme ein globaler Regelungserfolg möglich. Der Ansatz für mehrkanalige Systeme und dessen experimentelle Umsetzung für stationären tonalen Störschall in einer vereinfachten Versuchsumgebung werden präsentiert.

• Regelalgorithmen zur Schallreduktion [DAGA 2008 (Dresden)]
  K. Kochan, D. Sachau and T. Kletschkowski
[A]

Lärm ist heute ein ständiger Begleiter in der technisierten Welt. Systeme zur aktiven Schallreduktion (engl. Active Noise Control Systems, ANC) bieten hierbei die Möglichkeit gezielt den Lärm so zu beeinflussen, dass der Komfort des Menschen verbessert wird. Die Regelungsaufgabe können hierbei von adaptiven Filtern der Signalverarbeitung oder Reglern der klassischen Regelungstechnik übernommen werden. Im Vortrag wird auf Teilaspekte bei der Entwicklung von ANC-Systemen eingegangen, wie zum Beispiel die Echtzeitimplementierung großer (mehr als 15 Lautsprecher und 15 Mikrofone) ANC-Systeme bei begrenzten Hardware-Ressourcen, die Robustheit und die Konvergenzgeschwindigkeit von Algorithmen. Experimentelle Ergebnisse aus aktuellen Projekten werden vorgestellt.

• Identifikation von Schallquellen mittels inverser FEM mit realen Messdaten [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Weber, T. Kletschkowski and D. Sachau
[A]

Die Identifikation von Lärmquellen in Flugzeugkabinen gestaltet sich insbesondere bei tiefen Frequenzen schwierig, da das sich ausbildende stehende Schallfeld keinen direkten Rückschluss auf Schallquellen zulässt. Ein neuer Ansatz zur Rekonstruktion der räumlichen Verteilung von Schalldruck und Schallschnelle auf dem Kabinenrand basiert auf der Anwendung der inversen Finite-Elemente-Methode. Dieses Vorgehen setzt zunächst die Aufnahme von Messwerten im Kabineninneren voraus. In einem zweiten Schritt sind diese den Knoten eines FE-Modells zuzuordnen. Befinden sich alle Schallquellen auf dem Kabinenrand, kann das aus dem FE-Modell resultierende Gleichungssystem umsortiert werden, und zwar derart, dass mit Hilfe von Regularisierungsverfahren die Berechnung der unbekannten Randlasten auch bei Störung der Messwerte möglich wird. Im Vortrag wird die Anwendung dieser neuartigen Ortungsmethode am Beispiel eines vereinfachten Versuchsaufbaus erläutert. Dieser besteht aus einem schallhart berandeten Messgebiet mit einem in den Rand eingelassenen Lautsprecher. Die Vermessung des Schalldruckes im gesamten Messgebiet ermöglichte zunächst die Validierung eines zur Vorwärtsrechung mit gegebenen Randwerten verwendeten FE-Modells. Für die nachfolgende inverse Berechnung wurde die Steifigkeitsmatrix dieses FE-Modells so umpartitioniert, dass ein Teil der im Messgebiet aufgenommenen Schalldrücke erfolgreich zur Berechnung der nun freien Randwerte verwendet werden konnte. Vorgestellt wird die Qualität der Randverläufe für Schalldruck- und Schallschnelle für unterschiedliche Geometrien, Netzdichten und Anregungsfrequenzen.

Klett, F.

• Multiple Darstellung der akustischen Wahrnehmung in der universitären Akustik-Lehre [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  F. Klett, S. Hoene and D. Mayer-Ullmann
[A]

Die Entwicklung und die Gestaltung multimedialer Systeme schließen eine Untersuchung der menschlichen akustischen und visuellen Wahrnehmung ein, denn unsere Ohren und Augen beeinflussen in entscheidendem Maße die Qualität der Wahrnehmung und der Kommunikation. Vor diesem Hintergrund ist die akustische Wahrnehmung ein unzertrennlicher Bestandteil der akustischen Lehre. Um den Studenten der Medienstudiengänge in Lernsituationen den Zugang zu Informationen in unterschiedlicher Tiefe und in multiplen Dimensionen zu gewähren, wird eine hypermediale Lernanwendung entwickelt. Die Lernaktivitäten von Medienstudenten konzentrieren sich auf die physikalischen und medialen Eigenschaften des Wahrnehmungsorgans. Damit besteht das zentrale Problem in der adäquaten Repräsentation multidisziplinärer Wissensinhalte bezüglich Darstellungsweise, Verständlichkeit und Ergonomie. Komplexe Strukturen wie das Ohr erfordern eine plausible Visualisierung vorzugsweise im Raum. Dreidimensionale Modelle unterstützen relevant das Erkennen von Lage, Form, Größenverhältnissen. Darüber hinaus eignen sich die damit realisierten Animationen zur expliziten Veranschaulichung von Funktionen. Diese Überlegungen führten zur Visualisierung von Aufbau und Funktion des Ohrs als ein dreidimensionales Modell mit entsprechenden Animationsdarstellungen. Ferner soll das Modell in existierende Systeme, Virtuelle Realität, Virtuelles Studio integriert werden. In der Lernanwendung finden auch die akustischen Phänomene als Faktor der akustischen Wahrnehmung eine breite Veranschaulichung. Aufgeteilt nach Charakter, Raum und Zeit werden die Phänomene der Wahrnehmung oder des Sinneseindrucks dem Lerner nahegebracht, wobei es in einigen Fällen erforderlich ist, erst auf die Täuschung hinzuweisen, um sie zu erleben. Die hypermediale Lernumgebung weist einen modularen, offenen Charakter auf. Neben einer Unterstützung des selbständigen Lernens und des Lehrens bietet sie eine weitere Dimension der Nutzung in der Realisierung als Web-Version für Telelernen in der Akustik.

• Simulation und Interaktion in Real-Time-3D-Lernumgebung für akustische Lehrinhalte [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  F. Klett
[A]

Die hochausgebauten Wide Area Networks und Local Area Networks im universitären Umfeld stellen verstärkt die Plattform für moderne Lehr- und Lernangebote im Netz. Dabei werden Lehrende und Studierende mit neuen Chancen und Forderungen der realitätsnahen Verarbeitung und Darbietung komplexer Wissensgebiete konfrontiert. Simulation und Real-Time-Präsentation von 3D-Daten gewinnen bei Lernumgebungen zunehmend an Bedeutung, da die Nutzer eine möglichst authentische Erfahrbarkeit von Ereignissen und eine hochgradig reale Bewegung im Lernraum als starke Akzeptanzkriterien hervorheben. Unter Berücksichtigung methodischer Aspekte des Lernens mit 3D-Umgebungen und mannigfaltiger Richtlinien zur Entwicklung eines akzeptablen und intuitiven Graphical User Interface werden akustische Lehrinhalte wie akustische Wahrnehmung einschließlich der akustischen Phänomene als unzertrennlicher Bestandteil der akustischen Lehre, Schallwandler u.a. mit Hilfe von Simulationsmodulen und VR-Visualisierungen dem Nutzer in einer hochinteraktiven 3D-Lernumgebung nahegebracht. Der hypermediale Charakter der Anwendung erlaubt den Zugang zu Struktureinheiten (Text, Bild, Ton, 2D- und 3D-Animation, VR-Welt) in unterschiedlicher Tiefe und in multiplen Dimensionen (Raum und Zeit), wobei die Informationsaufnahme durch die logische Strukturierung der einzelnen Wissensgebiete erleichtert wird. Die hypermediale Lernumgebung gestattet, bedingt durch ihren modularen und flexiblen Aufbau, die Aufnahme weiterführender Inhalte. Die geschaffene 3D-Welt kann beliebig verändert, präzisiert und ebenso durch zusätzliche Objekte erweitert werden. Im Zuge der fortschreitenden Verbreitung und Leistungsfähigkeit des Internets wäre es denkbar, universitären Einrichtungen solche 3D-Umgebungen unabhängig von Ort und Zeit sowie in hoher Auflösung für Online-Lernen in der Akustik zugänglich zu machen.

• Lehrinhalte zur Akustik im virtuellen Klassenraum [DAGA 2002 (Bochum)]
  F. Klett
[A]

In dem Beitrag wird die Gestaltung der hoch interaktiven webbasierten Lernumgebung ED-MEDIA diskutiert, die einen Zugriff auf Lehr-inhalte zur Akustik bei der Verwendung multipler Darstellungsformen (Text, Bild, Ton, 2D- und 3D-Animation, VR-Welt, Simulation) in einem individualisierten Lernraum anbietet. ED-MEDIA vereint eine vernetzte Wissensbasis mit der multimedial aufbereiteten Darstellung der Inhalte und einer intuitiven Benutzerführung. In struktureller Hinsicht wird eine geeignete Gliederung der akustischen Lehrinhalte vorgenommen, um dem Lernenden die allmähliche Einarbeitung in das jeweilige Thema zu ermöglichen. Mit der klaren thematischen Abgrenzung der einzelnen Lerneinheiten wird eine sukzessive Aneignung des Lernstoffs erreicht. Da in der einschlägigen Literatur meist neben dem Text nur Skizzen vorzufinden sind, werden schematische Abfolgen von akustischen Prozessen als Animationen bzw. Filmsequenzen verdeutlicht. Darüber hinaus ermöglichen 3D-Darstellungen z.B. von unterschiedlichen Mikrofon- und Lautsprechertypen einen Einblick in deren inneren Konstruktionsaufbau und Funktionsweise. Durch die multiple Darbietung der einzelnen Wissensinhalte wird eine Lernförderung der Informationsaufnahmeprozesse und eine Steigerung der Motivation angestrebt. Um die Funktionalität der hypermedialen Lernumgebung zu steigern, wird ein interaktiver Zugriff auf die integrierten stand-alone Lernmodule über das World Wide Web angeboten. Neben einer Unterstützung des selbständigen Lernens und des Lehrens bietet die hypermediale Lernumgebung eine flexible Grundlage zur Realisierung eines effektiven Kommunikationsaustausches in einem virtuellen Klassenraum. Die Kommunikationsplattform ermöglicht die Verbindung zwischen Lernenden und Tutoren sowie zwischen den Lernenden selbst. Ein Self-assessment zur Kontrolle des Lernerfolges ermöglicht eine kritische Einschätzung des erworbenen Wissens. Der Schwerpunkt der Visualisierungen liegt zur Zeit bei der Darstellung von akustischer Wahrnehmung und akustischer Phänomene, Stereophonieaufnahmeverfahren, Schallwandlern, Mikrofonrichtcharakteristiken u.a.

• Explorative Lernformen für eine web-basierte Lehre der Akustik [DAGA 2003 (Aachen)]
  F. Klett
[A]

In dem Beitrag wird zunächst die Reichweite des virtuellen Klassenraums ED-MEDIA, der hoch interaktiv und innovativ gestaltete Lehrinhalte über das World Wide Web anbietet, diskutiert. Ein weiterer Gegenstand ist die adäquate Darstellung akustischer Lehrinhalte in der Bibliothek mit Hilfe von statischen und dynamischen Visualisierungen (mit festen Pfaden bzw. Real-Time-Rendern), die neuartige, explorative Lernformen ermöglichen. ED-MEDIA vereint eine datenbankbasierte Wissensbasis mit der multimedialen Präsentation granularer Inhalte und einer lernerzentrierten Benutzerführung. Eine Forcierung der Lernaktivitäten wird durch die zweckmäßige Wissenspräsentation erreicht. Durch zahlreiche Studien wird empirisch belegt, dass Illustrationen und insbesondere multiple Darstellungen eine positive Auswirkung auf die Lerneffizienz von Texten besitzen, indem sie das Lernergebnis fördern. Geringe Ladezeiten und Echtzeitabspielfähigkeit stellen sich ebenso als wichtige Faktoren für ein motiviertes Lernen. Auf Grund der relativ geringen Dateigrößen eignen sich VR-Animationen und -Simulationen hervorragend für die Integration in einen online-basierten Lernraum, da im Gegensatz zu konventionellen Animationen ein hohes Maß an Interaktivität bei verhältnismäßig kleinen Dateigrößen verwirklicht werden kann. Darüber hinaus sind Darstellungen mit höherer Komplexität und Auflösung möglich. Somit können noch detailreichere Illustrationen erstellt werden, die dem Betrachter mehr Unterstützung beim Lernen geben würden. Um die Funktionalität der virtuellen Lernumgebung zu steigern, wird der interaktive Zugriff auf die integrierten modularen Inhalte durch eine effektive Nutzerverwaltung geregelt. Der virtuelle Lernraum ermöglicht die Nutzung verschiedener Modalitäten sowohl für Lernende, als auch für Autoren. Die Kommunikationsplattform ermöglicht die Entstehung von learning communities, wobei die Kollaboration zwischen Lernenden und Tutoren sowie zwischen den Lernenden intensiviert wird. Der Schwerpunkt der Visualisierungen liegt zur Zeit bei der Darstellung von Aufnahme- und Beschallungstechniken u.a.

• Design eines effektiven Einsatzes von auditiver Information in multimedialen Lernräumen für die Akustik-Lehre [DAGA 2005 (München)]
  F. Klett
[A]

Unsere Sinnesorgane beeinflussen in entscheidendem Maße die Qualität der Wahrnehmung und der Kommunikation. Auditive Informationen (Sprache, Geräusche, Musik) werden jedoch in multimedialen Lernräumen meist mit ungenügender Wirksamkeit dargestellt. Gleichwohl darf die Bedeutsamkeit auditiver Informationen im menschlichen Wahrnehmungsprozess nicht ungewürdigt bleiben: Solange uns das visuelle System ausführliche Information über einen fokussierten Ausschnitt der Realität liefert, versorgt uns das auditive System mit allgemeinen Informationen über die Umgebung und erlaubt uns die Erfassung von Ereignissen außerhalb dieses Ausschnitts. Die integrative Betrachtung des visuellen und des auditiven Wahrnehmungssinnes wird auch in modernen, technologie-basierten Methoden der Wissensvermittlung notwendig. Fortschrittliche Visualisierungstechniken ermöglichen bei einer geeigneten Gestaltung der medialen Komponenten (3D-Darstellungen, Animationen, Filmsequenzen, Virtuelle Realität u.a.) eine lernwirksame Kombination der visuellen mit der auditiven Modalität.

In diesem Beitrag wird die zweckmäßige Kombination dieser beiden Sinnesmodalitäten in multimedialen Lernräumen im schulischen sowie im universitären Bereich beleuchtet. Dabei wird insbesondere der Einsatz in der Akustik-Lehre angesprochen. Ausgehend von grundlegenden Modellannahmen werden die Besonderheiten auditiv dargebotener Informationen vertiefend betrachtet, sowie Vor- und Nachteile bei einem Zusammenwirken auditiver und visueller Information dargestellt. Ein Schwerpunkt bildet das Thema ''Auditive Information als Lerngegenstand'', bei dem es zunächst vorrangig um das Hörbarmachen eines akustischen Lernstoffes geht. Darunter zählen auch die akustischen Phänomene als Faktor der akustischen Wahrnehmung.

Klett, S.

• SAW-Resonatoren für die fernabfragbare Funksensorik [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  S. Klett, W. Buff, M. Rusko, M. Binhack, J. Ehrenpfordt and M. Goroll
[A]

Im Beitrag werden Probleme und Lösungsansätze zum Einsatz von SAW-Resonatoren in der passiven, funkabfragbaren Sensorik beschrieben. Passive Sensoren benötigen keine eigene Energiequelle in Form von Batterien o. ä. Ihre Anregung und Abfrage erfolgt vorteilhaft über einen Funkkanal. Hieraus ergeben sich Einsatzgebiete an rotierenden bzw. schwer zugänglichen Teilen oder Anlagen (SAW-spezifisch auch bei hohen Temperaturen). SAW-Resonatoren können direkt (Ausbreitung der SAW) oder indirekt (elektrische Ankopplung) durch eine Messgröße in ihrem Frequenzverhalten beeinflusst werden und eignen sich wegen ihrer hohen Güte zur Aufnahme und zum Zwischenspeichern von HF-Energie in passiven Telemetriesystemen. Die gegenwärtigen Arbeiten orientieren sich am lizenzfreiem ISM-Band bei 433,92 MHz und an dessen Restriktionen (Bandbreite, Sendeleistung). Vorgestellt werden die Entwurfsarbeiten zu Temperatur-, Druck- und Dehnungssenoren, ausgeführt nach dem Doppelresonatorprinzip zur Unterdrückung von Störungen im Funkkanal. Zum Problem der Identifikation in multiplen Sensorsystemen wurden drei Varianten (MASCOT, RESTAG und OCC) erarbeitet. Ihre Einsatzmöglichkeiten werden diskutiert. Zur Anregung und zum Auslesen der Sensoren wurde eine spezielle Abfrageeinheit entworfen. Diese Einheit detektiert Frequenzänderungen als Messsignal. Alle angeführten Komponenten reihen sich in ein Gesamtkonzept zur passiven Funksensorik ein.

• Die Modellierung der Sensorfunktion von SAW-Resonatoren [DAGA 2003 (Aachen)]
  S. Klett, M. Binhack, W. Buff, M. Hamsch and R. Hoffmann
[A]

SAW-Resonatoren eignen sich wegen ihrer hohen Güte zur Aufnahme und zum Zwischenspeichern von HF-Energie in passiven Telemetriesystemen. Die Sensorfunktion wird hierbei über eine Änderung der Resonanzfrequenz abgebildet. Zur Sicherung einer stabilen Betriebsweise sind passive Systeme sorgsam bezüglich ihrer Energieeffizienz in Kombination mit dem Abfrageregime zu entwerfen. Eine Möglichkeit zur Beeinflussung der Resonatorfrequenz besteht in der Änderung der äußeren Beschaltung des somit geschützten Resonators. Dies erfolgt vorteilhaft durch reaktive Komponenten im Anpassnetzwerk zwischen Resonator und Antenne. Ausgehend vom Resonatorersatzschaltbild werden im Beitrag verschiedene Anpassnetzwerke auf ihre Eignung zum Ziehen von SAW-Resonatoren bei gleichzeitiger Eingrenzung der Fehlanpassung untersucht. Die Sensorfunktion und ihre Empfindlichkeit sowie das Stehwellenverhältnis als Bewertungsgröße werden abgeleitet. Die Beschränkung auf wenige Komponenten erschwert im Entwurf die Realisierung von technischen Anforderungen wie Umsetzung der hohen Resonatorgüte, Ziehen der Frequenz innerhalb eines akzeptablen Missmatch, Implementierung einer Sensorfunktion mit entsprechender Empfindlichkeit und Erzeugung eines abfragegerechten Sensorsignals. Es ist Aufgabe der Computersimulation solche Parameterbereiche einzugrenzen, bei denen ein praktikabler Kompromiss eine technische Umsetzung gestattet.

Klimas, A.

• Robuste Erkennung gestörter Sprache im Automobil durch MMSE-Störgeräuschunterdrückung und Missing-Data Spracherkennung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  D. Kolossa, A. Klimas, W. Baumann and R. Orglmeister
[A]

Um zufriedenstellende Spracherkennungsergebnisse auch im Automobilbereich zu erhalten, ist eine adequate Störgeräuschunterdrückung von großer Bedeutung. Zu diesem Zweck bietet die Minimum Mean Square Error (MMSE) Schätzung eine optimierte Lösung mit signifikanten SNR-Verbesserungen auch dann, wenn nur ein Mikrofonsignal zur Verfügung steht. Während substanzielle SNR-Verbesserungen möglich sind, leidet die Güte der Spracherkennug oft unter dieser nichtlinearen Verarbeitung. Um die Erkennungsrate trotzdem zu verbessern, erscheinen Missing-Feature Techniken wie Data Imputation oder Marginalisierung vielversprechend. Allerdings müssen diese direkt auf die Features des Spracherkenners angewandt werden, was zu einer von zwei ähnlich unbefriedigenden Herangehensweisen führt: entweder muss die Spracherkennung mit denjenigen Features ausgeführt werden, die in der MMSE-Schätzung ermittelt werden, was suboptimale Erkennungsergebnisse zur Folge hat, wenn dadurch im Spektralbereich gearbeitet werden muss, oder ein neuer MMSE-Schätzer für spracherkennungsadäquate Features muss hergeleitet werden. Hier schlagen wir eine neue Herangehensweise vor. Die MMSE-Stögeräuschunterdrückung wird im Frequenzbereich angewandt um das entstörte Signal und dazugehörige Varianzen im Zeit-Frequenz-Bereich zu ermitteln. Diese werden dann gemeinsam mit der Unscented Transformation in den Arbeitsbreich der Spracherkennung transformiert, so dass für einen Missing-Feature Spracherkenner sowohl 13 Mel-Frequenz-Cepstralkoeffizienten mit ersten und zweiten Ableitungen als auch die Varianzen dieser Features für jedes Frame und jedes Feature zur Verfügung stehen. Und während MMSE-Störgeräuschunterdrückung allein die Spracherkennungsrate bei niedrigen SNRs um ca 20% verbessern kann, bietet diese Anbindung der Vorverarbeitung an die Missing Feature Spracherkennung einen Erkennungsratengewinn von 10 bis 15%, verglichen mit dem Ephraim-Malah-Filter allein, was die probabilitstische Anbindung zwischen Vorverarbeitung und Spracherkennung als eine vielversprechende Methode zur Erhöhung der Spracherkennerrobustheit erscheinen läßt.

Kling, C.

• Experimental Investigations into Damping in the field of Building Acoustics [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  C. Kling
[A]

The Applied Acoustics Department of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) Braunschweig, in cooperation with the Applied Mechanics Institute (InfAM) of the Civil Engineering Department of Braunschweig Technical University, is at present implementing a DFG project to investigate attenuation influences in building acoustics.

It is the objective of this research project to analyze the effect of attenuation mechanisms on sound transmission in building construction. In particular, the influence on the measurement of sound reduction in the test stand will be investigated and a differentiation into properties of test object and test stand will be made. The project is subdivided into a numerical and an experimental part. At the InfAM a simulation of a test stand by combined FE and BE methods will be realized. At the PTB, the predictions from the simulation will be experimentally checked and investigated in more detail. This combination will ultimately serve to develop an instrument to predict the attenuation in the test stand and in the building and on the other hand to optimize the acoustic insulation of partitions. First of all, however, the simulation results must be verified to substantiate the numerical predictions. For this purpose, the PTB carries out comparison measurements on scaled models and determines various material parameters by both, conventional and modified methods.

The lecture presents the project and deals with the current state of the investigations. It will describe the realization of the structure-borne and of the airborne sound fields true to scale for the dimensioning of the model, the requirements resulting for the model material, and the measurement of the material characteristics.

• Dämpfungseffekte in bauakustischen Modellprüfständen [DAGA 2005 (München)]
  C. Kling
[A]

Dämpfungsmechanismen werden bisher in der Bauakustik nicht systematisch genutzt. Untersuchungen haben gezeigt, dass dadurch hinsichtlich der Schalldämmung im Hochbau ein großes Potential ungenutzt bleibt. Daher werden im Fachbereich ''Angewandte Akustik'' der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt im Rahmen eines DFG-geförderten Projekts die Dämpfungseinflüsse in der Bauakustik untersucht. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Wirkung von Dämpfungsmechanismen auf die Schalltransmission im Hochbau zu analysieren. Insbesondere soll der Einfluss auf die Messung der Schalldämmung im Prüfstand untersucht und eine Differenzierung in Eigenschaften des Prüflings und des Prüfstands, z.B. Ableitung über Nebenwege oder Stoßstellen, vorgenommen werden. Hierzu wurde ein Modellsystem entwickelt, welches einen bauakustischen Wandprüfstand im Maßstab 1:10 darstellt. Die Modellmeßtechnik bietet den Vorteil, mit verhältnismäßig geringem Aufwand verschiedene Trennwände und verschiedene Anbindungen des Prüflings unter idealisierten Bedingungen zu untersuchen. Am Modellsystem werden u.a. verschiedene Verlustfaktoren bestimmt und daraus eine Energiebilanz am Prüfling erstellt. Dabei wird zunächst zwischen inneren Verlusten durch Materialabsorption, Strahlungsverlusten und Kopplungsverlusten unterschieden. Der Vortrag behandelt den aktuellen Stand des Projekts und geht insbesondere auf die Bilanzierung der Energieverhältnisse an Trennwänden unterschiedlicher Dicken und Anbindungen ein.

• Dämpfung in der Bauakustik [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  C. Kling and M. Schmelzer
[A]

Dämpfungsmechanismen werden bisher in der Bauakustik nicht systematisch genutzt. Untersuchungen haben gezeigt, dass dadurch hinsichtlich der Schalldämmung im Hochbau ein großes Potential ungenutzt bleibt.

Daher werden im Fachbereich ''Angewandte Akustik'' der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt im Rahmen eines DFG-geförderten Projekts die Dämpfungseinflüsse in der Bauakustik untersucht. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Wirkung von Dämpfungsmechanismen auf die Schalltransmission im Hochbau zu analysieren. Insbesondere soll der Einfluss auf die Messung der Schalldämmung im Prüfstand untersucht und eine Differenzierung in Eigenschaften des Prüflings und des Prüfstands, z.B. Energieableitung über Nebenwege oder Stoßstellen, vorgenommen werden.

Hierzu wurde u.a. ein Modellsystem entwickelt, welches einen bauakustischen Wandprüfstand im Maßstab 1:10 darstellt. Die Modellmeßtechnik ermöglicht bei verhältnismäßig geringem Aufwand Untersuchungen an verschiedenen Trennwänden und verschiedenen Anbindungen des Prüflings unter idealisierten Bedingungen. Weiterhin wurden die frequenzabhängigen Materialeigenschaften, insbesondere die innere Dämpfung, mit dem Ansatz viskoelastischen Werkstoffverhaltens bestimmt. Zur Charakterisierung von Stoßstellen wurden Untersuchungen an Stabmodellen typischer Stöße durchgeführt.

Der Vortrag behandelt den Stand des Projekts und geht auf aktuelle Ergebnisse ein.

• Bauakustische Dämpfungseffekte - Untersuchung eines In-Situ-Verfahrens zur Dämpfungsmessung an Bauteilen mittels Pulsen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  C. Kling
[A]

Dämpfungsmechanismen werden in der Bauakustik bisher nicht systematisch genutzt. Untersuchungen haben gezeigt, dass dadurch hinsichtlich der Schalldämmung im Hochbau ein großes Potential ungenutzt bleibt. Daher werden im Fachbereich ''Angewandte Akustik'' der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) Dämpfungseinflüsse in der Bauakustik untersucht. Ziel des Forschungsprojektes ist es, die Wirkung von Dämpfungsmechanismen auf die Schalltransmisssion im Hochbau zu analysieren. Insbesondere soll der Einfluss auf die Messung der Schalldämmung im Prüfstand untersucht und eine Differenzierung nach Eigenschaften des Prüflings und des Prüfstandes, z.B. Energieableitung über Nebenwege oder Stoßstellen, vorgenommen werden. Verschiedene Trennwände wurden am Modell eines maßstabsgetreu abgebildeten Wandprüfstandes untersucht und die wichtigsten Dämpfungseffekte in Form von Verlustfaktoren bilanziert. Neben Messungen im Prüfstandsmodell sind dazu auch Untersuchungen an Materialproben notwendig, um materialspezifische Eigenschaften wie Elastizitätsmodul und Materialdämpfung zu bestimmen. Als vorteilhaft hat sich die Beschreibung mit viskoelastischen Kenngrößen erwiesen. Der Vortrag behandelt den Stand des Projekts und geht auf aktuelle Ergebnisse ein.

• Messung von Schallfeldern in kavitierenden Medien [DAGA 2008 (Dresden)]
  C. Koch, K.-V. Jenderka and C. Kling
[A]

Kavitation wird in vielen technischen und medizinischen Bereichen zu den verschiedensten Zwecken - von Reinigung über Emulgierung bis hin zu gesteuerter Gewebeerwärmung - eingesetzt. Trotz der sehr erfolgreichen Nutzung bereitet die quantitative Beschreibung der stochastischen Prozesse große Schwierigkeiten, die insbesondere Wiederholbarkeit, Optimierung oder das Qualitätsmanagement in der Prodution erschweren.

Als eine Möglichkeit der objektiven Prozessbeschreibung bietet sich die Messung des Schallfeldes an, das ja die Ursache der Kavitationsprozesse darstellt. Eine solche Schallfeldmessung ist im betrachteten Frequenzbereich jedoch mit vielen Schwierigkeiten verbunden, da die meisten Sensoren sehr groß sind und das Schallfeld stören, ungenügende Genauigkeit aufweisen oder von den Kavitationsblasen zerstört werden.

Im Vortrag werden verschiedene Messsysteme auf der Basis optischer Faserenden und piezoelektrischer Hydrophone vorgestellt, die den Anforderungen einer Messung in kavitierenden Feldern hinsichtlich Genauigkeit und Widerstandsfähigkeit weitgehend gerecht werden. Es wird disktiert, wie verschiedene Schallfeldparameter, z. B. positiver und negativer Spitzendruck, die Amplitude von Grund- und Oberwellen sowie Subharmonischen oder das Kavitationsrauschen für eine Prozessbeschreibung genutzt werden können und welche Faktoren die Genauigkeit und Verlässlichkeit der Messung begrenzen. Eine Weiterführung der lokalen Schallfeldmessung ergibt sich aus der Messung an verschiedenen Orten und der Bestimmung der Korrelationen zwischen den jeweiligen zeitlichen Druckverläufen.

• Installationsgeräusche im Leichtbau [DAGA 2008 (Dresden)]
  C. Kling, V. Wittstock and H. Bietz
[A]

Die zunehmende Ausstattung moderner Wohnumgebungen mit technischen Anlagen, wie zum Beispiel Aufzügen, Klimaanlagen oder Sanitärinstallationen, erfordert auch die schalltechnische Behandlung solcher Quellen. Der im Entwurf befindliche Teil 5 der Prognosenorm EN12354 zur Berechnung der akustischen Eigenschaften von Gebäuden aus den Bauteileigenschaften befasst sich mit Geräuschen haustechnischer Anlagen und deren Ausbreitung im Bauwerk. Bisher beschränken sich der Entwurf und damit zusammenhängende Labormessverfahren auf massive Bauteile. Gerade im Sanitärbereich werden jedoch immer mehr Leichtbauteile, wie Holzrahmen- und Metallständerwände, verwendet, die sich in ihren akustischen Eigenschaften grundlegend von Massivbauteilen unterscheiden. Die uneingeschränkte Anwendung der bisher zusammengestellten Mess- und Rechenverfahren ist damit fragwürdig. Gefördert vom Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) führt die PTB ein Projekt Studie zur Anwendbarkeit des Prognoseverfahrens nach prEN 12354-5 und damit zusammenhängender Labormessverfahren (CEN TC 126 / WG 7) im Leichtbau durch, das die mit dieser Thematik verbundenen Fragen klären und eventuell Vorschläge für alternative Labormessverfahren unterbreiten soll. In der Tat zeigen die bisherigen Untersuchungen, dass die für den Massivbau entwickelten Methoden abgewandelt werden müssen, um im Leichtbau Anwendung finden zu können. Dies betrifft insbesondere die Charakterisierung der Schallquellen, die auf einem Leichtbauteil wirken. Der Vortrag berichtet über die Durchführung des Projekts und stellt die gewonnenen Erkenntnisse vor.

Klink, P.N.

• Volumetric Reconstruction of Sound Intensity in Room Acoustics [DAGA 2008 (Dresden)]
  A. Schlesinger, J.T. Fricke, P.N. Klink, A. Siegel and D. de Vries
[A]

A sound intensity probe is an excellent means in many fields of acoustics to track acoustical energy flow. In room acoustics this method is rarely applied in practise but is none the less appealing, e.g., to examine the timing and localization of scattered and diffracted reflections. Unfavourable are common single point measurements, which tend to lack a correct qualitative assessment in the ''early'', i.e., anisotropic sound field. The reason is attributed to the interference pattern in the scope of early reflections. Our work uses a scalable spherical array by which sound pressure is recorded on the surface of a sphere, using efficient spatial sampling. Based on near-field acoustical holography the sound-pressure is reconstructed on an equally spaced square grid. By calculating the pressure-gradient for each point of the lattice, the intensity vector is reconstructed inside a large volume. In a preliminary approach we simulated and measured the sound field of different rooms using the proposed volumetric intensity probe. The results show the feasibility of the method, exemplified in an application to enhance the insight into the staggering of early reflexions in room acoustics.

Klippel, W.

• Auralization - Subjective Evaluation of Speaker Distortion [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  W. Klippel
[A]

Elektrodynamische Lautsprecher produzieren bei größeren Signalamplituden erhebliche Verzerrungen im abgestrahlten Schall. In den vergangenen Jahren wurden erhebliche Forschritte bei der physikalischen Modellierung dieser nichtlinearen Vorgänge, der Identifikation der freien Modelparameter, der Vorausberechnung und aktiven Kompensation der Verzerrungen erzielt. All diese objektiven Untersuchungen beantworten jedoch nicht die Frage nach der subjektive Wahrnehmbarkeit dieser Verzerrungen in realen Audiosignalen und den durch den Hörer empfundenen Verlust an Klangqualität. Für systematische Hörversuche, die unerlässlich für die Optimierung von Lautsprechern sind, wird ein neues Simulationswerkzeug vorgestellt, das das Großsignalverhalten des Lautsprechers bei der Übertragung beliebiger Audiosignale in einem digitalen Signalprozessor in Echtzeit berechnet und die Verzerrungen der einzelnen Nichtlinearitäten hörbar macht.

• Nichtlineare Modellierung des Wärmeflusses in Lautsprechern [DAGA 2003 (Aachen)]
  W. Klippel
[A]

• Die Messung impulsiver Signalverzerrungen durch nichtlineare Systemidentifikation [DAGA 2003 (Aachen)]
  W. Klippel
[A]

Die bekannten Messverfahren zur Bewertung von nichtlinearen Signalverzerrungen transformieren das Zeitsignal in den Frequenzbereich, um harmonische Komponenten und Intermodulationen vom Anregungssignal zu separieren und die mittlere Energie der Verzerrungskomponenten im Analyseintervall (mindestens eine Periode der Grundwelle) zu bestimmen. Dieses Verfahren hat sich für die Bewertung von stationären Verzerrungen bewährt, ist jedoch für die Erkennung und Bewertung von manchen Lautsprecherdefekten (Anschlagen der Litze, lockere Verbindung, unvollständige Verklebung) unzureichend. Neue Techniken der Systemidentifikation erlauben es, die momentanen Verzerrungen als Zeitsignal vom unverzerrten Nutzsignal zu separieren. Durch Anwendung zweckmäßiger Analysetechniken können die Momentanverzerrungen (IHD) als Funktion der Frequenz oder anderer Signaleigenschaften (z.B. Momenwert des Membranauslenkung) dargestellt werden und weitere statistische Maße z.B. der Spitzenwert (PHD), Scheitelfaktor (CHD) der harmonischen Verzerrungen berechnet werden. Diese Ergebnisse dieser Messung zeigen die Feinstruktur der Verzerrungen und den Zusammenhang zu den Zustandsvariablen und Verzerrungsursachen. Fragen der Interpretation und praktischen Anwendung in Treiberentwicklung und Produktion werden diskutiert.

• Objective and Subjective Evaluation of the Large Signal Loudspeaker Behaviour [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  W. Klippel
[A]

The results of nonlinear and thermal loudspeaker modeling are the basis for simulating the transfer behaviour of loudspeakers in real time by using any electrical input signal (test stimulus, music). The model implemented in a DSP provides important state information (displacement, current, temperature) and allows a decomposition of the sound pressure output into the linear and nonlinear distortion components. This technique combines objective loudspeaker analysis with subjective auralisation used as a new tool in loudspeaker design and basic research on the perception of loudspeaker distortion. Preliminary results of an interactive listening test currently performed on the website www.klippel.de/aura are presented and the factors influencing the audibility of loudspeaker distortion are discussed.

• Visualization and Analysis of Loudspeaker Cone Vibrations [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  J. Schlechter and W. Klippel
[A]

Visualisierung und Analyse von Schwingungen auf Lautsprechermembranen

• Design of Active Electro-Acoustical Systems [DAGA 2008 (Dresden)]
  W. Klippel
[A]

Die digitale Signalverarbeitung eröffnet neue Möglichkeiten für die Realisierung von aktiven elektroakustischen Systemen, die in der Audio- und Kommunikationstechnik, im Lärmschutz und bei industriellen Anwendungen benötigt werden. In einem Übersichtsvortrag werden moderne Verfahren vorgestellt, die für die Modellierung komplexer Strukturen, Identifikation der freien Parameter, der messtechnischen Erfassung von Zuständen und für die elektrische Ansteuerung entwickelt wurden. Mit Hilfe leistungsfähiger digitaler Signalprozessoren (DSP) können nichtlineare und zeitvariante Prozesse in mechanischen und akustischen Kontinua (Schallfeld) berücksichtigt und selbstlernende, adaptive Systeme realisiert werden.

• Fast Measurement of Motor and Suspension Nonlinearities in Loudspeaker Manufacturing [DAGA 2008 (Dresden)]
  W. Klippel and S. Irrgang
[A]

In order to assess the performance of loudspeakers excited by high level signals the nonlinearity of motor and suspension has to be considered. The paper presents a novel measurement technique for this nonlinearities that is suitable for end-of-line quality control. Because of the very short cycle times in modern loudspeaker production the test has to be performed in less than 2 seconds. The driver is excited by a multiton signal and current and voltage at the speaker terminals are monitored. This signals can be robustly acquired in a production environment. Due to the lack of time the algorithm identifies some few scalar parameters like voice coil offset in mm and stiffness assymetry in percent. The parameters are suitable for quality control, easy to interprete and there is a straight forward relationship to the geometry and material properties of the driver.

• Vibration and radiation diagnostics of loudspeaker cones
  J. Schlechter and W. Klippel
[A]

The sound reproduction quality of loudspeakers is highly dependent on the vibration and radiation properties of the loudspeaker cone. Advances in the measurement techniques for surface vibration allow to verify preceding models of the cone vibration and to develop basic rules for designing loudspeaker cones. With the help of a certain sound radiation model the produced sound pressure of the loudspeaker can be predicted from the measured cone surface vibration.

The vibration behavior of circular loudspeaker cones is demonstrated on example cones and the direct link to the sound radiation offers insight into critical issues for designing an optimal loudspeaker following a certain target specification.

• Fast Measurement of Harmonic Distortion [DAGA 2008 (Dresden)]
  S. Irrgang and W. Klippel
[A]

Distortion measurements of loudspeaker are an important signature of the quality of loudspeakers. Within the design phase of the driver usually no time restriction apply. Contrary, during mass production it is highly desirable to assess all produced speakers (100% testing rate). This requires optimized algorithms for highest speed testing. A comparison will be presented of testing harmonic distortion using fast step sine , continuous linear and logarithmic sweeps (vs. frequency) against steady state tests. The advantages of using logarithmic sweeps are discussed and it will be shown that the required time for testing distortion is no longer restricted by the applied equipment but by the physics of distortion generation. Using the presented technique, a full band speaker test (20Hz-20kHz) can be performed within a fraction of a second.

Klotz, D.

• Experimentelle Untersuchung der Schutzwirkung persönlicher Gehörschutzmaßnahmen im Ultraschallbereich [DAGA 2002 (Bochum)]
  U. Heisel, D. Klotz and J. Li
[A]

Niederfrequenter Ultraschall wird in der Industrie in zunehmendem Maße für verschiedenste Zwecke eingesetzt. Dabei werden zum Teil sehr hohe Schalldruckpegel erreicht. Da eine Schädigung des menschlichen Gehörs durch Ultraschall nicht ausgeschlossen werden kann, muss das Gehör ausreichend geschützt werden. Es wurden handelsübliche Gehörschützer auf ihre Wirksamkeit bei niederfrequentem Ultraschall getestet. Die Untersuchungen wurden mit Hilfe eines Kunstkopfes in einem eigens für diese Aufgabe entwickelten Sonderhallraum durchgeführt. In diesem wurde ein Schallfeld erzeugt, das im Bereich zwischen 1,25 kHz und 31,5 kHz in Anlehnung an DIN ISO 4869-1 die Anforderungen hinsichtlich Diffusität erfüllt. Der Außenohrsimulator des handelsüblichen Kunstkopfes erwies sich für die Untersuchungen von Gehörschutzstöpseln in diesem Frequenzbereich als ungeeignet. Daher wurde ein Außenohrsimulator entwickelt, mit dem befriedigende Ergebnisse erzielt werden konnten. Bei formbaren Gehörschutzstöpseln wurden höhere Dämmwerte ermittelt als bei Kapselgehörschützern, welche sehr sensibel auf ungünstige Andrückverhältnisse reagier. Untersuchungen mit aufgesetzter Schutzbrille ergaben oberhalb von 10 kHz eine deutlich Verminderung der Schutzwirkung. Für Einsatzbereiche, in denen niederfrequenter Ultraschall auftritt, sind daher Gehörschutzstöpsel geeigneter; sollen dennoch Kapselgehörschützer getragen werden, muss darauf geachtet werden, dass die Dichtkissen gut anliegen. In diesem Beitrag werden der Aufbau der Messeinrichtung, das Messverfahren und die damit ermittelten Ergebnisse vorgestellt. Diskutiert wird die Möglichkeit zur Erweiterung der Messung persönlicher Gehörschutzmaßnahmen im Frequenzbereich über 25 kHz hinaus.

Kluck, D.

• Akustischer Einfluß lösemittelarmer, wachshaltiger oder öliger Beschichtungssysteme auf Resonanzholz [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  D. Kluck
[A]

Im Zusammenhang mit der Verschärfung der Ausstoßmenge an Lösemitteln durch die Holz- und Lackierindustrie wurden lösemittelarme Beschichtungssysteme auch im Anwendungsbereich des Musikinstrumentenbaus untersucht. Die besonderen Ansprüche an die Oberflächenbeschaffenheit von Resonanzplatten (visueller Eindruck, Oberflächenhärte, Versprödung, akustisches Langzeitverhalten, Temperaturwechselbeständigkeit der Lackierung u.a.m.) sowie technologisch günstige Auftragsverfahren und kurze Trocknungszeiten schränken die Palette der Lacke für die Anwendung im Musikinstrumentenbau ein. Im Vortrag werden Aussagen über akustische Langzeituntersuchungen lösemittelarmer, wasserverdünnbarer Polyurethan- bzw. Acrylatlacke sowie wachshaltiger oder öliger Oberflächenbeschichtungsmaterialien gemacht. Sind wasserverdünnbare Lacksysteme auch im Musikinstrumentenbau für Zupf-, Streich- oder Tasteninstrumente denkbar? Welche Unterschiede ergeben sich zu wachshaltigen oder öligen Beschichtungsmaterialien?

Klüser, H.

• Modellierung verschiedener Meßverfahren zur Erfassung der Ordnungsschwelle [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  H. Meister, H. Klüser, M. Walger and H. von Wedel
[A]

Die Ordnungsschwelle (OS) beschreibt den zeitlichen Abstand zweier Sinnesreize, die mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit hinsichtlich ihres Auftretens erkannt und in eine Reihenfolge gebracht werden können. Sie wird als Diagnoseverfahren im Rahmen zentral auditiver Verarbeitungsstörungen genannt, bezüglich ihrer Ergebnisse und Aussagefähigkeit jedoch kontrovers diskutiert. Ein wichtiger Grund hierfür kann darin zu suchen sein, daß sehr unterschiedliche Meßverfahren zum Einsatz kommen, die z.T. aus theoretischen Gründen (z.B. Konvergenz auf verschiedene Richtig-Antwortwahrscheinlichkeiten) voneinander abweichende Ergebnisse produzieren. Eine Reihe von in der Literatur beschriebenen Methoden zur Erfassung der OS wurde systematisch untersucht. Hierbei wurden die Verfahren mittels Monte-Carlo-Simulationen modelliert und die Ergebnisse miteinander verglichen. Es wurde besonderes Augenmerk auf die Abweichung vom theoretischen Zielwert (''Bias'') und die Genauigkeit der Methoden gelegt. Auch hinsichtlich der Effizienz der Verfahren konnten Aussagen getroffen werden. Es zeigte sich, daß einige Verfahren einen deutlichen positiven oder negativen Bias aufwiesen. Ebenfalls war teilweise eine hohe Streuung der Ergebnisse und somit eine niedrige Genauigkeit der Meßmethoden zu beobachten. Es konnte festgestellt werden, daß einfache adaptive 2AFC 2- oder 3-Schritt-Algorithmen bzw. gewichtete adaptive Verfahren bei geeigneter Parameterwahl und Auswertung der Ergebnisse eine valide Messung der Ordnungsschwelle erlaubten, während andere der angewendeten Methoden nicht sehr geeignet erschienen. Mit einem der validierten Verfahren wurden zusätzlich empirische Untersuchungen mit normalhörenden Probanden durchgeführt, wobei sich - bei niedriger intraindividueller - eine hohe interindividuelle Streuung der OS-Werte im Bereich von 20 bis 100 ms zeigte.

Klug, R.

• Untersuchungen zur Vibroakustik und Lärmreduzierung von Flugzeugabwassersystemen [DAGA 2008 (Dresden)]
  W. Hufenbach, O. Täger, M. Dannemann, F. Kolbe, J. Pfennig and R. Klug
[A]

An Bord von Flugzeugen stellen die Abwassersysteme eine sensible Schnittstelle zwischen Passagier und Flugzeug dar. Zuverlässig arbeitende Toiletten sind für das Wohlbefinden der Passagiere und der Besatzung unerlässlich. Darüber hinaus sind insbesondere auf Langstreckenflügen die Anforderungen an den Geräuschkomfort in der Kabine deutlich gestiegen. Die bisher durchgeführten Maßnahmen zur Lärmreduzierung wie etwa Verbesserungen an den Triebwerken haben den Geräuschpegel im Flugzeuginnenraum erheblich gesenkt. Infolge dessen treten u.a. die Geräusche der Flugzeugabwassersysteme störend in den Vordergrund. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen wurde daher ein Flugzeugabwassersystem mit vakuumunterstützter Spülung in Serienausführung hinsichtlich des vibroakustischen Verhaltens analysiert. Auf Basis der Intensitätsmethode wurde eine Schallkartierung des Systems durchgeführt. Dazu ist ein spezieller Prüfstand konzipiert und technisch umgesetzt worden, der die Geräuschentstehung durch die Vakuumspülung praxisgerecht abbildet. Die Messungen haben gezeigt, dass der Schall maßgeblich durch das Ventil beeinflusst und durch die Toilettenschüssel nach oben abgestrahlt wird. Da jedoch das Ventil den Abwassertransport sicherstellen muss, wurden Maßnahmen zur Anpassung des Systemunterdrucks entwickelt und erfolgreich getestet. Darüber hinaus ist als weitere Maßnahmen zur Geräuschreduzierung eine automatisch schließende Toilettenabdeckung konzipiert und deren Auswirkung auf die Schallabstrahlung untersucht worden.

Kluiber, F.

• On the pitch strength of harmonic complex tones [DAGA 2005 (München)]
  M. Fruhmann and F. Kluiber
[A]

The pitch of harmonic complex tones is closely related to the included fundamental frequency. By removing this fundamental frequency or even more lower harmonics, a virtual pitch or residue pitch is evoked which is close to the original pitch. Additional virtual pitches are evoked leading to so-called octave confusions if subjects are asked to specify the perceived pitch height. These confusions can be explained by the weaker pitch strength of the sounds due to the described modifications. Therefore, pitch strength strongly depends on the spectral composition of a tested sound. For example, a single sinusoid always evokes the strongest pitch strength whereas the pitch strength of harmonic complex tones decreases with rising number of harmonics.

In the talk, results of several psychoacoustic experiments investigating the dependency of pitch strength on parameters like the number of harmonics, number of removed harmonics and spectral attenuation are presented.

Using Terhardt's model of virtual pitch and the concept of 'pitch salience' it is tried to reproduce the results found. As 'pitch salience' is a measure not identical to 'pitch strength' several changes had to be done to the underlying algorithms in order to adapt the calculations to the experimental results. The resulting model for the pitch strength of sounds with discrete spectra is validated using data from the literature. Additionally its capabilities to predict the pitch strength of sounds with continuous spectra are discussed.

• Schallquellenortung mit synchroner Erfassung weiterer Daten: Parallele Online Analysen vielfältiger Signaltypen [DAGA 2008 (Dresden)]
  F. Kluiber and P. Schönacher
[A]

Systeme zur Schallortung dienen der Ermittlung dominierender Abstrahlpunkte bei komplexen Geräuschquellen. Als Datenbasis werden üblicherweise Messdaten von Mikrofon-Arrays genutzt, deren räumliche Anordnung die minimale auflösbare Frequenz bestimmt. Die Visualisierung der Ergebnisse erfolgt über eine Farbskala von Pegelwerten, die dem Bild einer optischen Kamera überlagert werden. Für praktische Anwendungen wird häufig eine Online-Analyse der Schallortung gefordert. Das vorgestellte Messsystem verbindet die geforderte Funktionalität mit parallelen Analysen typischer Signale im Bereich der Schallverursachung. Beispielhaft gezeigt wird eine Anordnung an einem Pkw, die neben den Signalen des Mikrofon-Arrays zusätzlich diverse Luft- und Körperschalle aus dem Fahrzeug in Echtzeit analysiert.

Klump, G.

• Auditory Stream Segregation: Neurophysiological Perspectives from the Songbird Forebrain [DAGA 2005 (München)]
  M. Bee and G. Klump
[A]

Auditory stream segregation refers to processes by which auditory systems group sensory input to form coherent perceptual representations (''auditory streams'') of various sound sources. One well-studied stream segregation phenomenon is the ''streaming effect,'' in which sequences of alternating tones () are segregated into auditory streams corresponding to separate tone sequences ( ). In humans, the streaming effect is promoted at larger frequency differences ( F) between A and B tones, faster tone repetition times (TRT), and longer tone durations (TD) at a given TRT. The streaming effect is likely promoted by stimulus properties that increase the spatial separation of excitation in the tonotopically organized auditory system. We investigated the neural basis of the streaming effect in the European starling (Sturnus vulgaris) by recording responses to interleaved tone sequences in the auditory forebrain. The frequency of the A tones was specified as the recording site's ''characteristic frequency'' (CF); frequencies of the B tones differed from the CF in 6 steps over a 1-octave range. Separate tone sequences at each F had TDs of 25ms, 40ms, or 100ms and TRTs of 100%, 200%, 400%, or 800% of the TD. Responses to CF A tones were robust, while responses to non-CF B tones exhibited marked suppression as F increased, and this suppression was enhanced at shorter inter-tone intervals, especially at smaller values of F. Together, these findings suggest that frequency selectivity and forward masking are two low-level, non-attentive processes that may contribute to the auditory streaming effect.

Klusek, Z.

• Comparison of the application of linear and nonlinear acoustical methods in the gas bubble counting [DAGA 2002 (Bochum)]
  Z. Klusek and J. Jakacki
[A]

In this work, the application of multifrequency acoustic backscattering setup for measurements of bubble population in the sea surface layer is presented. Bubbles are insonified simultaneously at two relatively close frequencies near their resonance. In the backscattered signal two group of frequencies are analysed - the two primary ones (f1 and f2), and generated from nonlinear response of a bubble - the sum (f1 +f2,), doubled (2f1 and 2f2) and difference (|f1 - f2|) frequencies. The results indicate that using parallel analysis at the different group of frequencies in echoes during the bubble counting could be more precise comparing to each of the techniques taking into consideration linear and nonlinear backscattering separately. The suitability and limitations of the setup for bubble density measurements in the ocean environment are discussed. Comparisons between the methods show generally agreement in bubble distributions, although values of densities acquired from almost identical volume in a single transmission could differ along distance from transducers. Some examples of time series of a bubble concentration received in many-day series of acoustical measurements in the Baltic Sea have been put forward.

Knaak, M.

• Acoustic Source Separation using Geometrically Constraint ICA [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Knaak and D. Filbert
[A]

For many signal processing tasks, a very good reconstruction of the target signal is essential when the target signal is disturbed by other sources. Adaptive beamformers (ABF) and Independent Component Analysis (ICA) are effective tools for multichannel signal reconstruction. The well established ABFs have limited robustness against erroneous parameters. This is troublesome since the steering vector is always roughly estimated in a reverberant environment even when the look direction is precise, as is shown in this paper. The methods used to overcome this sensitivity mostly broaden the directivity pattern, resulting in a trade-off between the signal suppression performance and the parameter sensitivity. ICA is theoretically able to blindly recovering multiple sources from their linear mixture if the sources are independent. When separating acoustical mixtures, it faces the permutation problem. There are several approaches to overcome this problem, however, they are restricted to two sources. Hence, the number of real-world applications in acoustics is still limited, and the separation performance is mostly insufficient. This contribution introduces a new algorithm using independent component analysis (FastICA) with a geometrical constraint. The new algorithm solves the permutation problem, and it is significantly less sensitive to the precision of the geometrical constraint than an ABF. It is theoretically and experimentally analyzed with respect to the roughness of the steering vector estimation by using impulse responses of a real room. The effectiveness of the algorithm for real-world mixtures is also shown in the case of three sources and three microphones.

Knauß, D.

• Schallausbreitungsmodell IMAGINE [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  D. Knauß
[A]

Im Rahmen des Europäischen Forschungsprojektes HARMONOISE wurde ein neues Schallausbreitungsmodell für Straßen- und Schienenlärm entwickelt. Dieses Modell berücksichtigt dabei die unterschiedlichen meteorologischen Ausbreitungsbedingungen. Einschränkungen des Modells gibt es unter anderem hinsichtlich der Höhe der Schallquellen, d.h. das HARMONOISE-Modell wurde ausschließlich für Schallquellen mit geringer Höhe entwickelt. Im Rahmen des Forschungsprojektes IMAGINE wurde dieses Modell erweitert, um es auch für höherliegende Quellen zu nutzen. Hierzu wurden akustische Messungen an Kühltürmen durchgeführt, um das erweiterte Modell zu validieren. Neben den akustischen Messungen erfolgte auch eine Erfassung der Meteorologie um hieraus Informationen über die Schallausbreitung zu gewinnen. Von besonderem Interesse ist dabei die Bestimmung des Krümmungsradius der Schallstrahlen, die Klassierung der Schallausbreitungsklassen sowie ein Vergleich mit dem erweiterten Modell aus dem HARMONOISE Projekt.

• Schießlärmüberwachung [DAGA 2008 (Dresden)]
  D. Knauß
[A]

Bei der Prognose von Schießlärm ergibt sich unter anderem das Problem, der Einhaltung der Immissionsrichtwerte. Hierzu wird beispielsweise eine mögliche Öffnungszeit anhand der prognostizierten täglichen Schusszahlen anhand der in der VDI 3745 angegebenen max. Schusszahlen ermittelt. Dies führt in der Regel zu einer eingeschränkten Nutzung. Alternativ hierzu kann anhand von permanenten Schallmessungen auf der Schießanlage und aus Messungen bestimmten Transferfunktionen der Beurteilungspegel an den Immissionsorten direkt bestimmt werden. Die Transferfunktionen zwischen den Referenzpunkten und den Immissionsorten werden dabei messtechnisch unter Berücksichtigung des meteorologischen Einflusses auf die Schallausbreitung durch Langzeitmessungen bestimmt. Dieses Verfahren ermöglicht einen flexiblen Schießbetrieb und eine objektive Überprüfung der Pegel. Erste Erfahrungen dieser permanenten Schießlärmüberwachung sollen hier vorgestellt werden.

Knöfel, B.

• Vibroakustisches Verhalten einer Kastenstruktur bei hohen Frequenzen [DAGA 2003 (Aachen)]
  B. Knöfel and E. Sarradj
[A]

Das Schall-Übertragungsverhalten von Strukturen bei hohen Frequenzen kann mit Hilfe der Statistischen Energieanalyse (SEA) berechnet werden. Im Beitrag werden die Ergebnisse der Untersuchung des Schwingungsverhaltens einer unregelmäßig geformten geschlossenen Box vorgestellt, die aus 6 verschieden großen Aluminiumplatten zusammengesetzt ist. Ausgehend von den Ergebnissen ähnlicher Untersuchungen aus der Literatur ist die Box so konstruiert, dass Messungen des Schall-Übertragungsverhaltens unter Laborbedingungen gut möglich sind. Zunächst wird die Konstruktion vorgestellt, die auch so ausgelegt ist, dass eine Berechnung des Schwingungsverhaltens mit der SEA ohne Verletzung der Voraussetzungen für diese Methode möglich ist. Dann wird auf die Modellierung mit der Software FreeSEA eingegangen. Abschließend werden Rechen- und Messergebnisse gegenübergestellt und Abweichungen diskutiert.

• Structure-borne Sound in Automotive Structures: High Frequency Boundary Element Method (HFBEM) vs. Statistical Energy Analysis (SEA) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  B. Knöfel and E. Sarradj
[A]

At high frequencies, sound radiation and vibration transmission are increasingly difficult to predict. The well known Statistical Energy Analysis has been for years more or less the only method which could be applied for high frequency predictions with a satisfying result. Because of several reasons, it comes with some limitations which are trying to be overcome by some alternative approaches. One out of these approaches, the High Frequency Boundary Element Method (HFBEM) is being tested for its general usability in comparison with measurements on three different typical automotive structures (ripped plate, railway carriage, floor panel of a Van). First HFBEM results will be presented and compared to SEA as well as measurement results.

• Ein alternatives Berechnungsverfahren für die Körperschall-Ausbreitung in Fahrzeugstrukturen [DAGA 2005 (München)]
  B. Knöfel, T. Dietrich-Radt and E. Sarradj
[A]

Die Berechnung der hochfrequenten Körperschall-Ausbreitung ist in vielen Bereichen der Fahrzeugindustrie von großem Interesse. Alternativ zur Statistischen Energieanalyse (SEA) ist ein auf einer Randintegralmethode basierendes Verfahren, die High Frequency Boundary Element Method (HFBEM), auf seine Anwendbarkeit in der Praxis getestet worden. Um einen Vergleich mit dem Schwingungsverhalten realer Strukturen zu erzielen, erfolgte der Aufbau von drei vereinfachten Strukturen verschiedener Fahrzeugbereiche (Bodenblech, Verrippte Platte, Hochflurbereich eines Regionalzuges), an denen vibroakustische Messungen durchgeführt worden sind. Zusätzlich fanden praxisrelevante Veränderungen der Strukturen statt, die die HFBEM mit vorhersagen soll. Die Bestimmung der Dämpfungsverlustfaktoren der einzelnen Fahrzeugstrukturen ist zum einen mit der Nachhallzeitmethode und zum anderen mit der Power Injection Method (PIM) durchgeführt worden. Für die HFBEM-Berechnung wurde im Weiteren die Bestimmung der Randdämpfung aller Strukturen einbezogen, die über den Abstrahlgrad ermittelt wurde. In einem Vergleich werden die HFBEM-Berechnungen den Messergebnissen und den SEA-Berechnungen gegenübergestellt, wobei der höhere Informationsgehalt der HFBEM in Bezug zur SEA deutlich wird.

• Modellbildung und Sensitivitätsanalyse des Schwingungsverhaltens einer Kastenstruktur bei hohen Frequenzen [DAGA 2005 (München)]
  J. Giesler and B. Knöfel
[A]

Das Verfahren der Statistischen Energieanalyse (SEA) ermöglicht die Modellierung des Schallübertragungsverhalten von Strukturen bei hohen Frequenzen.

Untersucht wurde das Schwingungsverhalten einer Box, die aus sechs Aluminiumplatten aufgebaut ist. Die einzelnen Platten sind über Winkelleisten miteinander verschraubt. Somit ergeben sich 'Punkt- Linien-Verbindungen', die die Box zusammenhalten.

Die Struktur der Box wurde in verschiedenen SEA-Modellen nachgebildet. Das erste Modell betrachtet eine Linienverbindung. In einem zweiten und dritten Modell wurden die Verbindungslinien des Kastens als Punkt-Linien-Verbindungen mit 10 cm bzw. 5 cm Schraubenabstand abgebildet. In allen Modellen wurde auch der Einfluß der Dämpfungsverlustfaktoren der Platten untersucht.

Für die Sensitivitätsanalyse der Punkt-Linien-Verbindungen wurde eine eigenständige SEA-Routine geschrieben. Die Ergebnisse der SEA-Rechnungen aller Modelle werden mit Meßwerten der Kastenstruktur verglichen, so daß der Einfluß von verschiedenen Faktoren auf die Modellgenauigkeit verdeutlicht und diskutiert werden kann.

• Vibroakustische Messungen an generischen Fahrzeugstrukturen [DAGA 2005 (München)]
  T. Dietrich-Radt, B. Knöfel and M. Kettlitz
[A]

Kenntnisse über akustische Eigenschaften von Fahrzeugstrukturen sind unter anderem wichtig, um Voraussagen über ihr schwingungstechnisches Verhalten im Alltag zu ermöglichen. Diese Arbeit gibt einen Überblick über die angewendeten Verfahren zur Messung von Impedanz, Abstrahlgrad und Dämpfungsverlustfaktor an verschiedenartigen praxisrelevanten Fahrzeugstrukturen. Dazu gehören ein verripptes Fahrzeugbodenblech, eine Sperrholz-Sandwichplatte (verwendet als Fußbodenstruktur in Reisezugwagen) und eine Aluminiumplatte (wahlweise mit Versteifungen in Form von I- bzw. T-Trägern). Die Messergebnisse aller Strukturen werden vorgestellt, wobei die messtechnische Ausführung (Anregung, Ankopplung der Messgeräte) im Vordergrund steht.

Kob, M.

• Untersuchungen der akustischen Eigenschaften des Obertongesangs [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  M. Kob, C. Neuschaefer-Rube and W. Saus
[A]

Beim Obertongesang handelt es sich um eine besondere Art des Singens, die einen wichtigen Platz in der Tradition fernöstlicher Länder hat, seit einigen Jahren aber auch in Europa an Bedeutung zunimmt. Es gibt verschiedene Techniken des Obertongesangs, deren Gemeinsamkeit darin besteht, daß neben dem auch bei normaler Phonation erzeugten Ton ein weiterer, scheinbar eigenständiger Ton hörbar wird, dessen Frequenz meist zwei bis drei Oktaven oberhalb der des tieferen Tons liegt und aus dessen Obertonreihe stammt. Durch eine besondere Gestaltung des Resonanzraumes zwischen den Stimmlippen und der Mundöffnung wird dieser Oberton gegenüber den anderen Obertönen in der Amplitude so stark hervorgehoben, daß er getrennt vom Grundton wahrgenommen wird. Sänger, die diese Technik beherrschen, können somit im Rahmen der Obertonreihe zwei weitgehend unabhängige Melodien singen. In diesem Beitrag werden Messungen des Schalldrucks und der Eingangsimpedanz und Übertragungsfunktion des Vokaltraktes sowie sonographische und endoskopische Videoaufnahmen des Stimmapparates eines Obertonsängers vorgestellt und ein Zusammenhang zwischen Geometrie und Akustik hergeleitet. Weiterhin wird auf Besonderheiten bei der Richtcharakteristik eines Obertonsängers sowie die Möglichkeiten zur Modellierung von Obertongesang eingegangen.

• Miniaturaufbau zur direkten Impedanzbestimmung [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Kob
[A]

Für die Bestimmung der akustischen Impedanz werden je nach Messobjekt unterschiedliche Verfahren eingesetzt. Bei geeigneten Proben kann eine Messung des Schalldruckverlaufs bei Einfall einer ebenen Welle auf das Messobjekt im Kundt'schen Rohr durchgeführt werden. Neuere in-situ Verfahren wie die Freifeld-Transferfunktionsmethode verwenden Kugelwellen und erlauben die Impedanzbestimmung größerer Objekte. Ein bereits bekannter Ansatz für die Impedanzmessung an kleinen Objekten ist die Messung des Schalldrucks vor einer möglichst idealen Schnellequelle. Bei stark resonanten Systemen mit relativ kleinen Öffnungen wie z.B. Blasinstrumenten sind die genannten Verfahren jedoch meist ungeeignet, weil entweder die Voraussetzung einer schnellekonstanten Schallquelle bei ausreichendem Signal-zu-Rauschabstand nicht erreicht werden kann oder eine hinreichende Ankopplung des Messobjektes an die Messapparatur nicht möglich ist. Es wurde eine miniaturisierte Messanordung mit einem Schalldruck- und einem Schnellesensor (Microflown) entwickelt, die u.a. eine direkte Impedanzmessung an einer Öffnung eines Musikinstruments oder dem Mund erlaubt. Durch Wahl des Lautsprechers lässt sich die Anordnung entweder in Richtung Mobilität oder Frequenzumfang (ca. 100 Hz bis 5 kHz) optimieren. Da die Sensoren in unmittelbarer Nähe der Schallquelle und des Messobjektes angeordnet sind, kann bei geeigneter Signalverarbeitung eine Messung in schneller Folge auch in reflektionsbehafteter Umgebung durchgeführt werden.

• Physikalische Modellierung der menschlichen Stimme [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Kob and B.J. Kröger
[A]

Die menschliche Stimmerzeugung kann in funktionale Komponenten zerlegt werden, die jeweils unterschiedliche Aspekte der Lautbildung übernehmen. Im Körper sind diese die Lungen als Quelle eines Volumenstroms, die Glottis als Volumenstrom-Modulator, das Ansatzrohr als Artikulationsorgan und schließlich die Mund- bzw. Nasenöffnung als Quelle der Abstrahlung in den Raum. Während die Zuordnung dieser Funktionskomponenten zu Körperorganen möglich ist, wird der Rauschanteil der Stimme dort generiert, wo der Volumenstrom durch eine Engstelle geführt wird, was je nach artikuliertem Laut an ganz unterschiedlichen Stellen geschehen kann. Die physikalische Modellierung dieser Funktionskomponenten ist die vereinfachte Beschreibung geometrischer und physikalischer Größen und ihrer Zusammenhänge im Zeitbereich. Die Umsetzung verschiedener Algorithmen für diese Modelle wurden in scshape Matlab normalfont implementiert, wobei eine Kombination der Module in einem waveguide-Modell die Berücksichtigung der Rückkopplung der Komponenten untereinander möglich macht. Eine graphische Oberfläche erlaubt den Zugriff auf die wichtigsten Parameter während der Berechnung und stellt eine Vielzahl von Visualisierungmöglichkeiten bereit, wie eine 3D-Darstellung der Stimmlippenschwingung oder die Schallausbreitung im Ansatzrohr. Das Programm ist eine Plattform für die Implementierung neuer Algorithmen und hat sich als didaktisches Hilfsmittel sowie zur Nachbildung des Funktionsprinzips auch außergewöhnlicher Gesangsstile wie dem Obertonsingen bewährt. Die Anwendung des Programms zur Modellierung von Stimm- und Sprechstörungen wird gegenwärtig erprobt.

• 'Beamer und Internet --- Möglichkeiten und Grenzen neuer Medien im Unterricht' [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Kob
[A]

Der Einsatz eines Datenprojektors (Beamer) sowie eines Laptops mit Internetanschluß ist in vielen Hörsäälen und Unterrichtsräumen mittlerweile technisch möglich. Dennoch wird oft noch auf den Einsatz elektronischer Hilfsmittel in der Lehre verzichtet. Ob der Einsatz neuer Medien beim Unterrichten akustischer Lehrinhalte eine Verbesserung der Lehre bewirkt, hängt sicherlich primär von der Struktur und dem Inhalt des Lehrstoffs ab. Die Verpackung von Informationen in moderne Gewänder wie Animationen, Java-Applets und Klangbeispiele erschließt den Studierenden jedoch oft einen guten Zugang zu komplexen Sachverhalten, die auch im Gedächtnis bleiben, wenn die Prüfungsvorbereitung ''`offline''' geschieht. Es werden in diesem Beitrag Beispiele für die multimediale Darstellung von Lehrinhalten im Internet dargestellt und ihre Einsatzmöglichkeiten diskutiert. Weiterhin wird eine Linksammlung zur multimedialen akustischen Lehre vorgestellt, zu der eigene multimediale Lehrinhalte hinzugefügt werden können.

• Akustische Klassifikation von Stimmstörungen [DAGA 2003 (Aachen)]
  B. Lißmann, R. Katzer and M. Kob
[A]

Können Stimmstörungen anhand akustischer Messungen erfasst und klassifiziert werden? Erfahrene Ärzte oder Logopäden berichten aus ihrer Berufspraxis, dass sie einem Patienten die Krankheit ''anhören'' können (z.B. Sängerknötchen oder Lähmungen der Stimmlippen). Zur messtechnischen Erfassung der Stimmstörung sind verschiedene Verfahren gebräuchlich, die jeweils einen (Pegel, Rauschanteil, , Periodizität) oder mehrere Aspekte der Stimmqualität (z.B. Heiserkeit) quantifizieren. Dieser Beitrag beschreibt ein Konzept zur Klassifizierung von Stimmstörungen anhand ihrer akustischen Korrelate. Weiterhin wird eine Befunddatenbank vorgestellt, die eine Eingabe, Verarbeitung und Ausgabe von Messdaten über ein Browserinterface ermöglicht. Die Datenbank soll künftig u.a. die Gegenüberstellung von Krankheitsbildern bzw. -klängen und Ergebnissen von numerischen Simulationen bei pathologischen Befunden erlauben.

• A virtual real-time room simulation to determine the influence of the room acoustics on voice quality [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P. Heck, M. Kob, T. Lentz and C. Neuschaefer-Rube
[A]

Professional speakers often suffer from voice diseases that are partially caused by uncomfortable conditions in the performance room. Among these conditions, reverberation time and background noise are of importance. Whereas the interaction between room and voice has been extensively studied with focus upon perceptual questions such as room-listener interactions, the voice performance of professional speakers influenced by room conditions have not yet been well investigated. One reason might be that for the assessment of voice quality in the actual environment of a speaker, both subjective and objective methods would suffer from the ambient noise as well as from the alteration of the voice signal due to reflections within the room. For evaluation of the room acoustic influence on the voice quality a virtual acoustic environment has been realised. This set-up makes use of a low latency convolution algorithm which allows to simulate arbitrary rooms. By using a speaking and listening artificial head the binaural room impulse response can be measured, including the head related transfer function from the mouth. The total latency achieved with the set-up has been proven to be sufficiently short for realistic simulations of voice performances in normal rooms. The correlation between voice quality of several speakers and the room acoustics of different rooms is described by the assessment of the change in voice quality perceived by a phoniatrician and analysis of objective voice parameters in different rooms. First results are presented.

• Application of impedance measurements for thge diagnosis of articulatory dysfunction [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Kob, J. Stoffers, M. Lievens, R. Katzer and C. Neuschaefer-Rube
[A]

The application of acoustic impedance measurements for the non-invasive characterisation of the resonance structure in the vocal tract has been reported earlier (M. Kob: Miniaturaufbau zur direkten Impedanzbestimmung, DAGA '02). The first method suffered from the problem that the impedance measurement is distorted by the voice signal during measurements with phonation. On the other hand, during the measurement of the vocal tract resonances without phonation, the configuration of the vocal tract and the glottal area is not exactly known. Therefore, a comparison of the impedance measurements with results from established methods, as e.g. LPC analysis, was difficult.

An algorithm was developed that eliminates the voice signal from the measured acoustic impedance at the mouth. The impedance measurements were validated by simultaneous measurements of formants (LPC) and vocal tract transfer functions (VTTF) of an externally excited vocal tract model. The results give valuable hints for the interpretation of vocal tract impedance measurements in patients with articulatory dysfunctions.

• Musikalische und medizinische Aspekte der Stimme [DAGA 2005 (München)]
  M. Kob
[A]

kommt noch

• Vergleich des Stimmumfangs gesangstrainierter und untrainierter Kinder mit Hilfe eines Stimmfeldmessprogramms [DAGA 2005 (München)]
  D. Houben, P. Heck, M. Kob, C. Neuschaefer-Rube and B.J. Kröger
[A]

Quantitative Aussagen über die trainierte Kinderstimme zu treffen ist ohne weiteres nicht möglich, da bisher keine Normdaten vorliegen. Die stimmliche Entwicklung im Verlauf des Kindes- und Jugendalters zeigt verschiedene Fluktuationsphasen auf. Aus stimmprophylaktischer Sicht sind jedoch genau diese quantitativen Informationen wichtig, um eine Unter- bzw. Überforderung der Kinder und damit eventuelle Stimmstörungen zu vermeiden. Die so genannte ''Stimmfeldmessung'' ist eine geeignete Methode, um Stimmumfänge von Kindern zu messen und zu analysieren. Bei einer Stimmfeldmessung werden die Intensitäts- und Frequenzdaten eines Probanden aufgenommen, wodurch eine Messkurve in Form einer Fläche entsteht, die man ''Stimmfeld'' nennt. Aus den Daten des Stimmfelds kann der erfahrene Logopäde oder Phoniater für verschiedene Sachverhalte wichtige Daten interpretieren. Ein Stimmfeld wird aufgenommen, um Aufschluss über die stimmlichen Möglichkeiten oder über eventuell bestehende Pathologien zu erhalten, aber auch um Therapie zu evaluieren oder allgemein, um vokale Veränderungen aufzuzeigen. Das am Lehr- und Forschungsgebiet für Phoniatrie und Pädaudiologie der RWTH Aachen entwickelte Computerprogramm, das zur Datensammlung dieser Studie benutzt wurde, wurde gemäß der von der Union of European Phoniatrics (UEP) empfohlenen Standards konzipiert. Auf Basis der gemessenen Frequenz- und Intensitätswerte wurden verschiedene statistische Analyseverfahren zur Interpretation der Daten angewandt. Hierbei wurden Leistungsmerkmale der Kinderstimme, wie der physiologische Stimmumfang untersucht. Es wurden die Ergebnisse gesangstrainierte Kinder (n=22) mit denen nicht trainierter Kindern (n=22) verglichen. Es wurde versucht die Hypothese zu belegen, dass gesangstrainierte Kinder einen größeren Stimmumfang haben als die untrainierte Vergleichsgruppe, wobei die stets umstrittenen geschlechtlichen Unterschiede zwischen den einzelnen Subgruppen herausgearbeitet wurden.

• Vergleich der Resonanzeigenschaften des Ansatzrohrs mittels LPC- und Impedanzmessungen [DAGA 2005 (München)]
  M. Kob, J. Stoffers, M. Lievens and C. Neuschaefer-Rube
[A]

Die akustische Messung der Resonanzcharakteristik des Raumes zwischen Stimmlippen und Mundöffnung (Ansatzrohr) ermöglicht eine nichtinvasive, objektive Analyse der spektralen Energieverteilung für unterschiedliche Artikulationszustände. Während die übliche Analyse mittels LPC-Verfahren lediglich bei Klängen anwendbar ist, bei der die Glottisfunktion hinreichend stabil ist, kann bei externer Anregung und Bestimmung der akustischen Impedanz am Mund eine Messung auch bei gestörter oder sogar ohne Phonation erfolgen.

Ein Problem bei der Etablierung eines neuen Verfahrens ist der Anschluß der gemessenen Werte an die Ergebnisse bestehender Verfahren. Ausgehend von der Parametrisierung von LPC-Kurven (Frequenz, Güte, Amplitude) wurden entsprechende Parameter der Impedanzkurve identifiziert. In einer Studie an 35 Frauen und 46 Männern werden die Ergebnisse von Messungen der LPC- und Impedanzkurven für verschiedene Probandengruppen verglichen. Die Analyse zeigt sowohl Unterschiede der Formant- und Resonanzcharakteristik zwischen Männern und Frauen als auch zwischen den beiden Verfahren auf.

• Verfahren zur Trennung und Auralisation harmonischer und stochastischer Signalanteile [DAGA 2005 (München)]
  P. Heck, U. Letens and M. Kob
[A]

In vielen Bereichen der Signalverarbeitung werden für Merkmalsextraktionen die harmonischen Anteile akustischer Signale als Grundlage genutzt. Dies wird beispielsweise bei einigen Grundfrequenzbestimmungsverfahren in der Sprachsignalverarbeitung oder in der Fahrzeugakustik für die Bestimmung der Motordrehzahl angewandt. Auch objektive und perzeptive Beurteilungsverfahren können von der Aufspaltung des Signals in einen stochastischen und einen harmonischen Anteil profitieren. Bei bisherigen Methoden zur Signaltrennung wird häufig eine starke Harmonizität vorausgesetzt. Der hier vorgestellte Algorithmus ist universell für beliebige Signale mit harmonischen Anteilen einsetzbar, da er keine a priori Informationen über das zu analysierende Signal voraussetzt. Somit ist der Algorithmus besonders für Fahrzeuggeräusche geeignet, die oft nur schwache harmonische Anteile aufweisen. Mit Hilfe eines intelligenten Klassifikationsverfahren kann aus den im Signal detektierten harmonischen Anteilen eine zusammenhängende zeitvariante harmonische Struktur gewonnen werden. Aus dieser Struktur werden anschließend Parameter extrahiert, die sowohl für eine harmonische Signalsynthese als auch für die Steuerung einer Filterbank zur Extraktion des stochastischen Signalteils genutzt werden. Der Algorithmus wurde für die Anwendung in der Fahrzeugakustik entwickelt und daraufhin optimiert. Allerdings sind auch andere Anwendungen des Verfahrens denkbar wie die Trennung zum Gesamtsignal beitragender Musikinstrumente oder die Extraktion tonaler Schallquellen aus rauschbehafteter Umgebung.

• Tomographie der Glottis durch Messung der elektrischen Transferimpedanz [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  T. Frauenrath, M. Kob, C. Disselhorst-Klug and O. Goldschmidt
[A]

In der medizinischen Messtechnik ist das Elektroglottographieverfahren ein wichtiges Instrument zur Beurteilung der dynamischen Öffnungsfläche der Glottis. Die Darstellung und Analyse der Amplitude der zur Glottis- Öffnungsfläche invers proportionalen Transferimpedanz wird u.a. als Hilfsmittel zur Diagnose von Stimmstörungen eingesetzt. Die Lage der geöffneten Glottis und damit die Höhe des Kehlkopfes ist jedoch mit diesem konventionellen EGG-Verfahren nicht zu bestimmen. Diese Information ist jedoch sowohl für die Ermittlung der Kehlkopfstellung bei Sängern als auch für die Diagnostik von Kehlkopfpathologien und Schluckbewegungen von Interesse. Mit einer mehrkanaligen Erweiterung des EGG-Verfahrens soll im Zeitmultiplexverfahren die räumliche Bewegung des Kehlkopfes erfasst und dargestellt werden, um im medizinischen Einsatz weitere Symptome zu diagnostizieren die bisher eine invasive Beobachtung oder sehr aufwändige Messtechnik (MRI) erfordern. Unser Ansatz bestimmt die elektrische Transferimpedanz durch den Kehlkopf in verschiedenen Raumrichtungen und ermittelt aus diesen die raum- und zeitaufgelöste Lage der Glottis. In dieser Arbeit werden verschiedene Verfahren zur Impedanzmessung der Glottisposition gegenüber gestellt sowie der Messaufbau erläutert.

• Entwicklung eines Client-Server-Systems für die patientenbezogene Aufnahme, Speicherung und Auswertung von Stimmsignalen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Kob, S. Krämer and C. Neuschaefer-Rube
[A]

Noch gibt es keine nationalen oder internationalen Normen zur Durchführung hochqualitativer Stimmaufnahmen oder zur Analyse von Stimmpathologien, was vergleichende Studien sehr erschwert. Ziel der im Rahmen studentischer Arbeiten entwickelten Software ist es, ein System zur dezentralen Aufnahme aber zentralen Speicherung und Verarbeitung von Signalen zu schaffen. Das vorgestellte System realisiert diesen Vorteil des ortsungebundenen Zugriffs mit der Trennung der Aufgaben in Client und Server. Auf dem Server laufen Java-Servlets zur Auswertungen der Signale sowie die Datenbank zur Speicherung. Der Client dient zur Steuerung der Analysen, Darstellung der Resultate und Signalaufnahme. Zur Integration neuer Analysemodule dient eine Pluginschnittstelle, die zur Laufzeit neue Auswertungen einbinden kann. Die Aufnahmequalität der importierten oder per Soundkarte direkt erstellten Aufnahme wird von einem JAVA-Applet über die Analyse kritischer Parameter automatisch beurteilt und stellt eine Eignung der Signale für nachfolgende Analysen sicher. Es lassen sich mit dem System neben Gruppenvergleichen auch der zeitliche Verlauf ausgewählter Parameter während der Therapie darstellen. Die Speicherung der Daten im XML-Format erlaubt Im- und Export beliebiger anderer Formate, ein differenziertes Rechtesystem stellt den Datenschutz sicher. Durch die vernetzte Nutzung gemeinsamer Algorithmen soll eine qualitativ hochwertige Sammlung von Referenzaufnahmen geschaffen werden, die eine Grundlage für die objektive Klassifikation der Symptome von Stimmpathologien schafft.

• Methode zur simultanen Erfassung von EGG-Signal und Larynxposition [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Kob, O. Goldschmidt, C. Disselhorst-Klug and T. Frauenrath
[A]

Die verbale Kommunikationsfähigkeit des Menschen wird durch die Erzeugung informationstragender Schallsignale realisiert. Das im Kehlkopf generierte primäre Schallsignal kann als Quelle des im Ansatzrohr geformten komplexen Stimm- und Sprachsignals verstanden werden. Die Mehrzahl aller Stimmstörungen kann auf die fehlende oder unphysiologische Tonuseinstellung der intra- und extralaryngealen Muskulatur zurückgeführt werden, welche die für die Schwingung der Stimmlippen nötigen Randbedingungen schafft, wie die Lage und Spannung der Stimmlippen sowie die Position des Kehlkopfes.

In der klinischen Anwendung gibt es bisher noch kein Instrumentarium, um die Zeitdynamik von Öffnung und Verschluss simultan zur Lage der Glottis während der Stimmlippenschwingung in diagnostisch zufriedenstellender Form qualitativ und quantitativ zu objektivieren. Während die bereits als Standard-Methode zur Analyse des glottalen Öffnungs- und Schließverhaltens eingesetzte Elektroglottographie lediglich eine räumlich unspezifische Darstellung erlaubt, wäre die simultane 3-dimensionale Lagebestimmung der Glottis ein neues und wichtiges Verfahren zur Untersuchung der Kehlkopfstellung besonders beim Singen und der Beurteilung der Synchronizität der Organfunktionen bei Schluckstörungen.

Mit der von uns entwickelten Messanordnung können Öffnungszustand und Position der Glottis parallel erfasst und grafisch dargestellt werden, so dass das Verfahren zur ambulanten Diagnostik herangezogen werden kann. Neben dem EGG und der Glottisposition sind eine dynamische Grundfrequenzanalyse sowie Auswertungen des EGG-Signals, wie das Öffnungsverhältnis (Open Quotient), implementiert. Erste Studien an Probanden mit dem neuen Verfahren werden vorgestellt.

• Versuchsanordnung zur Erzeugung von Stimmsignalen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  T. Fürtjes, T. Frauenrath and M. Kob
[A]

Im Bereich der Lehre ist es wünschenswert, den Interessenten anschaulich den komplexen Sachverhalt der menschlichen Stimmgenerierung näher zu bringen. Zur Vokalunterscheidung bei der Stimmbildung des Menschen ist die Vokaltrakteinstellung einer der wichtigsten Parameter um die an den Stimmlippen dynamisch generierte Grundschwingung zu verändern. Die an den Stimmlippen generierte Stimmlippenschwingung bestimmt Grundfrequenz und die Qualität der Stimme. Eine mögliche Beschreibung dieser Stimmlippenschwingung erfolgte z.B. durch A.E. Rosenberg (1970). Er liefert eine mathematische Beschreibung des Signals in Abhängigkeit von der Amplitude, der Frequenz, des Öffnungsquotienten sowie des Geschwindigkeitsquotienten.

In diesem Beitrag werden die Ergebnisse einer Studienarbeit beschreiben, deren Gegenstand es ist, diese Schwingung zu simulieren und mittels Mikrokontroller und Signalprozessor elektrisch zu erzeugen. Eine möglichst flexible Generation der Grundschwingung soll in einem Gerät PC-unabhängig erzeugt werden. Hierdurch ist eine dynamische Änderungsmöglichkeit gegeben, und die Auswirkung des Klangs wird sofort hörbar. Vor der Realisierung in Hardware wurde die Signalerzeugung mit Matlab simuliert.

In der Präsentation erfolgt eine Vorstellung der Ergebnisse, der Computersimulation und des Hardwaremodells. Die Nachbildung verschiedener Stimmsignalqualitäten (behaucht, gepresst etc.) wird demonstriert.

• Akustisches Verfahren zur Synchronisation von MRT-Geräten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  T. Frauenrath, T. Niendorf and M. Kob
[A]

Moderne Verfahren der Magnetresonanztomographie (MRT) spielen eine zentrale Rolle für die nichtinvasive Diagnostik einer großen Bandbreite klinischer Indikationen. Die MRT schneller dynamischer, biomechanischer Vorgänge, wie z.B. die Herzbewegung, die Stimmlippenschwingung, die Bewegung der Artikulationsorgange, die zu den schnellsten Vorgängen im menschlichen Körper gehören, stellt eine Herausforderung dar. Bisherige MRT-Techniken erlauben bei Anwendung optimierter 2D und 3D Techniken lediglich Bildraten von ca. 30 Hz zur Abbildung bewegter Organe.

Synchronisierungsmaßnahmen bieten eine Möglichkeit zur Steigerung der Bildrate, indem bei wiederholten Messungen desselben, periodischen Manövers eine segmentierte Abbildung des Bewegungsvorganges vorgenommen wird (CINE-Bildgebung) oder - wie bei der Stroboskopie - durch gezielten Phasenversatz ein schneller periodischer Vorgang durch Unterabtastung abgebildet werden kann. MRT-Triggermechanismen werden bereits in der Herzbildgebung eingesetzt. Dort wird die EKG-Methode zur Synchronisierung angewandt. Bedingt durch die hohen Magnetfeldstärken in einem MR-Tomographen werden elektrophysiologische Sensorsignale jedoch teilweise stark verzerrt, so dass Fehltriggerungen und Triggeraussetzer auftreten.

In diesem Beitrag wird ein Verfahren zur Triggerung auf akustisch generierte Signale des menschlichen Körpers vorgestellt. Durch einen aus Kunststoff bestehenden Schallaufnehmer wird das akustische Signal erfasst und die Druckwelle durch einen PVC-Schlauch zur nachgeschalteten Elektronik außerhalb des Magnetfeldes geführt. Als Ausgangssignal wird ein EKG-äquivalentes Signal generiert und dem MRT Gerät zur Verfügung gestellt. Änderungen in der MRT-Hardware sind nicht erforderlich, da die EKG-Option serienmäßig vorgesehen ist. Der Prototyp und seine Anwendung werden vorgestellt.

• Effiziente Verfahren zur Störgeräuschunterdrückung in Magnetresonanztomographen bei Sprachaufnahmen [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Kob, G. Behler and R. Schnitker
[A]

Die simultane Erfassung von Sprache und der Physiologie der Stimm- und Sprechorgane oder der Hirnfunktion (fMRT) aufgrund von post hoc aus dem Sprachsignal erhobenen Events im Magnetresonanztomograph ist für die Beurteilung der zeitlichen und inhaltlichen Zusammenhänge zwischen dem Stimm- / Sprachsignal und den (f)MRT-Daten von großer Bedeutung. Ein Problem bei der Aufnahme sind besonders bei 3 Tesla MRT's die während des Scans auftretenden, sehr lauten Störgeräusche, die dem Sprachsignal bei einer Aufnahme im Gerät mit vergleichbarem oder sogar höherem Schallpegel überlagert sind. Eine Besonderheit des Scannergeräuschs ist seine mit hoher Reproduzierbarkeit auftretende Periodizität über mehrere Minuten hinweg. Da das Sprachsignal diese Eigenschaft nicht aufweist, kann dieser Unterschied für eine effiziente Reduktion des Störanteils genutzt werden. In diesem Beitrag werden verschiedene Verfahren verglichen, die den Störanteil der Sprachaufnahme reduzieren sollen.

Koch, B.

• The 'Specially Monitored Track' procedure (SMT) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J. Onnich and B. Koch
[A]

In efforts to lower the amount of rail traffic noise, it is important to reduce the sound at the source of its origination.

To realize this, DB Systemtechnik at Deutsche Bahn has developed a procedure by the name of ''Specially Monitored Track'' (SMT). This procedure is based on the realisation that the condition of the running surface of rails plays a significant role in the creation of rolling noise. By grinding the running surfaces of the rails, any areas of unevenness (known as ''rail corrugations'') are eliminated.

The Federal Railway Office (EBA) officially confirmed ''Specially Monitored Track'' in 1998 as a noise reduction system with effectively -3 dB(A).

Two grinding procedures are currently approved for ''Specially Monitored Track'' and may be adopted when implementing the process. One is a system of rotating grinding discs operating with a belt grinder and the other is a milling machine operating with oscillating and static motion rubbing stones.

The SMT concept is based on the periodic acoustic monitoring of the relevant track sections by means of a sound measuring car developed especially for this purpose.

Koch, C.

• Räumliche Auflösung im Subwellenlängenbereich in einer akustischen Mikroskopanordnung mit Faserspitzensensoren [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  C. Koch
[A]

Die Ultraschallmikroskopie ermöglicht die Untersuchung und zweidimensionale Darstellung elastischer und akustischer Eigenschaften von Festkörpern. Durch die Verwendung von Frequenzen bis in den GHz-Bereich läßt sich dabei eine räumliche Auflösungen von wenigen m erreichen. Bei Materialien mit sehr hoher Absorption wie Knochen oder Holz können jedoch so hohe Frequenzen nicht eingesetzt werden, da die große Schallschwächung kein ausreichendes Meßsignal ermöglicht. Die Nutzung niedriger Frequenzen begrenzt jedoch die räumliche Auflösung. Eine Verbesserung läßt sich erreichen, wenn man, wie beim optischen Nahfeldmikroskop oder dem Rasterkraftmikroskop, einen Detektor verwendet, dessen äußere Ausdehnung kleiner als die Wellenlänge ist. Im vorliegenden Beitrag wird gezeigt, daß sich Sensoren, die die Spitze eines Lichtwellenleiters als empfindliche Fläche benutzen, für die Detektion von Schallwellen mit Subwellenlängenauflösung eignen. Dazu wurde eine Ultraschall-Mikroskopanordnung in Transmission aufgebaut, die bei einer Frequenz von 1.4 MHz (Wellenlänge 1.1 mm in Wasser) arbeitete. Für ein erstes Experiment wurde ein Spalt als Objekt verwendet, der eine minimale Breite von ca. 50 m hatte. Das optische Signal des Faserspitzensensors wurde mit einem heterodynen Interferometer detektiert. Es zeigte sich, daß die erreichbare Auflösung sehr stark vom Abstand des Sensors vom Objekt abhängt. Gleichzeitig stellte sich heraus, daß die Auflösung in der verwendeten Anordnung durch den Außendurchmesser der Faser von 125 m begrenzt war. Neben der Darstellung des Meßaufbaus und der Ergebnisse werden auch Möglichkeiten einer Verbesserung der Auflösung auf wenige m und mögliche Erweiterungen der Technik diskutiert.

• Optische Vielschichtsensoren: eine Alternative zu piezoelektrischen Ultraschallhydrophonen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  V. Wilkens and C. Koch
[A]

Optische Sensoren stellen in unterschiedlichen Anwendungsbereichen der Ultraschallmesstechnik eine wichtige Alternative zu piezoelektrischen Hydrophonen dar. Es lassen sich sehr hohe zeitliche und räumliche Auflösungen erreichen, die Sensoren sind unempfindlich gegenüber elektromagnetischer Einstreuung und sie besitzen eine hohe mechanische Zerstörschwelle, so dass auch die Messung sehr hoher Schalldruckamplituden möglich ist. In dem Beitrag werden verschiedene optische Vielschichthydrophone vorgestellt. Das Messprinzip beruht jeweils auf der elastischen Deformation eines als Mikrointerferometer wirkenden optischen Schichtsystems durch eine einfallende Schallwelle und der Detektion der erzeugten Reflexionsmodulation. Im Vergleich zu anderen interferometrischen Ultraschallmessverfahren kommen die Systeme mit einem relativ geringen apparativen Aufwand zur Bestimmung des Schalldruckverlaufs aus. Es wurden sowohl Glasfaserspitzensensoren, d. h. sehr feine Sonden, als auch ausgedehnte Empfänger, z. B. für schnelle 2-D-Scans mittels optischer Abtastung, experimentell realisiert. Die Übertragungseigenschaften der beiden Sensortypen werden anhand von beispielhaften Messergebnissen diskutiert und verglichen. Der Einfluss der Sensorgeometrie auf den Frequenzgang wird untersucht und es wird ein Konzept zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften der Fasersensoren vorgestellt, bei dem die Glasfaser in eine Kapillare eingebettet ist. Auf diese Weise lässt sich der Einfluss von akustischen Randbeugungseffekten und Resonanzen an der Sensorspitze verändern. Die optischen Vielschichthydrophone sind in weiten Frequenz- und Amplitudenbereichen einsetzbar, z. B. zur Charakterisierung von Ultraschallwandlern und Lithotripter Stosswellen, zur Detektion kavitationserzeugter Stosswellen, in bildgebenden Verfahren wie der Ultraschalltransmissionsmikroskopie und in Anwendungen des technischen Ultraschalls zur Überwachung der eingesetzten Schallfelder.

• Übertragungseigenschaften optischer Interferenzschichthydrophone [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  V. Wilkens, W. Weise, W. Molkenstruck and C. Koch
[A]

Optische Sensorik kann vorteilhaft zur zeitlich und räumlich hochauflösenden Messung von Ultraschallfeldern eingesetzt werden und stellt damit eine wichtige Alternative zu piezo-elektrischen Hydrophonen dar. So wurden Messsysteme entwickelt, die als Sensorelement dielektrische optische Interferenzschichtsysteme verwenden. Das Messprinzip beruht auf der elastischen Deformation des als Mikrointerferometer wirkenden Schichtsystems durch eine einfallende Schallwelle und der Detektion der erzeugten optischen Reflexionsgradmodulation. Es wurden sowohl Glasfaserspitzensensoren, d. h. sehr feine Sonden, als auch ausgedehnte Empfänger, z. B. für schnelle 2-D-Scans mittels optischer Abtastung, experimentell realisiert. In dem Beitrag werden experimentelle und theoretische Untersuchungen zum frequenz- abhängigen Übertragungsverhalten der verschiedenen Interferenzschichthydrophone vorgestellt. Mithilfe eines primären optischen Kalibrierverfahrens wurden die Übertragungs- funktionen im Frequenzbereich von 5 bis 50 MHz experimentell bestimmt. Im Fall der Glasfaserspitzensensoren ergibt sich durch den Einfluss von Randbeugungs- und Resonanzeffekten an der Faserspitze eine starke Frequenzabhängigkeit. Durch den Einsatz von Finite-Elemente-Methoden wurden die Wechselwirkungseffekte zwischen Schallfeld und Empfänger theoretisch analysiert. Simulationen im Zeitbereich liefern die Impulsantwort- funktion des Sensors. Alle erwarteten Effekte, wie Randbeugung, Festkörperrandwellen und resonante Schwingungen der Faserspitze können in den Simulationsergebnissen identifiziert und deren Einfluss auf das Übertragungsverhalten untersucht werden. Der Vergleich der durch Fouriertransformation aus der theoretischen Impulsantwortfunktion erhaltenen Übertragungs- funktion mit der experimentell bestimmten zeigt im Rahmen der Unsicherheiten eine gute Übereinstimmung. Die ermittelte Übertragungsfunktion des faseroptischen Interferenzschichthydrophons kann auf sehr effektive Weise zur Messwertkorrektur eingesetzt werden. Dies ermöglicht die wahrheitsgetreue Bestimmung des zeitlichen Schalldruckverlaufs in vielen Anwendungsfeldern des Sensors.

• Charakterisierung eines Ultraschallskalpells: Akustische Leistung in Wasser und Temperaturerhöhung in Gewebe [DAGA 2002 (Bochum)]
  C. Koch, T. Friedrich, U. Eichfeld and N. Stolle
[A]

Ultraschallskalpelle ermöglichen neben minimal invasiver Präparation von Gewebe eine blutungsfreie Durchtrennung von Gefäßen. Die Wirkungsweise beruht auf einer Metallklinge, die von einem Hochleistungsultraschallwandler in longitudinaler Richtung zu Schwingungen angeregt wird. An der Grenzfläche zwischen Klinge und Gewebe treten bei der Anwendung lokal sehr hohe Temperaturen auf, die zu einer Koagulation des Gewebes und zum Verschluss von Gefäßen führen. Gleichzeitig wird allerdings Ultraschall in den Körper des Patienten eingekoppelt, der zu empfindlichen Körperteilen, wie dem Ohr weitergeleitet werden kann. Für eine Einschätzung der Wirkung dieser Schallwellen ist die Messung der akustischen Ausgangsgrößen in Wasser notwendig. Dazu wurde eine Hydrophonmessung in einem 1,5 m großen Tank durchgeführt, wobei sich herausstellte, dass nur für kleine Klingen bei niedrigen Leistungsstufen ein sinnvoller Wert bis ca. 10 W ermittelt werden konnte. In allen anderen Fällen führte Kavitation oder Verdampfung des Wassers an der Klingenoberfläche zu einer Verfälschung der Leistungswerte wobei Werte mit und ohne Kavitation um bis zu einen Faktor von fünf differierten. Die während des Schneidens entstehende Wärme führt auch im benachbarten, unbeteiligten Gewebe zu erhöhten Temperaturen. Um einschätzen zu können, wie groß der einzuhaltende Abstand zu Gefäßen oder Organen sein muss, wurde mit neu entwickelten Temperatursensoren die Temperaturerhöhung in Lungengewebe gemessen. Dabei wurde sowohl in vitro als auch innerhalb eines Tierexperiments in vivo in verschiedenen Abständen zur Klinge und in unterschiedlichen Anwendungssituationen gemessen. Die Auswertung der Messwerte und der Vergleich mit histologischen Untersuchungen ermöglichte es, die Schädigung bzw. Gefährdung des Gewebes quantitativ zu beschreiben und die Ausdehnung der gefährdeten Umgebung festzulegen.

• Eigenschaften und hoch auflösende Anwendungen interferenz-optischer Hydrophone [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Klann and C. Koch
[A]

Interferenzoptische Hydrophone erlauben die hochgenaue Messung von Ultraschall-Feldgrößen in Wasser. An der PTB wurde ein Messsystem entwickelt, das die schalldruckabhängige Reflexionsänderung an einem optischen Vielschichtsystem auswertet. Das empfindliche Element ist ein Mikro-Fabry-Perot-Interferometer aus harten dielektrischen Schichten, die auf einer Glasfaserspitze oder einem ausgedehnten planen Glassubstrat aufgebracht sind. Insbesondere das beschichtete Substrat hat sich aufgrund seiner über einen weiten Frequenzbereich konstanten Übertragungsfunktion als Referenzsystem zur Sekundärkalibrierung von Hydrophonen und Glasfasersensoren geeignet erwiesen. Zur Zeit werden Vielschichtsysteme aus alternierend hoch brechendem NbO und niedrig brechendem SiO verwendet; die Konfiguration entspricht einem optischen Schmalbandfilter und weist ein schalldruckabhängiges Interferenzmaximum bei etwa 680 nm auf. Die Druckempfindlichkeit hängt von den elastischen und elastooptischen Eigenschaften der Schichtmaterialien ab. Es wurde der Elastizitätsmodul verschiedener hoch brechender Materialien über die Auswertung der Dispersion von Oberflächenwellen sowie durch Eindruck-Messungen mit einem Nanoindenter ermittelt. Durch Vergleich der Ergebnisse aus diesen Verfahren sind weitere Materialkonstanten wie Dichte und Poissonzahl zugänglich. Die Konsequenzen bzgl. der Empfindlichkeit von Systemen mit diesen Materialien werden unter Optimierungsgesichtspunkten dargestellt. Es wurden Messungen mit verschieden beschichteten Glasfaserspitzen sowie mit Plansubstraten durchgeführt. Die beschichteten Plansubstrate ermöglichen die zweidimensionale Erfassung eines Schallfeldes, indem die Reflexionsänderung eines normal oder schräg einfallenden Laserstrahl ausgewertet wird. Erste dreidimensionale Messungen an Schallfeldern fokussierender Breitband-Schallwandler im Puls- bzw. Dauerschallbetrieb belegen eine hohe Auflösung im Raum- sowie Frequenzbereich, die mit herkömmlichen Membran- oder Nadelhydrophonen nur schwer zu erreichen ist.

• Wieviel Schallenergie übertragen Ultraschallchirurgiegeräte mit metallischer Klinge in das Gewebe? [DAGA 2003 (Aachen)]
  C. Koch, V. Wilkens, S. Kaskel-Paul and H. Höh
[A]

Ultraschallchirurgiegeräte mit metallischer Klinge werden in nahezu allen Gebieten der Chirurgie angewandt. Dabei wird eine Klinge durch einen Ultraschallwandler zu Schwingungen angeregt, die im direkten Kontakt mit dem Gewebe Durchtrennung, Abtragung oder Koagulation hervorruft. Bisher fehlen jedoch gut begründete Modelle der Beschreibung der Wechselwirkung zwischen Klinge und Gewebe. Daraus resultiert, dass über die Schädigungswirkung auf unbeteiligtes Gewebe bzw. andere Körperteile durch die entstehende Wärme und die Schallemission bisher wenig bekannt ist. Infolge des direkten Kontaktes zwischen Klinge und Gewebe wird Ultraschall in den Körper eingekoppelt. Um mögliche Wirkungen einschätzen zu können, muss das Schallfeld im Körper gemessen werden. Da dies nur sehr schwer durchführbar ist, wurden zunächst Messungen in Wasser durchgeführt, wobei zwei verschiedene Systeme, ein Ultraschallskalpell und ein Phakoemulsifikationsgerät untersucht wurden. Beide Geräte emittierten Schallfelder sehr unterschiedlicher Intensität und Feldstruktur, die jedoch sehr stark von der erzeugten Kavitation abhingen. Um den Einfluss der Kavitation näher bestimmen zu können, wurden Messungen mit zusätzlicher Spülung und in einer hochviskosen Flüssigkeit durchgeführt. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich Kavitationsblasen nicht vermeiden lassen und der Effekt der Kavitation in eine Beurteilung des Schädigungspotentials geeignet einbezogen werden muss. Bei der Anwendung von Ultraschallchirurgiegeräten mit metallischer Klinge treten lokal sehr hohe Temperaturen auf. Um zu klären, inwieweit die Absorption von akustischer Energie im Gewebe zur Erhitzung beiträgt, wurde dieser Vorgang in Relation zu mehreren anderen Prozessen, wie Reibung und Strömungsverluste gesetzt. Dabei konnte gezeigt werden, dass Ultraschallabsorption eine untergeordnete Rolle bei der Erwärmung des Gewebes spielt.

• Heterodyne and Time-gated Time-delay Spectrometry for Amplitude and Phase Calibration of Hydrophones up to 50 MHz
  C. Koch and V. Wilkens
[A]

To date, primary and secondary hydrophone calibration techniques provide the amplitude of the hydrophone sensitivity of internal standards or for a calibration service. In many applications precise and reliable measurements are, however, impeded by the non-ideal transfer characteristic of the hydrophone, and deconvolution procedures are necessary for data correction, which requires the complex sensitivity of the hydrophone being determined.

Two methods based on the principles of time-delay spectrometry (TDS) are presented providing the complex hydrophone sensitivity up to 50 MHz. In the first technique heterodyning is used to ensure a fixed phase relation between transmitting and receiving voltage at the ports of a network analyser. The second method separates unwanted signals from the measurement information in the time domain using a fast-Fourier transform (FFT).

To show the performance of the methods, several hydrophones of membrane and needle type were investigated in different frequency ranges. The two reference hydrophones used were calibrated before by a primary interferometry-based calibration technique yielding the amplitude of the sensitivity. As a phase standard an optical multilayer hydrophone was successfully employed showing an extremely flat amplitude and phase response. Thus, absolute amplitude and phase values are obtained from the TDS-technique in a wide frequency range. To validate the new method, results were compared with those of interferometric calibration, of a pulse calibration technique recently developed for hydrophones with small diameters and optical techniques, and of a hydrophone model. The agreement is excellent in most cases and the data provide a basis for deconvolution correction procedures.

• Broadband Amplitude and Phase Calibration of Hydrophones and Impulse Deconvolution within Diagnostic Ultrasound Exposimetry [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  V. Wilkens and C. Koch
[A]

Reliable measurement of ultrasonic pressure fields requires hydrophones calibrated in a broad frequency range. A secondary hydrophone calibration technique using an optical multilayer hydrophone as the reference is described. The optical hydrophone offers high lateral resolution and a constant frequency response in a remarkably broad frequency range (1 - 75 MHz). By measurement of broadband ultrasound pulses with the optical hydrophone, and in a second step with the hydrophone to be calibrated, the complex-valued frequency response is obtained in a very fast, simple, and efficient way in a broad frequency range with high frequency resolution. The technique is applied to calibrate both a piezoelectric membrane and a needle-type hydrophone. The calibration data obtained can be applied to significantly improve hydrophone measurement results. This is demonstrated by exposure measurements on a typical diagnostic ultrasound machine. The standard pulse parameters such as positive peak pressure p+ and rarefactional peak pressure p- obtained by the commonly applied evaluation method using the voltage to pressure transfer factor at the acoustic working frequency M(fawf) are compared with those obtained by pulse deconvolution using the complete broadband complex-valued transfer function M(f). The membrane hydrophone is shown to systematically overestimate p+, underestimate p-, and overestimate the pulse intensity integral PII if no broadband conversion is applied. Using a deficient needle-type hydrophone all pulse parameters were dramatically overestimated due to strong variations of the frequency response, but the results could be improved to a large extent using the broadband conversion method made possible by the pulse calibration data.

• Measuring Spatial Cross Sections of Ultrasonic Pressure Fields by Fast Optical Means [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Klann and C. Koch
[A]

The measurement of spatial cross sections of ultrasonic pressure distributions is an essential element of exposimetry of ultrasonic medical equipment. An optical technique is presented that allows the two-dimensional determination of ultrasonic pressure. A dielectric optical multilayer coating on a 25 mm diameter glass substrate forming a micro Fabry-Perot interferometer is used as ultrasound probe. The beam of a stabilized laser diode with suitable wavelength is focussed on the probe. By detecting the change in reflectivity of the coating induced by the incident ultrasound, the pressure waveform can be determined. For two-dimensional acquisition, the laser beam is scanned across the area of interest by a micro mechanical engineered scanning mirror that is capable of independently deflecting the laser beam in two perpendicular axes. This serial detection scheme allows the measurement of repeating ultrasonic waveforms such as pulses at several hundred spatial points on the probe with a good signal to noise ratio. In an alternative approach incorporating the parallel processing capabilities of a CCD chip, the probe is illuminated by a large-diameter collimated beam of a pulsed laser diode that emits pulses with a width of about 15 ns, much shorter than the ultrasound period. The pressure distribution at a particular moment is derived from the captured reflectivity distribution. By delaying the laser pulse with respect to the ultrasonic pulse, the complete pulse waveform can be acquired with high spatial resolution. Measurement results on ultrasound fields from plain and focussing transducers obtained by these two different approaches are presented and individual advantages and drawbacks are discussed.

• Untersuchung der räumlichen Verteilung von Schallfeldparametern in Ultraschall-Reinigungsbädern unter dem Einfluss von Kavitation [DAGA 2005 (München)]
  K.-V. Jenderka and C. Koch
[A]

Ultraschallreinigungsbäder aller Größen - passend für mikromechanische Bauteile bis hin zu großvolumigen Maschinenteilen - finden breiten Einsatz in Labor und Industrie. Trotz der weiten Verbreitung existieren bisher keine allgemein anerkannten Prinzipien und objektive Kriterien für die Wahl der Betriebsparameter. Die Optimierung der Einstellungen im Anwendungsfall erfolgt empirisch und oft sind optimale Ausbeute und Reproduzierbarkeit nicht gewährleistet.

Als eine Möglichkeit der objektiven Prozessbeschreibung bietet sich die Charakterisierung des Schallfeldes im Reinigungsbad an, das die Ursache der Kavitationsprozesse darstellt. Eine solche Schallfeldmessung ist im betrachteten Frequenzbereich jedoch mit vielen Schwierigkeiten verbunden, da die meisten Sensoren sehr groß sind und das Schallfeld stören, ungenügende Genauigkeit aufweisen oder von den Kavitationsblasen zerstört werden.

Vorgestellt werden Messsysteme auf der Basis optischer Faserenden und piezoelektrischer Hydrophone, die den gestellten Genauigkeitsanforderungen gerecht werden und ausreichend widerstandsfähig gegenüber Ultraschallfeldern hoher Leistung und Kavitation sind. In vergleichenden Experimenten wurden in verschiedenen Reinigungsbädern Schallfeldparameter wie positiver und negativer Spitzendruck, die Amplitude von Grund- und Oberwellen sowie Subharmonischen, die mittlere Energiedichte und die spektrale Dichte in verschiedenen Frequenzbereichen ortsabhängig bestimmt. Die Übertragungseigenschaften der eingesetzten Messsysteme wurden im relevanten Frequenzbereich von 20 bis 200 kHz durch Referenzmessung unter angenäherten Freifeldbedingungen kalibriert.

Es zeigten sich deutliche Unterschiede in der Schallfeldstruktur und den spektralen Schallfeldeigenschaften zwischen verschiedene Bauformen, Wandleranordnungen und - anregungen. Die Ergebnisse werden in Hinsicht auf eine Optimierung der Reinigungswirkung diskutiert.

• Hydrophone und ihre Kalibrierung für die Messung von Ultraschall in Flüssigkeiten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  C. Koch
[A]

Bei der Bestimmung der Ultraschallfeldgrößen in Wasser spielen Hydrophone eine entscheidende Rolle. Sie liefern ein Drucksignal mit hoher Empfindlichkeit und ermöglichen eine Messung mit räumlicher Auflösung. So erfordern die Normen z. B. zahlreiche Hydrohonmessungen bei der Deklaration der Ausgangsgrößen von therapeutischen und diagnostischen medizinischen Ultraschallgeräten, um z. B. Unregelmäßigkeiten im Feld oder ''hot spots'' zu vermeiden.

Da die Ausgangssignale in allen bisherigen physikalischen Konzepten für Hydrophone eine starke Abhängigkeit von Materialparametern oder Langzeitschwankungen beobachtet wurden, ist eine regelmäßige Kalibrierung für verlässliche Messergebnisse unabdingbar. Gleichzeitig erfolgt mit kalibrierten Hydrophonen die Weitergabe der Schalldruckeinheit 1 Pa im Ultraschall. Zur Darstellung der Einheit unterhält die Physikalisch-Technische Bundesanstalt einen interferometrischen Messplatz, der 1 Pa auf die SI-Einheit 1 m zurückführt. Wegen des hohen Aufwands wird die Weitergabe jedoch über sekundäre Verfahren wie die Time-delay Spectrometry (TDS) oder Impulstechniken realisiert. Interessante Alternativen bieten interferenzoptische Sensoren, die mit extrem breitbandigen Übertragungseigenschaften aufwarten und als Normal für die Phase der Empfindlichkeit eingesetzt werden.

Im Vortrag werden sowohl verschiedene Hydrophone als auch die notwendigen Techniken zur Kalibrierung und Weitergabe der Einheit vorgestellt. Es wird auf normative Anforderungen ebenso eingegangen wie zukünftige Entwicklungen diskutiert.

• Vergleich zwischen spektralen Schallfeldparametern und der Erosionswirkung in kavitierenden Feldern [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  K.-V. Jenderka and C. Koch
[A]

Der Leistungsultraschall ist heute aus den vielfältigen Anwendungen zur Reinigung der unterschiedlichsten Bauteile nicht mehr wegzudenken. Trotz des ständig wachsenden Einsatzes ist der Nutzer auf eine empirische Einstellung und Optimierung der Betriebsparameter angewiesen, da keine allgemeingültigen Kriterien zur Beschreibung der Prozesse existieren. Die messtechnische Erfassung des Schallfeldes als Ursache der Kavitationsvorgänge und damit der gewünschten Wirkung bietet die Möglichkeit zur Beschreibung der ablaufenden Prozesse. Die Problematik besteht dabei in der Wahl geeigneter Sensoren, die einerseits den Kavitationsvorgängen widerstehen können und andererseits klein genug sind um das Schallfeld nicht zu stören. Dabei sollte die Bandbreite so ausgelegt sein, dass sowohl Fundamentalfrequenz und Kavitationsrauschen erfasst werden können. Mit Hilfe von optischen Sensoren und piezoelektrischen Hydrophonen wurde die räumliche Verteilung spektraler Schallfeldparameter in Ultraschallreinigungsbädern unter verschiedenen Versuchbedingungen gemessen. Zum Vergleich mit der Erosionswirkung war ein Verfahren zur quantitativen Erfassung notwendig. Dazu wurde eine klassische Methode, beruhend auf der Perforation von Aluminiumfolie, wesentlich erweitert. Mit Hilfe von Bildverarbeitungstechniken werden Perforationen und Einbuchtungen detektiert und als räumliche Dichterverteilung der Erosionswirkung quantifiziert. Damit ist es möglich Schallfeldparameter wie positiver und negativer Spitzendruck, die Amplitude von Grund- und Oberwellen, Sub- und Ultraharmonischen sowie die Rauschenergie in verschiedenen Frequenzbändern mit der Erosionswirkung in korrespondierenden Ebenen zu korrelieren. Im Ergebnis konnten charakteristische Schallfeldstrukturen unter verschiedenen Bedingungen reproduzierbar nachgewiesen werden. Die Ergebnisse werden in Hinsicht der Eignung einzelner Parameter für die Beschreibung der Reinigungswirkung diskutiert.

• Lokale Konzentration von akustischen Kavitationsanzeigern in technischen Ultraschallfeldern [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  C. Koch, P. Pätzold and K.-V. Jenderka
[A]

Bei der quantitativen Analyse von technischen Ultraschallprozessen z. B. für die Reinigung oder Sonochemie spielen Schallfeldmessungen und die Bestimmung spektraler Parameter wie Subharmonische und Kavitationsrauschen eine wesentliche Rolle. Bei der räumlich aufgelösten Untersuchung von Feldern in Reinigungsbädern zeigte sich eine extrem starke Lokalisierung aller Parameter, die sich z. B. in einer detailreichen Wiedergabe von Stehwellenstrukturen bei Harmonischen oder breitbandigem Rauschen zeigte. Die daraus resultierende - unerwartete - Schlussfolgerung, dass dann akustische Kavitationsparameter sehr stark lokalisiert sind und eine einfache Schallfeldmessung sehr aussagekräftig über die räumliche Verteilung der Kavitationsaktivität ist, wurde genauer untersucht. Dazu wurden zwei vollkommen baugleiche, sehr robuste Hydrophone hergestellt und kalibriert, die im Schallfeld verschiedener Hochleistungswandler genau gegenüber positioniert wurden. Ein Oszilloskop detektierte danach die zeitlichen Verläufe der beiden Hydrophonsignale in Abhängigkeit vom Abstand der Hydrophone zueinander. Unter Auswertung der Kreuzspektren wurde die Kohärenz als Maß für die Korrelation der gemessenen Signale bestimmt. Es zeigte sich, dass die Korrelation sehr stark und schnell mit zunehmendem Abstand abfiel.

Damit konnte gezeigt werden, dass Schallfeldgrößen in kavitierenden Feldern räumlich sehr begrenzt sind. Hydrophonmessungen liefern korrekte Ergebnisse und können ohne weitere Hilfsmittel zur Einschätzung der lokalen Kavitationsaktivität eingesetzt werden.

• Messung von Schallfeldern in kavitierenden Medien [DAGA 2008 (Dresden)]
  C. Koch, K.-V. Jenderka and C. Kling
[A]

Kavitation wird in vielen technischen und medizinischen Bereichen zu den verschiedensten Zwecken - von Reinigung über Emulgierung bis hin zu gesteuerter Gewebeerwärmung - eingesetzt. Trotz der sehr erfolgreichen Nutzung bereitet die quantitative Beschreibung der stochastischen Prozesse große Schwierigkeiten, die insbesondere Wiederholbarkeit, Optimierung oder das Qualitätsmanagement in der Prodution erschweren.

Als eine Möglichkeit der objektiven Prozessbeschreibung bietet sich die Messung des Schallfeldes an, das ja die Ursache der Kavitationsprozesse darstellt. Eine solche Schallfeldmessung ist im betrachteten Frequenzbereich jedoch mit vielen Schwierigkeiten verbunden, da die meisten Sensoren sehr groß sind und das Schallfeld stören, ungenügende Genauigkeit aufweisen oder von den Kavitationsblasen zerstört werden.

Im Vortrag werden verschiedene Messsysteme auf der Basis optischer Faserenden und piezoelektrischer Hydrophone vorgestellt, die den Anforderungen einer Messung in kavitierenden Feldern hinsichtlich Genauigkeit und Widerstandsfähigkeit weitgehend gerecht werden. Es wird disktiert, wie verschiedene Schallfeldparameter, z. B. positiver und negativer Spitzendruck, die Amplitude von Grund- und Oberwellen sowie Subharmonischen oder das Kavitationsrauschen für eine Prozessbeschreibung genutzt werden können und welche Faktoren die Genauigkeit und Verlässlichkeit der Messung begrenzen. Eine Weiterführung der lokalen Schallfeldmessung ergibt sich aus der Messung an verschiedenen Orten und der Bestimmung der Korrelationen zwischen den jeweiligen zeitlichen Druckverläufen.

Koch, F.

• Konzepte zur Verbesserung der Geräuschqualität von Dieselfahrzeugen [DAGA 2003 (Aachen)]
  D. Patsouras, K. Pfaffelhuber, C. Patsouras and F. Koch
[A]

Basierend auf experimentellen psyschoakustischen Untersuchungen bei Fahrzeugen der oberen Mittelklasse werden neue Bauteilkonzepte vorgestellt und diskutiert, mit welchen die Geräuschqualität des Dieselstandgeräusches dem Niveau von ottomotorisierten Fahrzeugen angenähert werden kann.

Koch, J.-R.

• Continuous evaluation of noise comfort in a bus
  E. Parizet, N. Hamzaoui, L. Segaud and J.-R. Koch
[A]

The goal of this study was to use the 'continuous analog category scale' method for the evaluation of comfort in a bus. A long recording (162 s) was realised in a bus driving in a typical way (including acceleration and coast-down, opening and closing of doors, etc.). A modified version of that recording was created by digitally modifying some particular events. About fifty listeners continuously evaluated the auditory comfort of these two sequences, by moving a cursor sliding along a categorical scale; they also evaluated the overall comfort of each sequence. When considering the overall comfort evaluation, the panel could be divided in three groups (listeners who preferred the modified sound, those who preferred the original one and those who evaluated the two stimuli as equally comfortable). The continuous evaluations averaged over these three groups were different, which can be an indication that listeners really evaluated comfort and not loudness. Nevertheless, instantaneous evaluation was less accurate than the overall one, which indicates that more work is needed to improve the method.

Koch, M.

• Sound- und Mustererkennung unter Nutzung von Spracherkennungs-Technologien [DAGA 2003 (Aachen)]
  D. Hirschfeld, R. Hoffmann, P. Holstein and M. Koch
[A]

Für vielfältige Klassifikations- und Diagnoseaufgaben (Qualitätskontrolle von Bremsbelägen, Überwachungsaufgaben z.B. Detektion von Störzuständen in Getrieben, Sound-Design technischer Geräte und Kfz, usw.) werden heutzutage akustische Signale eingesetzt. Die eigentliche Aufgabe der Klassifikation ist jedoch zumeist noch an menschliche Experten gebunden, die mit langjähriger Erfahrung die zu beobachtenden Signale auditiv bewerten und daraus auf den Systemzustand schließen können. Aus akustischer Sicht ist das menschliche Gehör jedoch keineswegs optimal an solche Aufgaben angepaßt, da es nur Signalkomponenten im Bereich des Hörschalles erfassen kann, und bezüglich der Frequenzauflösung und der zeitlichen Auflösung beschränkt ist. Technische Systeme sind für solche Klassifikationsaufgaben sehr gut geeignet, da sie hinsichtlich der Merkmalsdetektion beliebig genau an das Problem angepaßt werden können, reproduzierbare Ergebnisse liefern und keine Ermüdungserscheinungen aufweisen. Unter bestimmten Bedingungen ist eine objektivierte Klassifizierung und Erkennung auch unter akustisch rauhen Bedingungen von großer praktischer Relevanz. Die Sprach- und Mustererkennung stellt Standard-Algorithmen für die Objektbeschreibung und Klassifikation zeitlich veränderlicher akustischer und optischer Muster zur Verfügung, aus denen je nach Schwierigkeitsgrad der Klassifikationsaufgabe (Merkmalsgewinnung, Musterstruktur, geforderte Robustheit) die geeignetsten zusammengestellt werden können. Der Beitrag beschreibt anhand von Beispielen (Vogelstimmen-Erkennung, Klassifikation von Bremsgeräuschen) die erfolgreiche Anwendung von Spracherkennungsverfahren zur Klassifikation akustischer Signale.

• MEMS Packaging - Technological Solutions for a Si-Microphone [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  K. Becker, M. Koch, T. Braun, V. Bader, P. Meier, E. Jung, R. Aschenbrenner and H. Reichl
[A]

Micro Systems and Micro Devices play an important role in today's high tech products. They are used as acceleration sensors for airbag control, as piezo actuators for high resolution print heads, as micro pumps for high precision chemical/medical dispensers or as silicon microphones for smallest hearing aid applica-tions. In order to facilitate the use of such fragile devices, packaging of these structures is on major issue. Due to the cost and yield issues associated with this process step, significant evolution on top of the mi-croelectronic packaging techniques is required. MEMS packaging fulfils a crucial role within the function of the MEMS device. Besides the electrical inter-connection, the package provides mechanical protection, media separation or coupling (e.g. pressure), signal conditioning, etc., it must enable the resulting package to be manufactured and assembled at low cost. Also, high reliability requirements even under harsh conditions (e.g. oil sink with extreme tempera-ture differences and aggressive ambient) must be fulfilled in order to be accepted in the market for high tech solutions. Within the project InFON a packaging technology for stress sensitive MEMS devices has been developed, that allows the cost effective packaging of a silicon microphone. The development of the packaging tech-nology is described in detail from concept development and material selection to manufacturing process development and reliability characterization.

• Am Brunnen vor dem Dome - Eine Untersuchung zur Klangwirkung eines Brunnens auf einem öffentlichen Platz. Akustikökologie und Akustikdesign in der Stadtplanung [DAGA 2005 (München)]
  M. Koch
[A]

Bezogen auf Anforderungen an ein zukünftiges 'urban acousticdesign' im Bereich der Stadtplanung geht es hier exemplarisch um: die Differenzierung der urbanen Klanglandschaft, die Schaffung vom 'Oasen der Ruhe', sowie die Einbindung und Stärkung von Naturgeräuschen in den städtischen Klangalltag. Ausgehend von diesen Anforderungen wird die Wirkung eines Brunnengeräuschs auf die Aufenthaltsqualität eines öffentlichen Platzes untersucht: Stellen Brunnen ein geeignetes Mittel dar, um die klangliche Situation öffentlicher Plätze entsprechend der oben genannten Kriterien zu verbessern? Und wenn ja unter welchen Bedingungen? Zu diesem Zweck wurde ein Untersuchungsansatz entwickelt der versucht durch die Kombination von Messung, Beobachtung, Beschreibung und Befragung verschiedene Dimensionen der Klangwirkung zu erfassen. Aufgrund dieser mehrdimensionalen Vorgehensweise wird hier als Beispiel und Experiment aufgezeigt und erprobt, wie komplexe Klangwirkungen im städtebaulichen Kontext erfasst und bewertet werden können. Perspektivisch wird hier zunächst ein erster Schritt zur Entwicklung einer differenzierten Palette akustischer Gestaltungselemente vorgestellt, die die Eigenheiten und Funktionen verschiedener städtebaulicher Räume klanglich unterstützen können.

• Einfluß des Zustandes des Absorbermaterials auf Lärmminderung und Verbesserung der Geräuschqualität durch Kapselung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  D. Schulz, K. Künzel, T. Behr, C. Steiger and M. Koch
[A]

Zur Lärmminderung von Maschinen und Anlagen ist im Rahmen eines Projektes eine Kapsel unter Verwendung des Absorbermaterials REAPOR entwickelt und getestet worden. Für verschiedene Maschinengeräusche wurden neben Pegelminderungen von ca. 20 - 30 dB(A) auch deutliche Veränderungen psychoakustischer Messgrößen wie Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit und Tonalität festgestellt. Das Ausmaß dieser Veränderungen hängt maßgeblich vom Zusammenspiel des Spektrums des Geräusches mit dem frequenzabhängigen Absorptionsgrad des Absorbermaterials im Kapselinneren ab. Im Zusammenhang mit dem Praxiseinsatz dieser Kapseln (z.B. bei Gebläsen auf Kläranlagen) trat u.a. die Frage auf, ob und wie sich der Absorptionsgrad von REAPOR im Vergleich zu anderen bisher verwendeten Materialien bei Verunreinigungen durch Wasser oder Öl ändert. Dabei ist von besonderem Interesse, ob solche Veränderungen reversibel oder irreversibel sind.

Koch, P.

• Partikelmodellierung verschiedener Kavitationsblasenstrukturen [DAGA 2002 (Bochum)]
  P. Koch, R. Mettin and W. Lauterborn
[A]

Bei starker Beschallung von Fluessigkeiten auftretende Kavitationsblasenstrukturen werden mithilfe eines Partikelansatzes modelliert. Als Ausgangsdaten dienen Aufnahmen, die mit Hochgeschwindigkeits-Stereotechniken gewonnen wurden. Zur Beschreibung der Wechselwirkung der Blasen untereinander und der Blasen mit dem Schallfeld werden nichtlineare Blasenschwingungen angenommen. Charakteristische Eigenschaften der experimentellen Beobachtungen lassen sich gut reproduzieren.

• Quantitative Bewertung von Partikelmodellierungen akustischer Kavitation [DAGA 2003 (Aachen)]
  P. Koch, R. Mettin, J. Appel and W. Lauterborn
[A]

Die bei starker Beschallung von Flüssigkeiten auftretenden Kavitationsblasenstrukturen werden mit Hilfe eines Partikelansatzes modelliert. Als Ausgangsdaten dienen stereoskopische Hochgeschwindigkeitsaufnahmen. Vorgestellt werden quantitative Vergleiche zwischen den Aufnahmen und der Simulation. Die Bewertung unterschiedlicher Modellierungen führt zu verbesserten numerischen Beschreibungen.

• Versuch einer Energiebilanz für ein Ultraschallbad unter Berücksichtigung ultraschallinduzierter Kavitation in Wasser [DAGA 2003 (Aachen)]
  R. Sobotta, C. Jung, P. Koch, D. Krefting, W. Lauterborn and R. Mettin
[A]

Es ist bekannt, dass Hersteller von Ultraschallgeräten (US-Geräten) ihre US-Wannen kleineren Füllvolumens (1-10 Liter) mit wesentlich höheren volumenbezogenen US-Leistungsdichten ausgedrückt in Watt/Liter ausstatten als US-Wannen mit großem Füllvolumen. Diese volumenbezogene US-Leistungsdichte wird auch - in Übereinstimmung mit der Erfahrung aus der Reinigungspraxis - als wichtiger US-Geräteparameter beworben. Folgende volumen- und zeitbezogenen Energieverbrauchsmechanismen der in ein befülltes US-Bad eingebrachten US-Energie werden anhand von Modellrechnungen diskutiert: - Entstehung und Wachstum sowie - Vernichtung (Stoßwellen, Implosion) von Blasen, - Schwingungen von Blasen, - Andere Dämpfungsmechanismen. Der Umwandlungsgrad von in das US-Bad eingebrachter US-Leistung in reinigungswirksame Kavitation (L. D. Rozenberg, 1970) wird diskutiert. Die Messergebnisse für - den relativen Schalldruckpegel der Subharmonischen und - den Pegel der anregenden US-Frequenz in Abhängigkeit von der eingebrachten US-Leistung werden vorgestellt. Der Anteil der über US-Wandler eingebrachten US-Wirkleistung wird mittels kaloriemetrischer Messung bestimmt. Diese Ergebnisse werden in die Diskussion einer volumenbezogenen US-Leistungsdichte als möglichem US-Geräteparameter einbezogen.

• On the Classification of Cavitation Bubble Structures
  R. Mettin, D. Krefting, T. Tervo, P. Koch and W. Lauterborn
[A]

It has recently been recognized that the appearance of acoustic cavitation can be classified into several prototypes of bubble structures. We report on new results and characterization of such structures. Experimental methods comprise high-speed cinematography and recording of acoustic emissions. Properties of different bubble patterns are discussed, in particular with respect to ultrasonic cleaning and surface erosion. Furthermore, the controllability of bubble structures by external means is investigated.

• Simulation of Cavitation Bubbles in Travelling Acoustic Waves [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P. Koch, R. Mettin and W. Lauterborn
[A]

A particle model is employed to simulate bubble tracks in a travelling acoustic wave. The primary Bjerknes force is rewritten for the general case of spatially varying phase of the pressure, leading to a force term related to the phase gradient. Other features of the particle model include rectified diffusion, bubble merging and splitting. We compare experimental observations of bubble structures below a sonotrode of large diameter to simulation results. In this experiment, a high contribution of travelling waves is found at elevated sound intensity, leading to a large acoustic pressure onto the bubbles away from the emitter surface. The observations are reproduced fairly by the model, if certain assumptions on the bubble sources are made.

• Interaction model of sound field and cavitation bubbles
  R. Mettin, P. Koch and W. Lauterborn
[A]

Acoustic cavitation bubbles emerge, oscillate and translate according to the pressure distribution given by the ultrasonic field. Reversely, the bubble distribution is changing the properties of the medium and influences the sound wave propagation. Our approach to model this complex interaction consists of two steps which are applied iteratively: first, the pressure distribution is calculated on the basis of a linearized Wijngaarden model. For this task, a fixed continuous bubble density function in space is used, and an FEM tool is applied to solve the modified wave equation. Second, the nucleation, translation, rectified diffusion and merging/splitting of cavitation bubbles is simulated by a particle model approach. This is done for a fixed pressure field which is the result of step one and which is transfered to the particle model. The interface between step two and step one is the conversion of the final bubble distribution, which is discrete in space, into a continuous one. Then the FEM step is applied once more, and so on. Results of this hybrid model are compared to cavitation bubble structure formations seen in experiments. In particular, low frequency fluctuations of streamer structures in an ultrasonic bath and the bubble distribution in front of a sonotrode emitter are addressed by the simulations.

• Modellierung der Translation akustischer Kavitationsblasen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  P. Koch, R. Mettin and W. Lauterborn
[A]

In den letzten Jahren wurde verstärkt Translation und Wechselwirkung akustischer Kavitationsblasen im unteren kHz-Bereich experimentell und theoretisch untersucht. Dieser Beitrag diskutiert den derzeitigen Stand der sogenannten Partikelmodellierung, d.h. der Nachbildung auch komplexerer Vielblasenstrukturen durch ein Ensemble von Einzelblasen. Grundlage bilden hierbei die Bjerkneskräfte, die für sphärische nichtlineare Blasenpulsationen berechnet werden. In Systemen weniger Blasen wurden die Modellannahmen verifiziert und anhand dreidimensionaler experimenteller Daten mit vielen Blasen weiter untersucht. Schließlich wurde auch die Rückwirkung der Blasenverteilung auf das Schallfeld durch eine modifizierte Wellengleichung berücksichtigt. Neben einem Überblick über Modellvoraussetzungen, Idealisierungen, Stärken und Erfolge des Partikelansatzes kommen auch Problematiken und zukünftige Erweiterungen zur Sprache.

Koch, R.

• 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%.

• Die Bioakustischen Langzeitüberwachung von Atemgeräuschen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  V. Gross, C. Reinke, R. Koch, D. Vasilescu, T. Penzel and U. Köhler
[A]

Veränderungen normaler Atemgeräusche und das Auftreten von zusätzlichen Geräuschsymptomen sind ein wichtiger Hinweis auf pathophysiologische Prozesse im Bronchialsystem bzw. Lungengewebe. Seit der Erfindung des Stethoskops durch Leanec im Jahre 1819 wird die Bewertung bioakustischer Signale als Routinemethode der klinischen Untersuchung durch den Arzt angewendet. In der Vergangenheit erfolgte die Erfassung solcher Phänomene meist durch eine zeitlich begrenzte Auskultation mit dem Stethoskop und eine subjektive Bewertung des jeweiligen Untersuchers. Durch den Einsatz moderner Computertechnik sind heutzutage kontinuierliche Aufzeichnungen mit automatischer objektiver Auswertung möglich. Besonders eine nächtliche Langzeitregistrierung und Bewertung von Atemgeräuschen (NLZ-AG) ist sinnvoll, um spezifische Auskultationsphänomene (wie nächtlicher Husten oder nächtliches wheezing) im zeitlichen Verlauf qualitativ und vor allem auch quantitativ zu erfassen und zu dokumentieren. Ein mobiles NLZ-AG System ermöglicht zudem ein nichtinvasives und vigilanzunabhängiges Monitoring im häuslichen Umfeld der Patienten, genau dort wo auch gehäuft die Beschwerden auftreten. Es ist damit besonders geeignet für Patienten die einer normalen Lungenfunktionsdiagnostik nicht zugänglich sind (z.B. Kleinkinder), oder bei denen die Beschwerden gehäuft nachts im Schlaf auftreten. Es kann darüber hinaus auch zur Erfolgskontrolle einer medikamentösen Intervention genutzt werden.

Koch, S.

• Zur Schalldämmung von zweischaligen Fassaden und ”Prallscheiben” [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  S. Koch, P. Teller, S.-R. Mehra, L. Weber and D. Brandstetter
[A]

Bei der Schalldämmung zweischaliger Fassaden gehen je nach Konstruktion Erwartung und Messergebnis weit auseinander. Zunächst wird eine gute gestalterische Idee in der Hoffnung umgesetzt, dass sich auch bauphysikalische Vorteile ergeben. Bei den meisten Glas-Doppel- fassaden wird aus Gründen der Kühlung die äußere Schale partiell offen gelassen. In diesem Fall ergibt sich nur eine geringe Verbesserung der Schalldämmung der inneren Fassade, in bestimmten Frequenzbereichen sogar eine Verschlechterung, ganz zu schweigen von den Nachteilen durch erhöhte flankierende Schallübertragung im Raum zwischen den beiden Fassadenschalen, wenn dieser horizontal und vertikal nicht segmentiert ist. Am Beispiel von sogenannten ''Prallscheiben'' vor Fenstern, wie sie hin und wieder in der Altbausanierung Anwendung finden, sollen die Zusammenhänge zwischen geometrischen Verhältnissen und der Änderung der Schalldämmung des Gesamtsystems dargestellt und mit einfachen physikali- schen Modellen erklärt werden. Hierbei werden zwei Fälle unterschieden, zum einen die Anord- nung einer zusätzlichen Scheibe in geringem Abstand vor der Fassade mit Überdeckung des Fensters und zum anderen die Anordnung in der Einbauöffnung des Fensters in unterschied- lichen Abständen. Die Messungen wurden nach DIN EN ISO 140 im Fensterprüfstand des Fraun- hofer-Instituts für Bauphysik durchgeführt.

Koch, U.

• Diversity of the hyperpolarization-activated current (Ih) in auditory brainstem neurons
  U. Koch
[A]

The integrative properties of neurons are largely determined by their composition of ion channels. Many neurons in the auditory brainstem generate a large hyperpolarization-activated current (Ih) which causes a depolarisation around the resting membrane potential. Four different isoforms of the channel underlying Ih have been cloned (HCN1-HCN4). The current generated by HCN1 channels activates several-times faster and at more depolarized voltages compared to the current generated by HCN2 channels. Moreover, HCN2 channel properties are more sensitive to the intracellular concentration of cAMP and thus to the action of neuromodulators. Immuno-labelling experiments revealed a differential distribution HCN1 and HCN2 channel types in the auditory brainstem. HCN1 channels are strongly expressed on the soma and dendrites of octopus neurons of the cochlear nucleus, principal cells of the medial and lateral superior olive and neurons of the ventral lateral lemniscus. All these neurons integrate inhibitory and excitatory inputs on an extremely rapid time scale. In contrast, HCN2 channels were most abundant in the medial nucleus of the trapezoid body and the dorsal nucleus of the lateral lemniscus. Differential physiological properties of Ih in various auditory brainstem neurons were confirmed by whole-call patch-clamp recordings. Pharmacological blockade suggests that Ih accelerates the membrane time constant and increases the electrotonic distance thereby shortening the temporal and spatial window for the integration of excitatory and inhibitory inputs. The importance of divers Ih properties for the integrative properties of auditory brainstem neurons is to be discussed.

Kochan, K.

• Aktive Schallreduktion ohne Sekundärstreckenmodell mit dem Time-Averaged-Error Algorithmus [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  K. Kochan, D. Sachau and S. Böhme
[A]

Die aktive Schallreduktion basiert auf der Überlagerung eines Primärschallfeldes mit einem Sekundärschallfeld. Dieses durch Sekundärlautsprecher ausgesendete Sekundärschallsignal wird gegenwärtig mit dem weit verbreiteten Filtered-x Least Mean Square (FxLMS) Algorithmus berechnet. Nachteil des FxLMS-Algorithmus ist, dass er ein Modell der Sekundärstrecke benötigt. Die Leistungsfähigkeit des Reglers ist dabei von der Qualität dieses Modells abhängig. Bei einer Änderung der Sekundärstrecke z.B. durch Positionsänderung des Fehlermikrofons muss das Modell nachgeführt werden. Notwendig wäre dazu ein rechenintensives Online-Sekundärstreckenidentifikationsverfahren. Hierbei kann der Fehler des Sekundärstreckenmodells unter Umständen so groß werden, dass Instabilität des Reglers eintritt. In diesem Vortrag wird der neue Time-Averaged-Error (TAE) Algorithmus zur Lösung dieses Instabilitätsproblems durch Vermeidung eines Sekundärstreckenmodells vorgestellt. Der TAE-Algorithmus nutzt dabei die besonderen Eigenschaften eines näherungsweise stationären harmonischen Schallfeldes. Der FxLMS-Algorithmus nutzt zur Approximation des Fehlerflächengradienten stochastische Werte des gefilterten Referenz- und des Fehlersignals. Abweichend davon approximiert der TAE-Algorithmus die Fehlerfläche über die blockweise zeitliche Mittelung des quadratischen Fehlersignals. Entlang dieser Fehlerfläche findet die Optimierung der Filterkoeffizienten des adaptiven FIR Filters statt. Zur Optimierung wird hier ein direktes Optimierungsverfahren eingesetzt, welches durch sukzessives Austesten die optimalen Filterkoeffizienten findet. Das Optimierungsverfahren arbeitet ableitungsfrei, dennoch erreicht der TAE-Algorithmus durch ein geschicktes Verfahren zur Wahl der Suchrichtungen und Schrittweite vergleichbare Konvergenzgeschwindigkeit zum FxLMS-Algorithmus. Der TAE-Algorithmus arbeitet mit dem beschriebenen Verfahren sehr stabil, selbst wenn das Fehlermikrofon im Raum bewegt wird. Die Idee des TAE-Algorithmus sowie die analytischen Beschreibung und erste experimentellen Er-gebnisse werden präsentiert.

• Regelalgorithmen zur Schallreduktion [DAGA 2008 (Dresden)]
  K. Kochan, D. Sachau and T. Kletschkowski
[A]

Lärm ist heute ein ständiger Begleiter in der technisierten Welt. Systeme zur aktiven Schallreduktion (engl. Active Noise Control Systems, ANC) bieten hierbei die Möglichkeit gezielt den Lärm so zu beeinflussen, dass der Komfort des Menschen verbessert wird. Die Regelungsaufgabe können hierbei von adaptiven Filtern der Signalverarbeitung oder Reglern der klassischen Regelungstechnik übernommen werden. Im Vortrag wird auf Teilaspekte bei der Entwicklung von ANC-Systemen eingegangen, wie zum Beispiel die Echtzeitimplementierung großer (mehr als 15 Lautsprecher und 15 Mikrofone) ANC-Systeme bei begrenzten Hardware-Ressourcen, die Robustheit und die Konvergenzgeschwindigkeit von Algorithmen. Experimentelle Ergebnisse aus aktuellen Projekten werden vorgestellt.

Koci, V.

• Ein PC-basiertes Békésy-Audiometer mit Bark-Skalierung [DAGA 2003 (Aachen)]
  B. Seeber, H. Fastl and V. Koci
[A]

Ein PC-basiertes Bekesy-Audiometer mit Bark-Skalierung B. Seeber, H. Fastl, V. Koci AG Technische Akustik, MMK, TU München Zur Messung der Hörschwelle werden in der Audiologie meist Audiometer mit Festfrequenzen eingesetzt, bei denen als Meßmethode die Abfragemethode zur Anwendung kommt. Im Gegensatz dazu werden in der Psychoakustik Hörschwellen oft mit Gleitfrequenzen nach der Methode des Pendelnden Einregelns bestimmt. Da dieses Verfahren vom Nobelpreisträger Georg von Bekesy häufig eingesetzt wurde, werden die zugehörigen Geräte oft als Bekesy-Audiometer bezeichnet. Im Poster werden die Elemente eines PC-basierten Bekesy-Audiometers mit Bark-Skalierung erläutert, und erste Meßergebnisse gezeigt.

Köhl, M.

• Eine Fouriermethode für die Helmholtz-Gleichung - am Beispiel des Dirichlet-RWP [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Köhl and S. Rjasanow
[A]

We consider the 3D exterior Dirichlet boundary value problem (BVP) for the Helmholtz equation, cf. [1], and are interested in solutions for a spectrum of real wave numbers. In particular, we examine the boundary integral equation and use the collocation boundary method for the discretisation of the problem. In order to solve the resulting linear systems, the identity of the Fourier transform with respect to the wave number is applied to the associated matrices. We give the analytical forms and some important properties of the transformed matrices, cf. [2],[3]. Finally, some numerical examples for the solutions are presented and we compare these with results using standard techniques. [1] G. Chen, J. Zhou ``Boundary Element Methods'', Academic Press, 1992. [2] M. Köhl, S. Rjasanow ``Multifrequency analysis for the Helmholtz equation''. Preprint 64, Universität des Saarlandes, 2002. to appear in IABEM 2002 issue of Computational Mechanics, Springer. [3] M. Köhl ``A Fourier Transform based scheme for the Helmholtz equation''. Preprint 73 , Universität des Saarlandes, 2002, submitted.

Koehl, V.

• Evaluation of the Influence of Various Dispersions on Acoustical Perception using Experiment Designs [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  V. Koehl and E. Parizet
[A]

The aim of this study is to know whether the experiment design method can be helpful to evaluate the impact of various dispersions on acoustical perception or not. The noise stemmed from an electric machine has been recorded with parametric variations. Six parameters, considered as relevant ones and taking three levels each, have been selected. The nature of those parameters is a mechanical one (axes alignment and dynamic balance, distance between gears...). An experiment design has been realized according to Taguchi's table, in order to estimate the effects of those parameters with a reasonable number of sound records. Some questions have then been asked to listeners regarding their impressions on the similarity between sounds during perceptive tests. The effects of parameters have been deduced from those answers. Using these effects, it should be possible to predict listeners' answers on any parameters configuration. Unfortunately, interactions between parameters have been highlighted, so that reliable predictions are not possible at this step of the study. Other tests have then been carried out in order to estimate the effects of interactions. The prediction of listeners' answers becomes a reliable one when taking those additionnal effects into account. The experiment design method is then an efficient tool to make accurate predictions with a low number of preliminary measurements.

Köhler, B.

• Detection of subsurface structures by use of the atomic force acoustic microscopy technique [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Kopycinska-Müller, A. Striegler, B. Bendjus, B. Köhler and N. Meyendorf
[A]

Atomic force acoustic microscopy (AFAM) method is a dynamic enhancement of atomic force microscopy (AFM) technique that is capable of detection and evaluation of elastic properties of materials. The AFAM technique is a contact based method and as such provides information on the samples elastic properties from a certain sample volume compressed under an AFM tip. Therefore, it is possible to use this technique to detect subsurface defects. Calculations based on theoretical models for contact mechanics indicate that it is possible to detect subsurface structures at depths equal three to five times of the tip-sample contact radius, depending on the mismatch in the elastic modulus of the surface and the defect. Thus, in standard AFAM measurements we can detect defects buried at 50 nm to 150 nm. A set of nine square membranes 3,7 x 3,7 m large, with thicknesses increasing in 30 nm steps from 30 nm to 270 nm was dry etched in silicon. AFAM images obtained on this sample showed all the membranes. The estimated tip-sample contact radius was approximately 10 nm, which indicates that mechanisms other than contact mechanics were involved in the imaging process.

Köhler, B.-U.

• Realtime Capable Beamforming-Based Convolutive Source Separation [DAGA 2003 (Aachen)]
  W. Baumann, D. Kolossa, B.-U. Köhler and R. Orglmeister
[A]

A realtime implementation of an independent component analysis (ICA) algorithm for the separation of two acoustically mixed speech signals in a car environment is introduced. The algorithm is based on two parallel frequency domain beamformers, each of which cancels the signal from one interfering source by frequency dependent null-beamforming. In order to obtain independent output signals, stemming from the driver and the co-driver, respectively, the zero-directions of the beamformers are jointly optimized via second and higher order statistics. Optimization is carried out for each frequency band separately, so that phase distortions caused by the transfer functions between speakers and microphones are compensated. In contrast to other frequency domain source separation algorithms, this structure does not suffer from permutation of frequency bands and allows to distinguish between the two speakers. At the same time, it is retaining the major advantage of blind methods, that do not require an external estimate of the direction of arrival (DOA).

Köhler, H.

• Multichannel Recording and Classifying of Respiratory Sounds [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Graf, G. Wurzinger, U. Kleb, H. Köhler and K. Putz
[A]

The auscultation of the lung by means of a stethoscope is an important and straightforward diagnostic method. It is the simplest and least intrusive technique to determine direct information regarding the structure of the required lung tissue. The variations in the sound of the lungs are in direct relation to the pathological variations of the lung. Based on the variety of the heard lung sounds, it is often difficult to make a precise diagnosis. Therefore a system for multichannel recording and classifying of respiratory sounds was developed. First several kinds of sensors were constructed in order to obtain high-quality respiratory sounds. The data collection was realized with two off-the-shelf data acquisition cards, the upstreamed the voltage supply of the sensors and an aeroplethysmograph. The devices are controlled by a software which has the further purpose to collect additional data for statistical analysis. In a clinical trial more than 60 persons with different kinds of diseases were examined. The analysis and classification was done by using different methods of digital signal processing, statistics and stochastics. The results of the study will be presented.

Köhler, I.

• Forschungsverbund Leiser Verkehr - Projekt FREQUENZ - Lärmarme Nachrüstmaßnahmen für existierende Flugzeuge [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  G. Saueressig, W. Dobrzynski, S. Guérin, S. Fröhlich, J. Jaeglé, W. Jans, B. Kiefner, I. Köhler, M. Kutner, U. Michel, M. Pott-Pollenske, H. Siller, A. Uhl, J. Wiedau and K. Haag
[A]

Unter dem Dach des Forschungsverbunds Leiser Verkehr wurde 2004 das Projekt FREQUENZ gestartet. Im Teilprojekt 3 werden kurz- und mittelfristig einsetzbare Lösungen zur Lärmreduzierung für bereits im Einsatz befindliche Flugzeuge entwickelt. Hierfür müssen einzelne Schallquellen im Überflug genau vermessen werden, um entsprechende lärmarme Modifikationen entwickeln zu können, die dann noch auf Flugtauglichkeit geprüft und zertifiziert werden müssen. Diese Arbeiten basieren auf den Untersuchungen in den vorgeschalteten Teilprojekten 1 und 2, in denen numerischen Methoden eingesetzt und durch Windkanalversuche verifiziert werden. Wirbelgeneratoren konnten erfolgreich an einem Lufthansa Airbus A319 eingesetzt werden, um zwei starke Töne zu eliminieren, die an der Flügelunterseite durch Tankdruckausgleichöffnungen hervorgerufen werden. Ton- und Breitbandschallquellen vom Triebwerk, Fahrwerk und den Hochauftriebssystemen werden ebenfalls analysiert. Weitere Untersuchungen widmen sich lärmarmen Landeverfahren für die Lufthansa Boeing MD11-F, für die Bewertungs- und Umsetzungskonzepte entwickelt werden. Darüber hinaus soll die Quelle eines vom Fahrwerk herrührenden Tons identifiziert und eine lärmarme Modifikation erarbeitet werden.

Köhler, J.O.A.

• Ein körperschallbasiertes Überwachungssystem für die Ultrapräzisionsfertigung [DAGA 2008 (Dresden)]
  J.O.A. Köhler, C. Schäfer and A. Merz
[A]

In einem größeren Projekt zur akustischen Überwachung von Ultrapräzisionsfertigungsprozessen, wie z.B. Drehen, Schleifen oder Bohren, werden Acoustic Emission (AE) Sensoren eingesetzt um Anschnittsmomente und Crashs zu erkennen und um den Werkzeugverschleiß zu überwachen. Die AE-Sensoren werden dazu direkt auf dem Werkzeughalter montiert. Die Übertragungsfunktion vom Werkzeug zum Sensor wird zunächst charakterisiert und es werden geeignete Algorithmen vorgestellt, die für diese Anwendung entwickelt wurden. Die gesamte Algorithmik soll später in einem Prototyp auf einem FPGA integriert werden.

Köhler, K.

• Simulationen zur asphärischen Blasendynamik [DAGA 2005 (München)]
  K. Köhler, R. Mettin and W. Lauterborn
[A]

Es ist experimentell gut dokumentiert, dass eine zunächst sphärische Kavitationsblase, die sich in der Nähe von Grenzflächen oder von benachbarten Blasen befindet, beim Kollaps deformiert wird und sogar einen Jet bilden kann, der die Blase durchstößt. Nichtsphärische Kollapsdynamik tritt in Vielblasensystemen auf und ist daher für viele Anwendungen wie z. B. die Ultraschallreinigung oder die Sonochemie relevant. Ein etabliertes Verfahren zur numerischen Simulation dieses Strömungsproblems mit freier Grenzfläche bildet die Randintegralmethode. Diese Methode wurde implementiert, um die Kollapsdynamik von Blasen in der Nähe ebener und gekrümmter Oberflächen näher zu untersuchen. Weiterhin wurde die Dynamik von Systemen aus zwei oder drei miteinander über das Strömungsfeld gekoppelten Blasen bei verschiedenen Anfangsbedingungen analysiert, um Aussagen über die Wechselwirkungen in einem Mehrblasensystem zu gewinnen. Schließlich wurde das Aufschwingen und der Kollaps elongierter Blasen (Rotationsellipsoide) berechnet, die als Modell der bei der optischen Kavitation mit Femtosekundenpulsen entstehenden Zylinderblasen angesehen werden können.

Koehler, R.

• Übertragung der Richtcharakteristik der Geige in ein Raumakustiksimulationsprogramm [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  R. Koehler
[A]

In dem Vortrag wird die Problematik der groben Auflösung der Richtcharakteristik eines Musikinstrumentes, demonstriert am Beispiel der Geige, dargestellt. Die grobe Auflösung in Abhängigkeit zu der Frequenz und des Ortes ist für eine Raumakustische Simulation erforderlich. Die Simulation wurde mit der Software ''CATT'' durchgeführt und wird durch Auralisation anhand von Audio-Beispielen für die Hörer verdeutlicht und mit Aufnahmen im realen Raum, der für die Simulation verwendet wurde, verglichen. Außerdem wird die durch die grobe Auflösung entstandenen Quantisierungsfehler mit mathe- matischen Größen, wie z.B. mittlerer quadratischer Fehler u.s.w., dargestellt. Somit besteht zuzüglich dem subjektiven Vergleich durch die Auralisitaion die Möglichkeit zum objektiven Vergleich durch die oben genannten Größen.

Köhler, U.

• Die Bioakustischen Langzeitüberwachung von Atemgeräuschen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  V. Gross, C. Reinke, R. Koch, D. Vasilescu, T. Penzel and U. Köhler
[A]

Veränderungen normaler Atemgeräusche und das Auftreten von zusätzlichen Geräuschsymptomen sind ein wichtiger Hinweis auf pathophysiologische Prozesse im Bronchialsystem bzw. Lungengewebe. Seit der Erfindung des Stethoskops durch Leanec im Jahre 1819 wird die Bewertung bioakustischer Signale als Routinemethode der klinischen Untersuchung durch den Arzt angewendet. In der Vergangenheit erfolgte die Erfassung solcher Phänomene meist durch eine zeitlich begrenzte Auskultation mit dem Stethoskop und eine subjektive Bewertung des jeweiligen Untersuchers. Durch den Einsatz moderner Computertechnik sind heutzutage kontinuierliche Aufzeichnungen mit automatischer objektiver Auswertung möglich. Besonders eine nächtliche Langzeitregistrierung und Bewertung von Atemgeräuschen (NLZ-AG) ist sinnvoll, um spezifische Auskultationsphänomene (wie nächtlicher Husten oder nächtliches wheezing) im zeitlichen Verlauf qualitativ und vor allem auch quantitativ zu erfassen und zu dokumentieren. Ein mobiles NLZ-AG System ermöglicht zudem ein nichtinvasives und vigilanzunabhängiges Monitoring im häuslichen Umfeld der Patienten, genau dort wo auch gehäuft die Beschwerden auftreten. Es ist damit besonders geeignet für Patienten die einer normalen Lungenfunktionsdiagnostik nicht zugänglich sind (z.B. Kleinkinder), oder bei denen die Beschwerden gehäuft nachts im Schlaf auftreten. Es kann darüber hinaus auch zur Erfolgskontrolle einer medikamentösen Intervention genutzt werden.

Költzsch, P.

• Strömungsakustik: Geschichte, Stand, Perspektiven [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  P. Költzsch
[A]

Sir James LIGHTHILL hat 1992 auf einem CAA-Workshop (Computational Aeroacoustics) bei der NASA festgestellt, daß mit den großen Möglichkeiten der modernen numerischen Verfahren in der Strömungsmechanik und in der Aeroakustik zuverlässig ein ''zweites golde-nes Zeitalter'' der Aeroakustik prophezeit werden kann. Der Vortrag enthält einen kurzen historischen Rückblick auf das Entstehen der Strömungs-akustik, damit auch auf die ''ersten goldenen Jahrzehnte'' dieses Fachgebietes von den fünfzi-ger bis zu den siebziger Jahren des 20. Jahrhunderts. Er schildert die physikalischen Phäno-mene der Strömungsakustik und gibt einen Überblick über Strömungslärmquellen, die zu Be-lastungen am Arbeitsplatz und in der Wohnumwelt führen. Die durch LIGHTHILL begründete Theorie der Strömungsakustik hat in den letzten fünfzig Jahren erhebliche Fortschritte erfahren. Neben der von ihm geschaffenen und durch zahlrei-che Weiterentwicklungen ausgebauten aeroakustischen Analogie kennt man heute mehrere aussichtsreiche numerisch basierte Berechnungsverfahren, die u. a. mit Begriffen wie DNS (Direct Numerical Simulation), LES (Large Eddy Simulation), RANSE (REYNOLDS Avera-ged NAVIER STOKES Equations, auch mit instationären Erweiterungen), LEE (Linearized EULER Equations), BEM und KIRCHHOFF-Verfahren verbunden sind. Der Vortrag bietet eine kurze, physikalisch begründete und strukturelle Übersicht über wichtige Verfahrensab-läufe in der Theorie der Aeroakustik und in der CAA. Anschließend behandeln zwei Abschnitte das Problem der Schallenergie in Strömungen sowie die nutzbringende Anwendung dimensionsloser Größen (Ähnlichkeitskennzahlen). Zum Abschluß wird der Frage nachgegangen, was - mit Bezug auf eine grundsätzliche Lö-sung des Lärmproblems (Verursacherprinzip) - unter der akustischen Auslegung einer (Strö-mungs-) Maschine zu verstehen ist. Bietet das ''zweite goldene Zeitalter'' der Strömungsaku-stik Chancen dafür, diese große Herausforderung (USA: Grand Challenge Program 1999) aufzugreifen und erfolgreich zu bewältigen?

• Entwicklung einer Software zur Kurzzeit-Azimutalmodenanalyse [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  P. Böhning, L. Enghardt, W. Neise and P. Költzsch
[A]

Der Schall, z.B. erzeugt durch eine Turbomaschine, breitet sich in zylindrischen Kanälen über einen weiten Frequenzbereich in Form von höheren akustischen Moden aus. Die Überlagerung verschiedener ausbreitungsfähiger Moden ergibt das Gesamtschallfeld im Kanal. Eine Mode in einem Rohrkanal besitzt eine azimutale und eine radiale Struktur. Bezieht man sich auf die azimutale Struktur, spricht man auch von Azimutalmoden. Mittels der Analyse von Schallfelder hinsichtlich dieser azimutalen Struktur lassen sich oftmals Schlüsse auf die dominanten schallerzeugenden Mechanismen ziehen und z.B. Maßnahmen zur Reduzierung der Schallabstrahlung einer Turbomaschine ableiten. Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde eine Software zur Kurzzeit-Azimutalmodenanalyse entwickelt. Diese Software ermöglicht eine schnelle Aussage über Veränderungen in der azimutalen Struktur des Schallfeldes in einem Rohrkanal. So können z.B. die Auswirkungen von Modifizierungen am Design einer Turbomaschine oder die Effizienz eines Systems zur aktiven Lärminderung in situ bestimmt werden. Im Vortrag wird das der Software zugrundeliegende Analyseverfahren vorgestellt. Zur Demonstration der Anwendungsmöglichkeiten der Software soll beispielhaft auf ein Experiment eingegangen werden. Zur Verifizierung eines theoretischen Modells, das zur Bestimmung der bei der Rotor/Stator-Interaktion entstehenden Azimutalmoden dient, wurde das Schallfeld eines Axialventilators im angeschlossenen Rohrkanal vermessen. Die mittels der Software gewonnenen Ergebnisse werden präsentiert und mit den Aussagen des Modells verglichen.

• Numerische Akustik – eine neue Vorlesung an der TU Dresden [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  E. Sarradj and P. Költzsch
[A]

Der verstärkte Einsatz von Parkett- und Laminatfußböden führt in jüngerer Zeit zu vermehrten Beanstandungen des im begangenen Raum entstehenden Lärms. Als Voraussetzung für die gezielte Entwicklung von Fußbodenkonstruktionen mit verminderten Gehschall wird ein Meßverfahren benötigt, das den entstehenden Gehschall zuverlässig beurteilen kann. Es hat sich gezeigt, daß die für die Messung von Trittschall verwendeten Verfahren und Geräte sich nicht ohne weiteres dazu eignen. Im Vortrag werden einige Messergebnisse alternativer Meßverfahren vorgestellt und die Anforderungen an ein Gehschall-Meßverfahren diskutiert.

• Neue Vorlesungen zur Akustik an der TU Dresden [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  P. Költzsch
[A]

Die wissenschaftlichen Entwicklungen im Fachgebiet Aeroakustik haben in den letzten Jahrzehnten einen erheblichen Erkenntnisfortschritt gebracht, und zwar auf dem Gebiet der Theorie, der physikalischen Modellierung, in der analytischen und numerischen Akustik sowie in der Messtechnik und bei den experimentellen Untersuchungen. Bei zahlreichen Strömungslärmquellen wurden die Quellstärke und die Schallabstrahlung beträchtlich vermindert, so z. B. beim Strahllärm von Flugzeugtriebwerken. Diese Erfolge bei der Lärmminderung einzelner, herausragender Schallquellen führten dazu, dass nunmehr andere, bisher verdeckte Lärmquellen in das Blickfeld der Forschung rückten, z. B. das Umströmungsgeräusch einzelner Flugzeugkomponenten beim Landeanflug. Darüber ist im Vortrag zur DAGA 2000 berichtet worden. Es gibt aber weitere offene Probleme, die neue und fokussierte Forschungsaktivitäten erforderlich machen. Beispiele dafür sind u. a., welchen Einfluss beim Strahllärm die großskaligen, kohärenten Turbulenzballen und die kleinskaligen, stochastischen Turbulenzelemente auf die Spektralbereiche des abgestrahlten Lärms haben (Probleme der Turbulenzmodellierung), welchen Einfluss verfeinerte Oberflächenstrukturen und Oberflächen-nachgiebigkeiten auf die Schallabstrahlung der Grenzschichtturbulenz bzw. auf die Verminderung der turbulenten Druckschwankungen (Pseudoschall) haben könnten, welche Parameter den Breitbandlärm von Turbomaschinen beeinflussen, wie durchgängige Berechnungen in der Rotor-Aeroakustik (Turbomaschinen, Ventilatoren) durch Kopplung der 3d-Strömungsberechnung für Schaufelgitter mit den 3d-CAA-Codes der Schallausbreitung und Schallabstrahlung realisiert werden können (aeroakustische Optimierung), wie aeroakustische Windkanäle akustisch verbessert und ihre Ergebnisse durch Vergleichsmessungen bzw. durch die Entwicklung eines aeroakustischen Messnormals glaubwürdiger ausgewiesen werden können, wie generische Modelle für den Strömungsschall definiert und durch Vermessung dieser Modelle gültige Validierungsdaten schrittweise erarbeitet werden können. Der Vortrag benennt diese und weitere offene Probleme und diskutiert einige von ihnen.

• Über offene Probleme der Aeroakustik [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  P. Költzsch
[A]

Für die Fakultät Maschinenwesen (Konstruktiver Maschinenbau, Kraftfahrzeug- und Schie-nenfahrzeugtechnik) wird seit einigen Jahren eine Vorlesung (mit Rechenübungen, Praktika) zur Maschinenakustik gehalten. Diese beinhaltet die Grundlagen des Luft- und Körperschalls sowie umfangreiche Abschnitte über die durch (festkörper)mechanische und strömungsmechanische Vorgänge bedingten Schallerzeugungsmechanismen, deren Berechnungsverfahren sowie die zugeordneten Geräuschminderungsmaßnahmen für Maschinen und Anlagen. - In einer Vorlesung ''Ähnlichkeitstheorie und Modelltechnik'' (mit Rechenübungen und einem Praktikumversuch) werden, weit über das Gebiet der Akustik hinausgehend, die allgemeinen Grundlagen für die Begriffe ''Ähnlichkeit'' und ''Modell'' gelehrt, neben der experimentellen Modelltechnik insbesondere auch die nutzbringende Anwendung dimensionsloser Kennzahlen für die experimentelle Forschung und die numerische Simulation. - Schließlich ist im Hinblick darauf, dass ein umfassender Überblick zum Fachgebiet der Akustik und eine anwendungsorientierte Technischen Akustik in einer Vorlesung des letzten Semesters zweckmäßig sein könnte, eine Vorlesungsreihe ''Ausgewählte Kapitel der Akustik'' erprobt worden. Darin werden in einigen Vorlesungen die klassischen technischen Lärmschutzmaßnahmen gelehrt, und zwar Auslegung, Berechnung, Gestaltung und praktische Beispiele für Kapseln, Schalldämpfer, Schirmwände, bauakustische Maßnahmen. Daran schließen sich Vorträge von Lärmschutzexperten aus Ingenieurbüros an, die über die Bearbeitung von Lärmschutzproblemen der Praxis berichten, also von der Problemfindung, über die Bearbeitungs- und Lösungsstrategien, über die Realisierung und Montage bis zur Nachmessung. Im zweiten Teil dieser Vorlesung wird von fachkompetenten Vertretern zu aktuellen Teilgebieten der Akustik vorgetragen, die im Rahmen des Studienplanes derzeit nicht in ausreichendem Umfang in der Lehre angeboten werden können, also z. B. Vorträge zur musikalischen Akustik, zum Ultraschall, zur Hörgeräteakustik und physiologischen Akustik, zum Fluglärm u.a.m.

• Zur Lehrveranstaltung „Ähnlichkeitstheorie und Modelltechnik“ in der Ingenieurausbildung [DAGA 2002 (Bochum)]
  P. Költzsch
[A]

Die zur DAGA 2001 in Hamburg kurz erwähnte Vorlesung ''Ähnlichkeitstheorie und Modelltechnik'' ist erweitert worden und wird nunmehr für Studierende technischer Disziplinen (Elektrotechnik, Akustik, Maschinenbau) angeboten. Sie beinhaltet die Grundprinzipien der Ähnlichkeitstheorie sowie die Grundlagen und Anwendungen von Modelluntersuchungen in den Natur- und Technikwissenschaften. Ein bedeutender Teil der Vorlesung befasst sich mit der Ermittlung dimensionsloser Größen, die ein technisches Problem charakterisieren, und zwar erstens mit Hilfe des Matrixverfahrens, basierend auf der Relevanzliste der Parameter des zu untersuchenden Problems, zweitens mit Hilfe der dem physikalisch-technischen Problem zugrunde liegenden Differentialgleichungen und drittens durch Nutzung der Verhältnisse zwischen problemrelevanten physikalischen Größen, z. B. Verhältnisse der Kräfte bzw. der Energien. In einem Abschnitt zur Modelltechnik werden die Grundlagen physikalisch ähnlicher Modelle und physikalisch analoger Modelle behandelt, einschließlich zahlreicher Beispiele aus der Akustik, u. a. Schallausbreitung in Fluiden, aerodynamische Schallentstehung, Schalldämpfer, Strukturschwingungen, des weiteren die elektromechanische/akustische Ana-logie sowie die sogenannte Flachwasseranalogie in der Akustik. Abschließend wird die Ermittlung und Anwendung dimensionsloser Größen in zahlreichen Ingenieurdisziplinen dargestellt (u.a. Akustik, Fluidmechanik, Thermodynamik, Verfahrenstechnik, Biomedizintechnik). Dabei wird auch auf den historischen Aspekt der Ähnlichkeitskennzahlen (z. B. REYNOLDS, HELMHOLTZ), auf die umfassende Anwendung der HELMHOLTZ-Zahl in der Akustik sowie auf die Vorteile der dimensionslosen Darstellung von experimentellen und numerischen Ergebnissen in der Strömungsakustik eingegangen. Die Vorlesung ist mit Rechenübungen und einem Praktikum gekoppelt (Abhängigkeit der STROUHAL-Zahl von der REYNOLDS-Zahl bei der Messung von Hiebtönen am umström-ten Zylinder im aeroakustischen Windkanal der TU Dresden).

• Fragmente aus der Geschichte der Strömungsakustik [DAGA 2003 (Aachen)]
  P. Költzsch
[A]

Die Akustik (des Luftschalls) hat sich als selbständige Wissenschaftsdisziplin im 18. und 19. Jahrhundert aus der Physik, der Mechanik und der Strömungsmechanik entwickelt. Das zeigt sich insbesondere an den Veröffentlichungen großer Wissenschaftler jener Zeit, die mit bahnbrechenden wissenschaftlichen Arbeiten aus den Fachgebieten Mathematik, Physik, Mechanik bekannt sind, wie z. B. NEWTON, EULER, LAGRANGE, POISSON, LAPLACE, STOKES, KIRCHHOFF, REYNOLDS u. a. m. Wie D. G. CRIGHTON (1981) schrieb, ist Mitte des 20. Jahrhunderts die ''Luftschall-Akustik'' mit ihrem Teilgebiet Strömungsakustik auf einem qualitativ hohen Niveau zur Strömungsmechanik zurückgekehrt. Seit dieser Zeit wird die Strömungsakustik - als das Grenzgebiet zwischen der Strömungsmechanik und der Akustik -intensiv von akustischer und strömungsmechanischer Seite bearbeitet. Aus dieser wechselseitigen Befruchtung zwischen den beiden Fachgebieten Strömungsmechanik und Akustik in den letzten drei Jahrhunderten werden im Vortrag einige Fragmente zusammengetragen, so z. B. zu dem tschechischen Physiker èenìk Strouhal (STROUHAL-Zahl), dem deutschen Physiker Hermann von Helmholtz (HELMHOLTZ-Wellengleichung, -Resonator, -Zahl), dem englischen Mathematiker Michael James Lighthill (LIGHTHILL-Analogie) u. a. Auch einige der dimensionslosen Größen (Ähnlichkeitskennzahlen) der Strömungsmechanik und der Akustik sind in ihrer Entwicklung und in ihrer Nutzung Teil dieser gemeinsamen Wissenschaftsgeschichte der beiden Fachgebiete. Dafür stehen z. B. die MACH-Zahl, die REYNOLDS-Zahl und die STROUHAL-Zahl. Schließlich zeigt der Vortrag in einigen Zeitschemata die Entwicklung wichtiger Teilgebiete der Strömungsakustik im 20. Jahrhundert.

• Die Rolle des klassischen Demonstrationsversuches im multimedialen Kontext [DAGA 2003 (Aachen)]
  P. Holstein, D. Mackenzie, J. Hübelt and P. Költzsch
[A]

Der multimediale Zugang kann in vielen Fällen Ausbildungsinhalte effektiv unterstützen oder erst möglich machen. Auf experminentelle Hardware im Sinne von speziellen Demonstrationsexperimenten kann dabei weitgehend verzichtet werden. Die Möglichkeiten, die moderne Softwarewerkzeuge bieten, verringern jedoch nicht die Bedeutung des klassischen (Vorlesungs-)Experiments in der Akustik. Von besonderer Bedeutung ist das Bedienkonzept für die Experimente. Der Vortragende wird vom eigentlichen Programmablauf, einschließlich des didaktischen Teils der unterstützenden Präsentationssoftware, entlastet und kann sich deshalb auf die Erklärung des eigentlichen Lehrinhalts aus akustischer oder physikalischer Sicht konzentrieren. Der Schwerpunkt des Lern- und Vertiefungseffekts wird infolgedessen auch weiterhin durch das reale Experiment bestimmt, das in der Regel nachhaltiger und überzeugender wirkt als reine computergestützte Demonstrationen. Die multimediale Präsentation kann aber auch bei Bedarf die Simulation des kompletten Versuchs umfassen. Der zusätzliche Aufwand an technischen Geräten kann innerhalb dieses Konzepts drastisch reduziert werden (z.B. keine zusätzlichen Generatoren oder Verstärker). Es sei darauf hingewiesen, dass die Module so konzipiert sind, dass sich inhaltliche Schwerpunkte verschieben lassen (z.B. Betonung von Signalverarbeitungsaspekten) oder die Ausbildungsinhalte modifiziert werden können. Beispielsweise sind mit den Modulen auch Versuchspraktika oder didaktisch orientierte Vorträge mit und ohne experimentellem Anteil zusammenstellbar. Die Module wurden unter MATLAB entwickelt. Neben dem Versuchsmodell ist ein kleineres akustisches Spektrometer für die Realisierung des Konzepts ausreichend. Der Vortrag beinhaltet eine experimentelle Demonstration des Konzepts an Versuchen zur Frequenzabhängigkeit verschiedener akustischer Effekte.

• Prediction of Far-Field-Sound from Turbulence near Plate in Flow Using Wall Pressure Fluctuations as the Source Model [DAGA 2003 (Aachen)]
  A. Borisyuk and P. Költzsch
[A]

In this work, a method is developed for the prediction of noise produced by turbulent flow near trailing edge of a streamlined plate. It is based on the Green's function technique and the methods of spectral and correlation analysis. The cases of inhomogeneous and homogeneous turbulence are considered, and the corresponding (compact) expressions are developed relating the spectral characteristics of the noise field to those of the turbulent wall pressure fluctuations, such as the cross-spectrum and wavenumber-frequency spectrum. The main advantage of these expressions over those obtained by other researchers is that, firstly, they use the wall pressure (rather than the Lighthill's stresses) as the noise sources and, secondly, they allow the use of the available wall pressure models. Furthermore, the method allows principally the use of the wall pressure data obtained from the numerical techniques, such as LES and SNGR techniques. For the case of homogeneous turbulence, predictions of noise are made for the typical aircraft parameters, the wall pressure fluctuations models of Corcos, Chase, Ffowcs Williams and Smol'yakov & Tkachenko being used. The estimates agree reasonably well with those found in the scientific literature.

• Modelling of the Combustion Noise by means of the Equivalent Source Method (ESM) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  R. Piscoya, M. Ochmann, H. Brick and P. Költzsch
[A]

The present work shows the advances in the development of the Equivalent Sources Method (ESM) to predict the noise produced by aerothermic sources, particularly the noise from a free flame. This method, which has been applied with very good results to the description of noise from vibrating bodies, can be well coupled with a Computational Fluid Dynamics (CFD) technique to describe the noise from combustion processes. A CFD code is used for solving the complicated non-linear equations that govern the processes in the interior and near surroundings of the flame. However, such a CFD method is inappropriate for farfield noise determination. Instead, the ESM can easily be used to calculate the sound radiated into the far field from data of sound pressure or sound velocity on a control surface that contains the source. The original source is replaced with elementary sources (monopole, dipoles, etc.) that produce the same field at the control surface as the flame itself. The surface must contain the zone with turbulence or non-uniform flow in order to obtain reasonable results. The sound power and radiation patterns from a free diffusion flame are presented. The nearfield turbulent flow was solved using a Large Eddy Simulation (LES) code. The acoustic quantities were calculated by using ten concentric cylinders with increasing radius as control surfaces in order to see how the results depend on the distance between the flame and enclosing surfaces. The agreement of the results with corresponding BEM calculations is very good.

• Thoughts about Optimization with Subjective Design Goals (with Examples from Acoustics) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P. Költzsch and V. Bormann
[A]

For a machine, the optimal developmental goal can be established by the highest efficiency or the least fuel consumption. These criteria can be judged objectively. If there are more criteria crucially, then the Pareto Optimization might be an initial step for such a solution, or the human has to make a decision based on his purpose. Compared with acoustics, there are numerous problems, where the achievement of 'objective optimization' rests (almost) exclusively on subjective evaluation. A classical problem is the good concert hall acoustics; however, optimal adjustment of hearing aids, subjective evaluation of walking noise, and the quality of loudspeakers or musical instruments, are further examples. There are methodological questions for such optimization problems: What exactly is that subjective criteria for the establishment of the optimal result? Is the subjective evaluation, with regard to design goals, only the expression for a still unfinished scientifically cognitive process? Which influence does the test person's skills (experts, nonprofessionals) have on the optimal result? Why do the experts' judgments scatter more frequently, and why do nonprofessionals' judgments match better? Why do nonprofessionals find the same optimal or even better results as experts do for some optimization problems, with limited knowledge or rather bounded rationality? How must nonprofessionals be asked? Optimizations with subjective design goals are multi-criterially, fuzzily, and they are an example for the problem of bounded rationality. About those thoughts (questions mentioned above), a project has been prepared together with psychologists.

• Hybride LES/Kirchhoff-Methode zur Berechnung des Verbrennungsgeräusches von freien Flammen [DAGA 2005 (München)]
  H. Brick, R. Piscoya, M. Ochmann and P. Költzsch
[A]

Ziel der Untersuchungen ist es, eine Berechungskette für die Verbrennungsgeräusche freier Flammen von der Quellsimulation bis hin zur Schallfeldbestimmung im Fernfeld zu entwickeln. Dafür werden numerische Methoden der Strömungs- und Verbrennungssimulation mit der Kirchhoff-Methode gekoppelt. Die nichtlinearen Verbrennungsprozesse werden innerhalb einer räumlich begrenzten Verbrennungszone mit Hilfe von inkompressiblen Large-Eddy-Simulationen (LES) mit dem FLOWSI-Code modelliert, der an TU Darmstadt entwickelt wurde. Die Verbrennungszone wird über eine Kirchhoff-Fläche an das akustische Abstrahlgebiet gekoppelt. Außerhalb dieser Fläche soll das Medium genügend frei von Strömung sein und keine signifikanten Temperaturgradienten aufweisen, so dass die Schallabstrahlung mittels der akustischen Boundary-Element-Methode (BEM) bzw. der Ersatzstrahlermethode (ESM) ermittelt werden kann. Als Kopplungsvariable wurde die Schnelle gewählt. Die LES-Ausgangsdaten, die einem Zeitsignal entsprechen, werden fouriertransformiert an den BEM-Code bzw. ESM-Code übergeben. In der Präsentation werden Details dieser hybriden Methode diskutiert wie z.B. die Position der Kirchhoff-Fläche, der Einfluss der Signallänge und der stromabwärts gerichteten Strömung, die durch die Kirchhoff-Fläche tritt. Der Vergleich der numerischen Ergebnissen mit Schallleistungsmessungen zeigt eine gute Übereinstimmung von Simulation und Messung im tieferen und mittleren Frequenzbereich. Im Bereich hoher Frequenzen wird die abgestrahlte Schallleistung mit der Simulation bisher noch überschätzt.

• Elektroakustische Multipolmodellierungen in der Strömungsakustik am Beispiel des Hinterkantenlärms [DAGA 2005 (München)]
  P. Költzsch, M. Bauer, A. Witing, A. Zeibig and M. Kettlitz
[A]

Auf der Grundlage der LIGHTHILLschen Analogie können physikalische Mechanismen der Strömungsschallerzeugung durch akustische Multipole modelliert werden. Beispiele dafür sind die Quadrupolmechanismen des Strahllärms, die Dipol- und Monopolmechanismen des Rotorlärms von Propellern und Ventilatoren sowie die Elementarstrahlermodellierungen des Verbrennungslärms. Diese Modellierung wurde nunmehr messtechnisch für den Hinterkantenlärm realisiert. Im Zusammenhang mit numerischen Berechnungen des Strömungsschalls wurden die akustischen Richtcharakteristiken des Hinterkantenlärms von Platten und Profilen, die mit sehr unterschiedlichen Methoden ermittelt worden sind, miteinander verglichen. Dieser Vergleich bezog sich auf die Ergebnisse von numerischen Berechnungen, andererseits aber auch auf die Ergebnisse von analytischen Berechnungsverfahren. Schließlich wurde die Multipolmodellierung des Hinterkantenlärms mit einem einfachen akustischen Experiment validiert: eine Laut-sprecheranordnung an der Hinterkante einer endlichen Platte wurde als ideales Dipolmodell zur Ausmessung der Richtcharakteristik der Schallabstrahlung im reflexionsarmen Raum verwendet. In weiten Bereichen der HELMHOLTZ-Zahl stimmen die Ergebnisse für die Richtcharakteristiken aus den unterschiedlichen Verfahren befriedigend gut überein. Physikalisch gesehen zeigen sich für die verschiedenen Bereiche der HELMHOLTZ-Zahl gut interpretierbare Er-gebnisse: erstens der klassische Dipol als kompakte Quelle, zweitens die zunehmende ''Lappung'' der Richtcharakteristik als Ergebnis der Kantenstreuung und -beugung (Hinter- und Vorderkante), und drittens der extrem nichtkompakte Fall mit der halbunendlichen Platte, d. h. die kardioidförmige Richtcharakteristik. Das Messverfahren mit einer elektroakustischen Modellierung der Strömungsschallquelle wurde auch für weitere Tragflügelkonfigurationen (mit Landeklappe) angewandt.

• Zur Geschichte der Akustik - Vorstellung einer Projektidee [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  P. Költzsch
[A]

Der DEGA-Fachausschuss 'Lehre der Akustik' hatte ein Projekt mit der Thematik 'Geschichte der Akustik/Geschichte der großen Akustiker' vorgeschlagen, für das nunmehr eine Konkretisierung vorgelegt wird. Beabsichtigt ist eine Darstellung der Geschichte der Akustik anhand der biographischen Daten und der wissenschaftlichen Leistungen großer Akustiker (z. B. Lord Rayleigh, H. v. Helmholtz, G. v. Békésy) bzw. großer Wissenschaftler, die zur Entwicklung des Fachgebietes Akustik beigetragen haben (z. B. I. Newton, H. Barkhausen). Das Projekt soll den Grundsatz verfolgen, dass ein wissenschaftliches Fachgebiet immer von Personen betrieben und entwickelt wird, dass der Fortschritt im Fachgebiet und die Qualität der Erkenntnisse von den individuellen Leistungen der betreffenden Wissenschaftler bestimmt wird und dass sich damit die Entwicklung eines Fachgebietes aus der Summe dieser persönlichen Leistungen von Wissenschaftlern ablesen lässt. Das Projekt soll also nicht direkt die Entwicklung des Fachgebietes Akustik zeigen, sondern nur indirekt, und zwar durch die Mosaiksteine des biographischen und wissenschaftlichen Materials der 'Großen' des Fachgebietes. Kurz gesagt, dass Projektergebnis soll die Arbeitsmethode der Historiker realisieren, nicht auszuweisen, wie 'es' war, sondern wie A und B und M und N waren, die 'es' gestaltet haben (nach: H. v. HENTIG in H. JÄCKEL, 2002). Im Vortrag wird eine ''Akustiker-Liste'' mit etwa 150 Namen vorgelegt, werden ca. 30 Personen für die o. g. Darstellungsart ausgewählt, wird ein Beispiel der beabsichtigten Art der Darstellung eines großen Akustikers gezeigt und wird insbesondere zur Mitarbeit aufgefordert. Das Projekt soll als DEGA-Projekt bearbeitet werden, so dass, vorbehaltlich der Projektgenehmigung, begrenzte Mittel für Recherchearbeiten (für studentische und wissenschaftliche Hilfskräfte) zur Verfügung stehen werden.

• Berechnung der Schallabstrahlung von Flammen mit Diskretisierungsmethoden [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  H. Brick, R. Piscoya, M. Ochmann and P. Költzsch
[A]

Innerhalb der DFG-Forschergruppe 'Verbrennungslärm' werden Methoden entwickelt, um die Schallabstrahlung von offenen und geschlossenen Flammen numerisch und experimentell zu bestimmen. Für die numerische Simulation der Schallabstrahlung wurde bisher die Kopplung von einer inkompressiblen Large Eddy Simulation (LES) mit der Boundary Element Method (BEM), der Ersatzstrahlermethode (ESM) sowie den Akustischen Störungsgleichungen (APE, AIA RWTH Aachen) für freibrennende Flammen untersucht. Im Vortrag werden diese Ansätze verglichen und die Ergebnisse bezüglich der abgestrahlten Schallleistung turbulenter Jet-Flammen mit LES/BEM-, LES/ESM- sowie einer LES/APE/ESM-Kopplung präsentiert. Dabei werden die Simulationsergebnisse den gemessenen Schallleistungsspektren gegenübergestellt. Bisher wurden zwei Flammenkonfigurationen mit den vorgestellten Methoden untersucht. Für eine Konfiguration wird eine gute Übereinstimmung von Berechnung und Messung erreicht, bei der zweiten Konfiguration treten starke Abweichungen auf. Die Ursachen für die Abweichungen und mögliche Lösungsstrategien werden diskutiert. Abschließend werden erste Ansätze zur Berechnung der Schallabstrahlung von eingehausten Flammen mit den o. g. gekoppelten Methoden vorgestellt.

• Preisaufgaben in der Geschichte der Akustik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  P. Költzsch
[A]

Im 18. und 19. Jahrhundert haben wissenschaftliche Akademien Preisaufgaben gestellt, so zum Beispiel die französischen Akademien in Paris und Bordeaux, die Berliner und die Petersburger Akademie der Wissenschaften. Unter den Preisaufgabenstellungen gab es hin und wieder auch Preisaufgaben auf akustischem Gebiet. Beispiele dafür sind Fragen nach der Differentialgleichung der Plattenschwingungen (Preisträgerin: Sophie GERMAIN 1816), nach der Konstruktion eines Instruments zur Vokal-Klangerzeugung (KRATZENSTEIN 1779), nach der Messung der Kompressibilität (Schallgeschwindigkeit) von Wasser (COLLADON 1826), nach dem Ursprung der Sprache (HERDER 1771) sowie nach der Theorie des Gehörs (BELZ 1763). Im Vortrag wird über einige dieser Preisaufgaben und die Preisträger berichtet, u. a. über die französische Wissenschaftlerin Sophie Germain, die unter einem männlichen Pseudonym an der école Polytechnique in Paris studierte, die unter diesem Pseudonym mit GAUSS über Fermats letzten Satz korrespondierte und nach der heute die Sophie-Germain-Primzahlen benannt sind. Des weiteren werden die Messungen zur Schallgeschwindigkeit von Colladon im Jahre 1826 im Genfer See beschrieben, mit einem Unterwasser-Glockenton als Sender und einem 14 km entfernten großen Hörrohr mit einem Unterwasser-Schalltrichter als Empfänger, mit dem Messergebnis für die Schallgeschwindigkeit von 1435 m/s. Und schließlich wird auf Herders Preisschrift von 1770 'Über den Ursprung der Sprache' eingegangen, die mit den berühmten Worten beginnt 'Schon als Thier, hat der Mensch Sprache.' Der Vortrag lässt die Frage offen, warum eigentlich heute - mit einer Ausnahme (die dem Autor bekannt ist) - Akademien und Fachgesellschaften derartige Preisaufgaben nicht mehr stellen!

• Von Pythagoras über Helmholtz bis Békésy - eine Entdeckungsreise durch die Geschichte der Akustik [DAGA 2008 (Dresden)]
  P. Költzsch
[A]

In einem DEGA-Projekt wird die Geschichte der Akustik anhand der biographischen, wissenschaftlichen und wissenschaftsorganisatorischen Leistungen großer Akustiker dargestellt, auch unter Einbeziehung von Wissenschaftlern anderer Fachgebiete, die zur Entwicklung des Fachgebietes Akustik beigetragen haben. Bei diesem Streifzug durch die Geschichte der Akustik werden für die Antike Pythagoras, Polykleitos der Jüngere, Vitruvius und die Akustik der antiken Theater dargestellt. Das pythagoreische Weltprinzip ''Alles ist Zahl'', abgeleitet aus den akustischen Experimenten am Monochord, ''diese sinnstiftende Kraft mathematischer Strukturen'', gehört nach Werner Heisenberg ''zu den stärksten Impulsen menschlicher Wissenschaft überhaupt''. Aus der Phalanx großer Akustiker des Mittelalters wird einerseits der französische Naturphilosoph und Theologe Marin Mersenne ausgewählt, der sich mit der Messung der Schallgeschwindigkeit, mit Skalierungsmethoden bei Saitenschwingungen und den ''Mersenne''-Primzahlen befasste; andererseits ist Athanasius Kircher, Professor am Vatikan und der große ''Illustrator'' der mittelalterlichen Akustik, eine herausragende Persönlichkeit der Akustikgeschichte. Aus den letzten beiden Jahrhunderten werden in den historischen Streifzug Hermann von Helmholtz und der Physiker Georg von Békésy, der 1961 den Nobelpreis für Medizin erhielt, einbezogen. Und so kann auf diese Weise Akustikgeschichte geschrieben werden: nicht darzustellen, wie ''es'' war, sondern wie A und B und M und N waren, die ''es'' gestaltet haben (nach H. v. Hentig).

• '... den Schall thätlich, active, zu empfangen ...' Der Preisträger der Preußischen Akademie: Urban Nathanael Beltz, Berlin 1763 [DAGA 2008 (Dresden)]
  P. Költzsch
[A]

Im Jahre 1760/1762 stellte die Königlich Preußische Akademie der Wissenschaften zu Berlin eine Preisaufgabe, die die Erklärung des Gehörs und des Hörvorganges zum Gegenstand hatte. 1763 wurde als Preisträger der Stadtphysikus aus Neustadt-Eberswalde, Dr. med Urban Nathanael Beltz, bekannt gegeben: ''Abhandlung vom Schalle, wie er entstehet, fortgehet, ins Ohr wirket, und wie der Empfang des Schalles, kraft der innerlichen Structur des Ohrs hervorgebracht wird, und wie das Hören geschiehet''. Berlin, Verlag Haude & Spener 1764. In seiner Arbeit hat Beltz in prophetischer Weise auf das ''aktive Gehör'' hingewiesen: ''Es ist demnach nicht genug zum Empfange des Schalles, dass das Ohr durchs Anstossen vom Schalle berühret werde, und sich dabey nur leidentlich, passive, verhalte, sondern es muß auch selbst eine Kraft besitzen, seine eigene elastische Mit- und Nachwirkung dabey auszuüben, oder den Schall zugleich thätlich, active, zu empfangen.'' Über diesen Dr. Beltz ist in der Fachliteratur fast nichts zu finden. Das war der Anlass, sich mit diesem Akademiepreisträger von 1763 näher zu befassen. Die bisher bekannten Lebensdaten von Beltz werden aufgeführt. Die Preisschrift wird besprochen und im wissenschaftlichen Umfeld des 18. Jahrhunderts eingeschätzt. Abschließend wird die Entwicklung der Wissenschaft vom Gehör in der Nach-Beltz-Ära bis zur Cochlear-Verstärkertheorie kurz dargestellt.

König, C.

• HEACE: Simulation von Schall und Vibrationen im Kabinensimulator [DAGA 2003 (Aachen)]
  R. Weber, I. Baumann, M. Bellmann, S. Buss, P. Faulhaber, N. Freese, E. Groll-Knapp, S. Hallmann, C. König, R. Kruse, T. Leitmann, V. Mellert, H. Remmers, A. Röder, B. Schulte-Fortkamp and M. Trimmel
[A]

Gestiegene Kundenerwartungen an den möglichst unverwechselbaren Klang eines Fahrzeugs und an den akustischen Komfort im Innenraum machen eine aufwendige gehörbezogene Analyse der unterschiedlichsten Geräuschphänomene notwendig. Die akustischen Anforderungen variieren zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen und Klassen und haben längst im Zuge der Objektivierung von subjektiven Geräuschwahrnehmungen und -beurteilungen zu einer bedeutenden Nutzung psychoakustischen Know-Hows geführt. Das betrifft einerseits psychoakustische Messmethodik als auch die Anwendung psychoakustischer Signalparameter auf die Klassifizierung und Quantifizierung verschiedenster akustischer Geräusch- und Klangphänomene. Neben der Globalbeurteilung der Innenraumakustik fallen darunter auch die Bewertung einzelner Teilkomponenten, über deren Funktionsweise der Fahrer akustisch orientiert sein muss. Die Bestimmung der Sprachverständlichkeit im Innenraum bei verschienenen Betriebszuständen, der Klang der qualitätsvermittelnden Türschlaggeräusche, die Analyse der Reifengeräusche und der aerodynamischen Windgeräusche usw. verlangen gehörrichtige Bewertungen und Beurteilungskriterien, um bei der Fahrzeugentwicklung richtige Maßstäbe für die Güte des Modells einsetzen zu können.

• HEACE: Versuchsdesign zur Erfassung der Belastung, der Beanspruchung und des Komforts von Passagieren und Crew in einem Kabinensimulator [DAGA 2003 (Aachen)]
  E. Groll-Knapp, I. Baumann, M. Bellmann, S. Buss, N. Freese, S. Hallmann, C. König, R. Kruse, T. Leitmann, V. Mellert, H. Remmers, B. Schulte-Fortkamp, M. Trimmel and R. Weber
[A]

I. Baumann3, M. Bellmann2, S. Buss3, N. Freese3, E. Groll-Knapp4, S. Hallmann3, Ch. König3, R. Kruse3, T. Leitmann1, V. Mellert3, H. Remmers2, B. Schulte-Fortkamp1, M. Trimmel4, R. Weber3 1TU Berlin, 2itap GmbH, 3Universität Oldenburg, 4Universität Wien In einem Kabinensimulator sollen die Auswirkungen variierter und realitätsnaher Umgebungsbedingungen auf die Crew untersucht werden. In diesem Beitrag wird vorgestellt, welche Elemente einer tatsächlichen Flugzeugumgebung während eines simulierten Fluges von Wien nach Alicante mit ''echten'' Passagieren, Flugbegleitern/innen und Piloten realisiert werden. Diese Bedingungen umfassen einmal die objektiven Umgebungsvariablen, wie die simulierten Geräusche, Vibrationen, variiertes Luftklima und die Bewegung (Motion) des Simulators. Zum anderen werden die Belastungen der Kabinencrew und des Piloten zusätzlich durch sehr realitätsnahe Arbeitsabläufe der Flugsituation angenähert und die Wirkungen mit psychologischen, soziologischen und physiologischen Methoden erfasst. Es wird ein Überblick über das Versuchssetting einschließlich des eingesetzten Messinstrumentariums und der erfassten Parameter gegeben. [HEACE wird im EU-Programm GROWTH unter Projekt Nr. GRD1-2001-40118 gefördert].

• Flight Simulations: Influence of Environmental Factors on Passenger Comfort
  C. König, I. Baumann, S. Buss, N. Freese, S. Hallmann, R. Kruse, V. Mellert and R. Weber
[A]

There is a number of factors that influence the passenger comfort in an aircraft cabin. The influence of environmental variables - noise and vibration, temperature and relative humidity - on passengers comfort is analysed in the EU-Project FACE (Friendly Aircraft Cabin Environment). An environmental comfort index (ECI) to describe the influence of the environmental variables on passenger comfort is important for the manufactures of aircrafts. Because the environmental variables cannot be varied adequately in real flights the effect of varied environmental conditions on passengers are examined in a cabin simulator at Watford, UK with 364 test persons. In order to arrange a realistic simulation there are flight attendances and food services during the tests. Each environmental parameter was set independent to three different values. This leads to 27 different environmental conditions. It has been attempted to predict the overall cabin comfort with a linear model. The parameters of the linear model are the direct ratings of the environmental variables.

[FACE is funded by the European Community under the 'Competitive and Sustainable Growth' Program, Project Nr. GDR1-2001-40205]

• Faserverbundwerkstoffe aus Naturfasern - Anpassung der akustischen Eigenschaften durch Variation des Aufbaus und der Oberflächen [DAGA 2005 (München)]
  D.H. Müller, C. König and I. Gebauer
[A]

Zunehmende Anforderungen an das Bauteilgewicht, sowie Umweltverträglichkeit und Recyclingfähigkeit der eingesetzten Werkstoffe erfordern innovative Lösungsansätze bei der Bauteilgestaltung. Unter diesen Gesichtspunkten wächst das Bestreben Glasfasern durch Naturfasern zu substituieren. Naturfasern bieten im Verbund mit polymeren Matrices durch Aufbau, Verarbeitung und Anordnung verschiedener Layer erhebliche Kombinationsmöglichkeiten bei der Bauteilgestaltung. Heimische Naturfasern, wie z.B. Flachs- und Hanffasern, zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht und ihre ökologische Verträglichkeit aus. Eine thermoplastische Matrix aus Polypropylen weist gute Flies- und Verarbeitungseigenschaften auf. Ein multifunktionaler Charakter ist bei der Entwicklung neuer Sandwichmaterialien zunehmend von Interesse. So ist durch Kombination von unverpressten Vlieslayern mit unterschiedlich stark verpressten Faserverbundlayern, neben der erwünschten Steifigkeit der Sandwichstruktur die Möglichkeit gegeben, die akustischen Eigenschaften entsprechend dem späteren Nutzen des Endproduktes zu modifizieren. Durch gezieltes Einstellen der Faserparameter, der Hybridvliesdaten, des Schichtaufbaus und insbesondere der Variation der Bauteiloberflächen können die akustischen Absorberwirkungen breitbandig ab einer bestimmten Grenzfrequenz oder schmalbandig für bestimmte Frequenzbereiche erreicht werden. Der Anwendungsbereich der präsentierten Ergebnisse konzentriert sich auf Innenverkleidungsteile im Fahrzeug zur Erzielung einer definierten akustischen Umgebung.

• Akustische und mechanische Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen bei Variation des Hybridwerkstoffaufbaus und der Bauteiloberflächen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  C. König and D.H. Müller
[A]

Hybridvliese werden häufig eingesetzt, um Schichtverbunde für die Anwendung bei Automobil Innenteilen herzustellen. Diese Vliese bestehen aus Verstärkungsfasern und Polymerfasern, die als Matrixmaterial dienen. Durch Veränderung sowohl der Stärkungs- als auch der Polymerfasern und durch Anpassung der Produktionstechnologien ist es möglich, die mechanischen Daten und akustischen Eigenschaften der Bauteile zu optimieren.

Die zunehmenden Anforderungen an das Bauteilgewicht, sowie Umweltverträglichkeit und Recyclingfähigkeit der eingesetzten Werkstoffe erfordern innovative Lösungsansätze bei der Bauteilgestaltung. Unter diesen Gesichtspunkten wächst das Bestreben Glasfasern durch Naturfasern zu substituieren. Naturfasern bieten im Verbund mit polymeren Matrices durch Aufbau, Verarbeitung und Anordnung verschiedener Layer erhebliche Kombinationsmöglichkeiten bei der Bauteilgestaltung. Heimische Naturfasern, wie z.B. Flachs- und Hanffasern, zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht und ihre ökologische Verträglichkeit aus. Polypropylen als Polymerfaser weist als thermoplastische Matrix gute Flies- und Verarbeitungseigenschaften auf.

Durch Kombination von unverpressten Vlieslayern mit unterschiedlich stark verpressten Faserverbundlayern ist, neben der erwünschten Steifigkeit der Sandwichstruktur die Möglichkeit gegeben, die akustischen Eigenschaften entsprechend dem späteren Nutzen des Endproduktes zu modifizieren.

• Verfahren zur Bestimmung der akustischen Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  C. König and D.H. Müller
[A]

Die zunehmenden Anforderungen an das Gewicht von Automobil-Innenteilen, sowie Umweltverträglichkeit und Recyclingfähigkeit der eingesetzten Werkstoffe, erfordern innovative Lösungsansätze bei der Bauteilgestaltung. Unter diesen Gesichtspunkten wächst das Bestreben Glasfasern durch Naturfasern zu substituieren. Naturfasern bieten im Verbund mit polymeren Matrices durch Aufbau, Verarbeitung und Anordnung verschiedener Einzelschichten (Layer) erhebliche Kombinationsmöglichkeiten bei der Bauteilgestaltung. Durch Kombination verschiedener Layer besteht die Möglichkeit, die akustischen Eigenschaften des Endproduktes zu modifizieren. Die akustischen Eigenschaften einer Einzelschicht hängen, neben seiner Dicke, von weiteren Materialkennwerten (u.a. Strömungswiderstand, Tortuosität, thermische und viskose charakteristische Länge) ab. Einzig die Dicke ist dabei im Herstellungsprozess direkt zu messen und zu beeinflussen. Die akustischen Eigenschaften von Automobil-Innenteilen werden daher häufig nachträglich im ,trial-and-error' Verfahren verändert. Im Rahmen dieses Vortrag wird ein Verfahren zur Bestimmung der akustischen Eigenschaften aufgezeigt. Mittels experimenteller Untersuchungen wird ein Zusammenhang zwischen den Herstellungsparametern und den akustischen Eigenschaften dargelegt. Zu diesen Parametern gehören u.a. die Naturfaserart, das Mischungsverhältnis, die mechanische Verfestigung, der Verpressungsgrad und die Prozesstemperatur sowie das akustische Verhalten bei Kombination verschiedener Einzelschichten.

König, F.M.

• Weiterführende Untersuchungen um elektromagnetische Strahlungseigenschaften speziell von Kleinkopfhörern [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  F.M. König
[A]

In den vergangenen zwei Jahren wurden erstmals Kopfhörer untersucht, ob und in wieweit diese für den Menschen gesundheitlich bedenkliche, elektromagnetische Felddispositionen aufweisen könnten. Grundlage für die o.g. Vermutung waren Normenempfehlungen sowie internationale Standards, wie die Schweden-Norm oder TCO '95, MPRII, NCRP sowie DIN 0848, Teil 4A, welche Grenzwerte für elektromagnetische Felder an PC-Monitoren bis hin zu Schlafzimmern, beruhend auf epidemiologische Befragungen kombiniert mit Langzeitversuchen, vorschreiben. Als erste Bestätigung durfte das vergangene Ergebnis mit überaschend hohen Feldwerten um 847 nT (Mittelwert) bei einem vergleichweise niedrigen Pink-Noise-Kopfhörer-Austeuerungspegel von 70 dBSPL(C) Beachtung finden. Motivation für die vorliegende Arbeit war der seinerzeitige Mangel an Intra-Concha- sowie ohr-aufliegenden Kopfhörermodellen, welche nunmehr berücksichtigt wurde, um schlußendlich einen representativen Einblick in alle Kopfhörer-Bauarten zu erhalten. Zusammengefaßt standen bis heute 60 unterschiedliche Kopfhörer von 15 Herstellern als Meßobjekte zur Verfügung. Bemerkenswert ist, daß die Schallwandler-Impedanz nicht mit den summa-summarum ermittelten, hohen Meßwerten von über 1000 nT (Mittelwert) zu korrelieren scheint und diese das Fünfache der Grenzwert-Vorgaben gemäß TCO '95 sowie Zehnfachen der o.g. DIN für magnetische Feldemmissionen überschritten haben! Neben der Diskussion über den Sinngehalt solcher Forschungsarbeiten sowie deren sich hiermit weiter erhärteten Resulate wird ferner ein Verfahren zur kopfnahen Feldreduktion vorgestellt, das vornehmlich einer nicht unerheblichen und stetig wachsenden Anzahl von Elektrosensiblen Abhilfe schaffen soll.

• Elektromagnetische Strahlungseigenschaften von kopfnahen Schallquellen in der Telekommunikation [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  F.M. König
[A]

In den letzten drei Jahren wurde erstmals untersucht, ob und in wieweit kopfnahe Kleinschallquellen für den Menschen gesundheitlich bedenkliche, elektromagnetische Felddispositionen aufweisen können. Grundlage für die o.g. Vermutung sind Normenempfehlungen sowie internationale Standards, wie die Schweden-Norm oder TCO'95, MPRII, NCRP sowie *DIN 0848, Teil 4A, welche Grenzwerte für elektromagnetische Felder an PC-Monitoren (u.a. 200 nT) bis hin zu Schlafzimmern (* 100 nT), beruhend auf epidemiologische Befragungen kombiniert mit Langzeitversuchen, vorschreiben. Nach den ersten Meßergebnissen mit Feldmittelwerten von 847 nT (37 Objekte) und inzwischen über 60 gemessenen, unterschiedlichen Kopfhörern (Typen/Bauvarianten) mit 1034 nT wird dieses Thema zunehmend nicht mehr unter dem Begriff ''Schwachstrahler'' abgetan (vgl. u.a. Veröffentlichung zum BIO-MEDIC Symposium 2-2000 in Zakopane/Polen)! Die vorgenommenen Vergleichsmessungen fußten auf einen an den Kopfhörern kalibrierten Schalldruck von 70 dBSPLC (Pink-Noise-Signal), wonach dann hieran die Erfassungen der magnetischen Induktion (in nT) folgte. Motivation für die vorliegende Arbeit waren Hinweise von kopfhörer-baugleichen Headsets u.s.w., welche u.a. in Call-Centern in 8-Stunden-Arbeitstagen zum Einsatz gelangten und nunmehr geprüft wurden. Die Erfahrung aus der Vielzahl von inzwischen getätigten Messungen und Diskussionen mit Experten auf dem Gebiet der Strahlungsemission sowie weiterführende Optimierungsvorschläge zum Verfahren um eine gehör-bezogen gleichartige Testobjekt-Signalaussteuerung sollen außerdem angesprochen werden.

• Unterscheiden sich vergleichsweise Raumklang- und Stereokopfhörer auch in subjektiven Parametern wie der Abhörlautstärke sowie Klangfarbe? [DAGA 2002 (Bochum)]
  F.M. König
[A]

In den letzten gut zehn Jahren wurden vermehrt diverse Verfahren zur Erzeugung von Raumklang mittels Kopfhörern eingeführt, welche entweder per digital-binauralem Signalprozessing oder Passivmaßnahmen (DAGA '91) am Kopfhörer arbeiten. Grundlagen hierfür schufen u.a. Untersuchungen um die menschliche Zuhörernachbildung in Gestalt sogenannter Kunstkopfsysteme. Im Falle der Wiedergabe von üblichen Stereotonkonserven via Standardkopfhörer reduziert sich dies vornehmlich auf ein im Kopf lokalisiertes (IKL) Mono-/Stereoklangempfinden. Überraschender Weise hat sich herausgestellt, dass anhand der Außer-Kopf-Lokalisation (AKL) plus Entfernungswahrnehmung, vergleichsweise gegenüber einer IKL, nicht nur die kopfbezogene, natürlich-räumlichere Tonempfindung einher geht, sondern psychoakustische Effekte auftreten. Dazu gehören Lautstärkeunterschiede zwischen Stereohörereignissen mit IKL und AKL, Variation der subjektiv eingestellten Abhörpegel für laterale bzw. mono-mittigen Schallreizen (vgl. mit und ohne Hörereigniselivation) sowie empfundene, zeitbegrenzte Klangfarbenverfälschungen bei periodisch-impulshaften, diotisch/dichotischen Rauschsignal-Darbietungen. Für die zugehörigen Versuche standen ausschließlich veränderbare Kopfhörerpegel zwischen dem linken und rechten sowie Stereosummenkanal zur Verfügung, weshalb die Tonsignalversorgung der Versuchskopfhörer keine spektrale Veränderung erhielt. Es wird die These aufgestellt, dass jeweils ein unverzerrter, neutraler Kopfhörerklang sowie eine natürlich-räumliche Tondarbietung zur Reduktion von Abhörpegeln beitragen kann; Stichwort ''Gehörschonung''. Als ergänzender Hintergrund des Beitrages ist die Existenz minderwertiger, portabler Stereoabspielgeräte mit preiswerten Kleinstkopfhörern oder auch die unnatürlich-schmalbandige (300 Hz - 3400 Hz), kopfbezogene Dauerbeschallungen im Bereich der Telekommunikation (s. Call-Center) mit IKL zu erwähnen, welche eventuell das Faktum AUDIOSHOCK auslöste.

• Maßnahmen zugunsten einer verbesserten, horizontalen Vorneortung von klangbildneutralen Hörereignissen bei Kopfhörern [DAGA 2002 (Bochum)]
  F.M. König
[A]

In den letzten gut zehn Jahren wurden vermehrt diverse Verfahren zur Erzeugung von Raumklang mittels Kopfhörern erörtert, welche entweder per digital-binauralem Signalprozessing oder Passivmaßnahmen am Kopfhörer zustande kamen (DAGA '91). Grundlagen hierfür schufen u.a. Untersuchungen um die menschliche Zuhörernachbildung in Gestalt sogenannter Kunstkopfsysteme in den Siebzigerjahren. Bei extremer, anatomischer Ungleichheit zwischen der kopf-/richtungsbezogenen Aufnahme- und Wiedergabesituation traten hier bekanntlich, je hörende Person, Streuungen in der Raumklangbildneutralität auf (s. Freifeld-/Diffusfeld-Entzerrung). Anhand üblicher Kopfhörer reduziert sich dies schlußendlich auf das Mono-/Stereoklangempfinden im Vergleich mit nur einer vornehmlich im Kopf lokalisierten Hörereignisebene. Dagegen offeriert das o.g., letztere Passivverfahren ein vornehmlich in der Horizontalebene empfundenes Klanggeschehen mit teilweiser Entfernungswahrnehmung. Dieses fußt auf eine im wesentlichen lotrecht unterhalb des Gehörgangs gelegene, dezentrale Schallwandleranordnung oder Punktschallquellenerzeugung mit ähnlich markanten Frequenzgangunebenheiten, wie es Freifeldübertragungsmaße von Probanden bei einer Hörrichtung vorne ergäben. Es stellte sich nun die Frage, ob und in wie weit vom Tonsignalformat unabhängig der Effekt des Kopfhörer-Raumklanges samt Vorneortung ohne Klangbildeinbußen optimiert werden kann, zumal bislang öfters noch eine instrumentenabhängige (s. deren unterschiedliche Audiospektren) Hörereigniselivation attestiert wurde. Der vorliegende Beitrag zeigt rein akusto-mechanische Maßnahmen am in Rede stehenden Beschallungselement, welche es an Kopfhörerkonstruktion ermöglichen, annähernd jede Tonsignal-Übertragungsbereichspartie geeignet zu beeinflussen. Die Zuhörer-Ohrmuschel und deren Anatomie, gemäß der Helix, Concha, Incrusa etc., wird dabei gerichtet derart beschallt, dass wesentliche, lineare Verzerrungen für eine bevorzugte Hörereignisrichtung horizontal vorne effektiver verstärkt auftreten. Die Vorgabe eines neutralen Klangbildes sollte über eine hohe Personengruppe ungestört verbleiben. Beispielhafte Meßergebnisse am individuellen Ohr bzw. Pinna unterstreichen diesen eingeschlagenen Weg.

• Über die Spektrumanalyse von atmosphärischen, elektromagnetischen Wechselfelddispositionen im Bereich ELF von 20 Hz bis 20 kHz (Hörsturz-Auftreten) [DAGA 2003 (Aachen)]
  F.M. König
[A]

In der Elektroakustik bedient man sich der physikalischen Möglichkeit, elektrische Wechselsignale in akustisch hörbare Tonsignale und umgekehrt zu wandeln. Somit werden u.a. bei der (analogen) Tonsignalübertragung einstreuende Störfelder aural wahrnehmbar. Ein typisches Beispiel sei anhand von auftretenden Gewitterblitzaktivitäten am Ort eines ausstrahlenden Rundfunksenders im LW-/KW-/MW-Frequenbereich herangezogen, bei welchen sich die atmosphärischen Impulsentladungen ''huckepack'', gemäß des sog. Mitzieheffekts, in das modulierte Rundfunksignal einbinden. Hiermit erstmals vorgestellte Untersuchungen um elektromagnetische Wechselfeldereignisse der Erdatmosphäre sollen aufzeigen, dass nicht nur über die Signalwandlung ein Bezug zur Akustik hergestellt werden kann: Die bislang wenig betrachtete Auftretenssignifikanz von Tinnitus korrelierend mit den in Rede stehenden, wetterbezogenen Entladungsvorgängen sowie die von der Natur dabei gelieferte Burst-Struktur (s. Gauß-/oder Breitbandimpulse) im Audio-/Hörfrequenzbereich sollte das Interesse eines Akustikers wecken. Ferner werden akustisch eher fachfremde Effekte, wie der Biotropie oder Wetterfühligkeit in Bezug auf bestimmte Impulssignaleigenheiten, analysiert und über Ergebnisse einer vorgenommenen Pilotblindstudie mittels 25 Probanden diskutiert. Die Beleuchtung des Faktums niederfrequenten Elektrosmogs sei in diesem Rahmen ebenso zu nennen. Hieraus rekrutierte sich nicht nur ein Modell für vorzuziehende, ''wohltuhende'' Schönwetterfelder, die von Anfang an für eine Wechselsignalkonserve gesucht wurden, sondern auch eine Grundlage z.B. für Erdbebenvorwahrnungen bezüglich zeitlich vorweg auftretende sowie hiermit erkannte ULF- Anomalien in 3D-Spektrogrammanalysen von solchen, sogenannten Atmosperics bzw. Sferics.

• Untersuchungen zur Variation der Klangbildeigenschaften von Kopfhörern - Investigations in variations of headphones tone coloration [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F.M. König
[A]

Headphones are working as head-related sound sources at the human outer ear. The tone coloration has to be neutral and loudspeaker compatible as recommended at the CCIR 708 for flat diffuse-field transfer functions (DFTF). Some variation factors influence this transfer functions in a practice use: The individual outer ear or pinna transfer function (OETF) as a part of the head-related transfer function (HRTF) and the principle of the headphones acoustic reinforcing device in front of the pinna. Examples for this are open/closed or supra-/circum aural headphones and the speaker placement nearby the auditory canel). Statistics on several thousand users of headphones offered significant more fluctuating tone coloration effects by statments of to much or less high frequency range as explained by a 'rough' or 'damped' sound quality for one created circum-aural, open headphone for in-front-localisation (HFI) apart from another HFI's and normal headphone developments. It was investigated over seven persons in an open supra-aural and a closed circum-aural HFI (centric and damped speaker or driver placement) and an open circum-aural HFI (de-centric speaker placement) and a normal open, circum-aural headphone (centric speaker placement). The intention of this work was to research and show the basics of this extraordinary sound effect in head-related reproduction of sound. So the tone coloration was no subjective testing persons result, but a greater intensive influence of the anatomic pinna construction working together with the sound source placement as a varying acoustic filter unit (compare with a higher standard deviation value around 6 kHz).

• Zur Varianz der Kopfhörer-Außenohr-Übertragungsfunktionen seitens infantiler und erwachsener Probanden [DAGA 2005 (München)]
  F.M. König and A. Veitinger
[A]

Aufgrund der rasanten Entwicklung in der Elektroakustik sind heute Tonaufnahme-Wiedergabe-Darbietungen von bislang undenkbar hoher Qualität möglich. Allerdings werden hierbei alle Kriterien und Randbedingungen für den erwachsenen Hörer angelegt, Unterschiede zu Kindern und Jugendlichen werden jedoch nicht berücksichtigt (s. Audiologie, Kunstkopf, Kopfhörer)! Wie der Mensch sein räumliches Hörvermögen im Kleinkindalter erlernt hat, ist inzwischen nachvollziehbar. Ebenso sind infantile Höreffekte, wie eine 6 dB einnehmende Hörempfindlichkeitsreduktion um die C5-Senke und die Tatsache, daß die kindliche Sprachstimmlage 2 bis 3 Oktaven höher als bei Männern oder Frauen liegt, bekannt. Welchen Einfluß die deutlich kleinere Kinderhöranatomie während der Nutzung von binauralen, kopfbezogenen 'Erwachsenen-Beschallungsvorrichtungen' auf das Hörergebnis nimmt, ist dagegen unbekannt. Anders gesagt: Was passiert, wenn Kinder Kopfhörer benutzen, die eigentlich für Erwachsene konzipiert sind? Lauschen Kinder damit ihre Tonkonserven unter Anwendung der 'mittleren' Klangbildentzerrung für Erwachsene? Der vorliegende Beitrag soll die meßtechnisch erfaßbaren Unterschiede zwischen Kindern und Erwachsenen bezüglich des Audiosignal-Übertragungsverhalten erstmals aufzeigen. Hierfür wurden Messungen über zwei größere Personengruppen beiderlei Geschlechts durchgeführt, zum einen Kinder im ''Kindergarten''-Alter sowie erwachsene Personen über 20 Jahre. Als Ergebnis zeigte sich, daß Kinder und Erwachsene jeweils unterschiedliche spektrale Inhalte zu Gehör bekommen.

• Kindertagesstätte - eine verkannte Lärmfalle für das dortige Betreuungspersonal und deren Gehör [DAGA 2005 (München)]
  F.M. König
[A]

Das Thema Lärm und seine Auswirkung auf das menschliche Gehör wird in den letzten Jahren zunehmend intensiv diskutiert. Neben der eigentlichen Bewertung von technischen Quellen, wie z.B. die Geräuschemission von Fortbewegungsmitteln, füllen komplette Tagungsprogramme Untersuchungen zu Sound-Scapes. Anderseits wurden Kindertagesstätten annähernd keinerlei Aufmerksamkeit geschenkt, in dem ganztags eine Ansammlung von 'schrill lärmenden' Kindern betreut werden (Jedermann-Frau bekannt). Warum dieser Ort als kritisch einzuschätzen ist, soll die vorliegende Untersuchung samt einleitendem Kontext offenlegen: Das Hör-Blick-Feld des Akustikers beschränkt sich hinsichtlich akustischer Entwicklungen aktuell nur auf die Höreigenschaften des Erwachsenen, jedoch ungenügend auf Kinder (s. Audiologie-Hörschwellen, -Kopfhörer / DAGA 2005; inzwischen Ausnahme: Kunstköpfe /Acta-Acustica 9-10/2004, Vol. 90). Es ist ein infantiler Höreffekt bekannt, welcher im Vergleich zum Erwachsenen eine 6 dB einnehmende Hörempfindlichkeitsreduktion um die C5-Senke einschließt (s. Kinderlärm-Selbstschutz / DAGA 1995). Schließlich und für den vorliegenden Beitrag von besonderer Bedeutung, läßt sich einfach nachweisen, dass die kindliche Sprachstimmlage 2 bis 3 Oktaven höher als bei Männern oder Frauen zum Liegen kommt. Ergo genau dort, wo der Erwachsene besonders empfindlich Schallereignisse aufnimmt (s. Evolution: Erwachsene sind auf Kinderartikulationen 'geeicht' / DAGA 1995). Es wurden Geräuschanalysen (Spitzenpegel 105 dB), raumakustische Sichtungen sowie Befragungen seitens des langjährigen Betreuungspersonals (vgl. Folgeerscheinungen) getätigt.

• Weiterführende Untersuchungen sowie Diskussion um die EMV-Problematik von kopfnahen, „akustischen“ Strahlungsquellen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  F.M. König
[A]

Zur DAGA 2000 und 2001 wurden Messergebnisse seitens der niederfrequenten, vorwiegend magnetischen Strahlungseigenschaften von Kopfhörern sowie Headsets vorgestellt. Die Untersuchungen basierten auf bewertete (DIN0875) Analysen des magnetischen Flusses in nT von mittels Rosa-Rauschen [70dB(C)] ausgesteuerten Quellen. Während der DAGA 2003 wurde die Sichtweise bezüglich einer zugehörig existenten EMV-Problematik auf natürliche, atmosphärische VLF-ELF-Wechselfelder (s. Sferics; Impulsentladungen aus spezifischem Wettergeschehen) erweitert und mit den Technics der in Rede stehenden, kopfbezogenen Audiosignal-Wechselfeldanalysen gegenübergestellt. Im vorliegenden Beitrag soll dies nunmehr anhand einer Mehrzahl von Kopfhörern bei unterschiedlich gewählten Schalldrücken samt auf eine evtl. Normungsarbeit bezogener Meßmittel erweitert werden. Hieraus wird u.a. die Abhängigkeit des o.g., kopfbezogenen Beschallungsmediums bei Sinussignal-Aussteuerung um 70 bis 90 dB (1-kHz-Ton) ersichtlich. Ferner sei eine EMV-Verknüpfung zu elektroakustischem Equipment im Umfeld eines Ton-/Audiopersonals aufgetan. Schließlich soll die EMV-Problematik nochmals signal-theoretisch vergleichend diskutiert werden, zumal die Periodizität der o.g. Technics von strahtlosen Übertragungstechniken neben Schallquellen den stochastischen, bio-konformen Sferics gegenüberstehen.

• 3D-Raumklangabbildungen mittels Mehrkanal-Kopfhörer - zur Optimierung der portablen Surround-Sound-Tonwiedergabe [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  F.M. König
[A]

Die kopfbezogene Beschallung erhielt die vergangenen Jahre durch die miniaturisierende Entwicklung sowie Vermarktung von datenreduzierten, digitalen Tonsignalwiedergabe-Formaten gemäß ''mp3'' einen ungeahnten Boom. Stereokopfhörer, die zunächst als ''add on Zubehör'' galten, wanderten in den Mittelpunkt - auch der Kritik: Die Im-Kopf-Lokalisation, keine Vorneortung (kontrovers zur neutralen Klangfarbe), geschweige denn Entfernungswahrnehmung, wenn keine individuellen Höranatomie-Merkmale beim Kopfhörerhören genutzt werden. Eine erste Frage ergibt sich: Wie kann man mit bestehenden Mitteln möglichst kostengünstig den geplanten Stereo-Nachfolger, nämlich 'mp3-surround', 3D-Sound entlocken? Soll oder kann überhaupt binaurales DSP im Gerät als Preset (auf Basis 'aller', gegebener Kopfhörer und Ohrformen) erfolgreich verwendet werden? Dazu stehen heute diskrete Home-Cinema-Mehrkanal-Tonformate, wie 5.1 DOLBY DIGITALô, 5.0 DTSô, THXô, DAB u.s.w. zur Verfügung. Gleich zur nächste Frage: Sind diese unverändert überhaupt für eine Raumklang-Kopfhörer-Tonwiedergabe geeignet? Während der letzten AES Convention's und 28. AES Conference wurden u.a. Probleme des 'richtigen', lautsprecher-kompatiblen Downmixes dieser Tonformate auf 2.0 (stereo) diskutiert. Als aktuelle Vorgabe gelten derzeit bekannte Verfahren, wie jene unter den Kürzeln SRSô, DOLBY-HEADPHONEô, Headtracking, ENSONIDOô (gemäß ''mp3 surround'') oder HEAROô. Desgleichen gilt auch für die PC-basierte Gaming-Industrie, bei welcher eine 7.1-Sound-Card zur Tonwiedergabe inzwischen ''normal'' ist! Wäre es nicht einfacher, die Ohrmuschel direkt bei der Beschallung mittels spezieller 4-Kanal-Kopfhörer (getrennte Front-/Rear-Stereohörereignisse mittels dezentrale Schallwandler-Anordung) seitens 4.0 Formate sowie vereinfachtem Downmix anzubieten? Zusammengefaßt entstehen viele Fragen, welche mit diesem Beitrag angerissen und auch nur teilweise beantwortet werden können. Wesentlich erscheint, dass die produzierte Raumklangarbeit des Tonmeisters durch eine bestimmte Tonwiedergabetechnik am Ohr beim Hörkonsumenten nicht verstümmelt ankommt!

• Über das Chaos des breitbandigen Klangbildes von Raumklangkopfhörern - Welches Equalizing für wen mit oder ohne DSP? [DAGA 2008 (Dresden)]
  F.M. König
[A]

Das Abhörmedium Kopfhörer erfuhr in den letzten 30 Jahren Optimierungen in Klang- und Raumabbildung von Hörereignissen. Gerade die portable Stereotonwiedergabe erfreut sich aktuell an Beliebtheit durch mp3-Player oder multifunktionale Handies. Bezüglich Vergleiche von virtuellen, kopfbezogenen zu natürlichen oder realistischen Raumklangabbildungen besteht jedoch immer noch Handlungsbedarf seitens der Reduzierung einer sogenannten Im-Kopf-Lokalisation von Klanggeschehen. Zur Eliminierung solcher Tonwiedergabemängel können u.a. eine sogenannte Frei- und Diffusfeldentzerrung beitragen (Basis: Kunstkopftonaufnahmen). Um im gehobeneren Kopfhörersegment die (3D-) Hörrichtungsinformation zu beinflussen stehen heutzutage zudem binaurale Filtertechniken (DSP) sowie eine de-zentrale Anordnung von Schallwandlern vor bzw. in den eigentlichen Kopfhörern zur Verfügung. Ferner sind seit gut einem Jahrzehnt Tendenzen auszumachen, dass gerade in der Pop-Musik eine eher der früheren ''Loudness-Entzerrung'' zu interpretierende Klangbildwiedergabe bevorzugt wird (s. Subwoofer-User). Ausgelöst wurde dies wohl durch ''mischende'' Musikkünstler, wie Michael Jackson oder Madonna sowie deren in CD's eingegangene Klangfarbenästhetikwünsche. Überdies trug hierzu auch die Kino-Surround-Sound-Beschallung (vgl. THX) zu nennen, welche hohe Ansprüche gerade an die Tiefbasswiedergabe leg(t)en. Kontext dieses Beitrage ist nun eine offene Diskussion, diese o.g. Tendenzen der standardisierten Kopfhörer-Entzerrung bzw. -Entwicklung (s. ''Rundfunk-Tonsignal-Linearität'') einerseits sowie den neuzeitigen POP-Musik-Sound-Geschmack anderseits mit jenen nötigen, binauralen Hörmerkmalen von Probanden der individuellen Kopfhörer-Entzerrung für u.a. Raumklangzwecke gegenüberzustellen - ein unwegbares Chaos?

König, M.

• Vergleich von Intensitäts- und Diffusfeld- Verfahren zur Messung der Schalldämmung an Fahrzeugbauteilen [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Haverkamp and M. König
[A]

Zur Bestimmung der Luftschalldämmung von Fahrzeugbauteilen werden häufig Messverfahren eingesetzt, die auf einer Messung der abgestrahlten Schall-Leistung im Diffusfeld beruhen. Dazu wird analog zur Bauakustik eine Anordnung von zwei Hallräumen verwendet, die eine diffuse Beschallung der Probe und eine diffuse Durchmischung aller abgestrahlten Schallanteile ermöglicht. Die Auswertung erfolgt in der Regel in Terzen, das Ergebnis zeigt das Schalldämm-Maß des untersuchten Bauteils als Funktion der Frequenz. Im Gegensatz zur Bauakustik sind in der Fahrzeugtechnik zumeist Bauteile großer Komplexität mit einer beträchtlichen Zahl von Schallpfaden bzw. Teilschallquellen zu betrachten. Ein Nachteil des Diffusfeld-Verfahrens ist die fehlende Lokalisierbarkeit von Teilschallquellen. Es fehlt auch die Möglichkeit, das Messergebnis schmalbandig auszuwerten. Beide Nachteile können durch zusätzliche Messungen der Schallintensität ausgeglichen werden. Hier werden Ergebnisse vorgestellt, die zeigen, unter welchen Voraussetzungen das Schalldämm-Maß aus den Messwerten der Schallintensität bestimmt werden kann. Der Einfluss der Hüllflächenform auf das Ergebnis wird ebenso betrachtet wie der Einfluss von Komplexität und Oberflächenstruktur der Probe. Zur Charakterisierung der Isolationseigenschaften wird ein flächenbezogenes Schalldämm-Maß vorgeschlagen.

Köpf, H.-J.

• Lombard-Sprache für Kfz-Anwendungen: eine Analyse verschiedener Aufnahmekonzepte [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Buck, H.-J. Köpf and T. Haulick
[A]

Um aussagekräftige Spracherkennertests im Kfz durchführen zu können, bedarf es einer großen Zahl an Sprachäußerungen von verschiedenen Sprechern. Tests mit realen Sprechern im Fahrzeug sind sehr aufwändig, zudem sind die Ergebnisse nur bedingt reproduzierbar. Off-line Tests mit bestehenden Datenbasen haben dagegen den Nachteil, dass sie fahrzeugspezifische Eigenschaften nicht nachbilden können. Als flexible Alternative bieten sich Tests mit Lombard-Sprachdaten an, die in hallarmer Umgebung bzw. mit einem nah am Mund positionierten Mikrofon aufgezeichnet worden sind. Fahrzeugspezifische Signale können dann durch Abspielen dieser Sprachaufnahmen über Kunstkopf oder durch Faltung mit im Zielfahrzeug gemessenen Impulsantworten erzeugt werden. In einer realen Fahrsituation bewirkt der erhöhte Geräuschpegel im Fahrzeug, dass der Sprecher seine Stimme anhebt, um lauter und deutlicher zu sprechen. Diese als Lombard-Effekt bekannte Erscheinung muss deshalb auch in den Sprachdaten präsent sein. Da die Sprachdaten keine Umgebungsgeräusche enthalten dürfen, wird zur Aufnahme von Lombard-Sprache den Sprechern meist über Kopfhörer Fahrgeräusch eingespielt.

Dieser Beitrag untersucht unter welchen Aufnahmebedingungen, realitätsnahe Lombard-Sprachdaten gewonnen werden können. Verschiedene Aufnahmekonzepte werden vorgestellt und mit der realen Bedienung eines Sprachbediensystems verglichen. Insbesondere wird untersucht, inwieweit mit der gängigen Methode der Fahrgeräuschsimulation über Kopfhörer geeignete Lombard-Sprache aufgezeichnet werden kann.

Köpke, W.

• 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.

Köster, M.

• Alternativkonzept zur Bestimmung des Impulszuschlages im Vergleich zum Taktmaximalpegel-Verfahren [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Köster and B. Vogelsang
[A]

Bei Geräuschen mit einer besonderen zeitlichen Struktur wird die höhere Lästigkeit gegenüber Geräuschen mit gleichem Energieinhalt durch den so genannten Impulszuschlag KI berücksichtigt. Für Geräusche von gewerblichen Anlagen errechnet sich der Zuschlag aus der Differenz LpAFTeq - LpAFeq. Darüber hinaus existieren andere Verfahren, wie z.B. LpAIeq - LpAFeq (DIN 45 645-2) oder werden weitere Verfahren diskutiert, die z.B. auf dem Überschreitungspegel LpAF1% basieren. Ein Ausgangspunkt für häufige Beurteilungsdifferenzen von Gutachten liegt nun darin begründet, dass die Definition, ob es sich um ein impulshaltiges oder nur um ein auffälliges Geräusch handelt auf einer phänomenologischen Entscheidung beruht. Um dieses Problem zu umgehen, wurde von dänischer Seite ein Verfahren vorgeschlagen, dass die Definition der Impulshaltigkeit bereits implizit enthält. Angepasst an deutsche Verfahren lassen sich damit Entscheidungen nach TA-Lärm (A 3. 3.6) objektivieren. Anhand von 59 untersuchten Geräuschbeispielen werden die Auswirkungen des Alternativkonzeptes dargestellt und diskutiert.

Köster, S.

• Eine Datenbank für deutsche Sprache mit Lombard-Effekt [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  S. Köster, C. Pörschmann and J. Walter
[A]

In Zukunft werden Synthesesysteme zunehmend in Dialogsystemen genutzt. Hierbei kann es durchaus vorkommen, daß die Synthese in einer lärmerfüllten Umgebung gehört werden muß. In dem vom BMBF geförderten Forschungsprojekt Verbmobil ist dies z.B. der Fall. Hier soll die Synthese so angepaßt werden, daß ihre Qualität für den Zuhörer bei gestörter Kommunikations-Situation nur in dem Maße zurückgeht, wie es auch bei einem natürlichen Sprecher der Fall wäre. Der Mensch verfällt in einer solchen Situation unbewußt in eine andere Sprechweise, er spricht mit Lombard-Effekt. Zur Analyse dieser Sprechweise war das Ziel, eine Sprachdatenbank mit Lombard-Sprache zu erzeugen. Für die Analyse ist es wichtig, die zur Herbeiführung des Effekts notwendigen Umgebungsgeräusche bei der Aufnahme möglichst auszublenden. Aus diesem Grund werden die Störgeräusche dem Sprecher über Kopfhörer dargeboten. Hierbei stellt sich die Frage, wie stark der Einfluß des Kopfhörers auf die Sprechweise des Datenbank-Sprechers ist. Wird der Lombard-Effekt durch das Tragen des Kopfhörers verfälscht, und wenn ja, in welcher Weise? Um diese Frage zu beantworten, wurden Sprachaufnahmen mit und ohne Simulation der Eigenwahrnehmung des Sprechers erstellt. Die Eigenwahrnehmung wird durch das Tragen des Kopfhörers empfindlich gestört. Mit der Simulation versucht man, diesen Einfluß des Kopfhörers zu dämpfen. Die Sprachdaten wurden mit Blick auf sprachbeschreibende Parameter wie Formantfrequenzen, Spectral Tilt, Energie in Frequenzgruppen, Grundfrequenz und Lautlänge, u.v.m. untersucht und die beiden verschiedenen Aufnahmearten bei der statistischen Analyse gegenübergestellt. Die Unterschiede werden in dieser Arbeit aufgezeigt.

• Akustisch-phonetische Aspekte von Lombard-Sprache für verschiedene Sprechstile [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  S. Köster
[A]

Ein Vorteil von Systemen mit sprachgesteuerter Mensch-Maschine Schnittstelle ist die Tatsache, daß der Benutzer Information einfach und schnell zuführen kann und zugeführt bekommt. Dies ist besonders für sog. 'hands-busy-eyes-busy' Situationen der Fall, z.B. beim Navigationssystem im Auto. Gerade in solchen lauten Umgebungen tritt beim Benutzer der bekannte Lombard-Effekt auf, ein unbewußter Wechsel der Sprechweise. Für Spracherkenner ist es wichtig, sich an die veränderte Sprechweise adaptieren zu können, da die Erkennungleistung sonst stark sinkt. Für die Sprachsyntese wiederum kann es eine geeignete Anpassung an die Umwelt sein, die Sprechweise Lombard-Sprache zu simulieren, um evtl. eine bessere Verständlichleit zu erlangen. Eine Anpassung setzt eine genaue Analyse der Sprechweise voraus. In dieser Arbeit werden signalnahe Unterschiede zwischen Lombard-Sprache und neutraler Sprache beschrieben. Dabei werden Veränderungen einiger wichtiger prosodischer und spektraler Parameter für drei verschiedene Sprechstile bzw. Textarten verglichen: einzelne Wörter, phonologisch ausbalancierte Sätze und Spontansprache. Ein wichtiges Ergebnis ist, daß für einzeln gesprochene Wörter größere Veränderungen für prosodische Größen aufteten als für die anderen beiden Textarten. Spektrale Eigenschaften ändern sich für alle drei Sprachstile in ähnlichem Umfang. Die Parameter Lautdauer, Grundfrequenz, Formanten und Formantbandbreiten, spektraler Schwerpunkt, spectral Tilt und die Verteilung der Energie in den gehörbezogenen Frequenzgruppen werden analysiert und interessante Phänomene näher beschrieben. So nimmt z.B. die Dauer der Plosive für Lombard-Sprache bei Wörtern und Sätzen zu, verkleinert sich aber für Spontansprache.

• Grundfrequenzsteuerung mit Fuzzy-Algorithmen [DAGA 2002 (Bochum)]
  S. Köster
[A]

Modelle zur Steuerung der Grundfrequenz in Sprachsynthese-Systemen können durch Experten-Analyse von natürlicher Sprache oder automatisch durch Lernalgorithmen aus großen Datenbanken extrahiert werden. Der Vorteil regelbasierter Verfahren besteht in der Schnittstelle zu Intonationsmodellen, die eine Interpretation des gewonnenen Models erlauben. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, dass die erstellten Regelsätze die tatsächlichen Strukturen zwischen linguistischen Eingangsvariablen und der Grundfrequenz nur unzureichend abbilden. Maschinelle Lernverfahren können diese Zusammenhänge in umfangreicherem Maße zur Steuerung nutzen, wenn eine ausreichend große Menge von Trainingsdaten bereitgestellt wird. Allerdings sind die meisten gängigen Verfahren bzgl. der gelernten Modelle entweder gar nicht transparent - wie z.B. Neuronale Netze - oder zumindest schwer zugänglich bzw. interpretierbar (z.B. Klassifikationsbäume). Gerade im Zuge steigender Flexibilität der Sprachsynthese hinsichtlich Emotionen, Sprechstilen oder auch der Anpassung an verschiedene Umfeldbedingungen entsteht die Forderung nach Steuer-Algorithmen, die sowohl möglichst genaue, wie auch möglichst gut interpretierbare Modelle für die Grundfrequenz bereithalten. In dieser Arbeit wird versucht, mit einem Ansatz auf der Grundlage unscharfer Algorithmen dieser Forderung Rechnung zu tragen. Auf der Basis der Parametric Intonation Events (PaIntE, Möhler und Conkie (1998)) wird zunächst eine Klassifizierung der Intonations-Ereignisse mit dem unscharfen C-Means Algorithmus (FCM) vorgenommen, um ein Inventar von PaIntEs zu erhalten. Anschließend wird ein regelhaftes Prädiktionsmodell mit einem unscharfen Neuronalen Netz erstellt. Die so entstandenen Regeln können nun zusammen mit den Prototpen der FCM-Klassen zur Grundfrequenz- Steuerung verwendet werden. Aktuelle Ergebnisse für Regelsätze sowohl der FCM-Klassifizierung als auch des Prädiktionsmodells werden vorgestellt. Die Qualität dieses Ansatzes wird im Vergleich zu der Klassifizierung mit Vektorquantisierung und der Prädiktion mit Klassifikations-Bäumen sowohl durch objektive Maße als auch durch Hörversuche ermittelt. Möhler G. und Conkie A. (1998). Parametric modeling of intonation using vector quantization. 3rd ESCA Workshop on Speech Synthesis. ESCA. Jenolan Caves, Australien.

Köstinger, J.

• Automatische Klassifizierung der Motorisierung von vorbeifahrenden Kraftfahrzeugen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  H. Rainer, F. Graf, D. Ludwig, P. Ummenhofer and J. Köstinger
[A]

Im vorliegenden Projekt wurden die Grundlagen für ein System zur automatischen Klassifikation der Motorisierung von vorbeifahrenden Kraftfahrzeugen erarbeitet. Durch die Kenntnis der Motorisierung kann in Verbindung mit einer entsprechenden Datenbank auf die vom Kraftfahrzeug emittierten Schadstoffe geschlossen werden. Die Klassifikation erfolgt dabei über die Auswertung des Vorbeifahrtsgeräusches, das neben Strömungs- und Reifenabrollgeräuschen sehr stark vom Motorgeräusch dominiert wird. Das abgestrahlte Motorgeräusch kann als Informationsquelle angesehen werden, dessen Charakteristik einerseits vom verwendeten Kraftstoff und andererseits von der Anzahl der Zylinder und weiteren motorspezifischen Parametern geprägt wird. Dadurch erhält man für jeden Motor-Typ einen so genannten ''Fingerprint'', der in Folge mit Hilfe einer Datenbank ausgewertet werden kann. Der von den Kraftfahrzeugen abgestrahlte Schall wird dabei mit speziellen Messmikrofonen detektiert, die auf bereits bestehenden Überkopfbrücken montiert werden können. Die so erfassten Schallsignale werden einer weiterführenden Analyse unterzogen, um in einem hierarchisch aufgebauten Klassifikationssystem den genauen Motortyp zu identifizieren.

Köthe, L.

• Ultraschallgewebecharakterisierung - Methoden zur system- und operatorunabhängigen Bestimmung quantitativer Parameter [DAGA 2003 (Aachen)]
  K.-V. Jenderka, S. Brand, L. Köthe, M. Zacharias and H. Heynemann
[A]

Biologisches Gewebe stellt sich in der Sonographie als eine Kombination aus zufällig und quasi regelmäßig angeordneten akustischen Streuern dar. Neben der Beurteilung der Morphologie sind die Änderungen der akustischen Eigenschaften des Gewebes durch pathologische Veränderungen des Gewebezustandes Grundlage der sonographischen Diagnostik. In vielen Fällen kann die Verschiebung der akustischen Eigenschaften nicht oder nur sehr schwer im konventionellen B-Bild visualisiert werden. Durch Ausnutzung der im B-Bild nicht verfügbaren frequenzabhängigen Signalkomponenten, können zusätzliche Informationen zur Unterstützung der Diagnostik extrahiert werden. Voraussetzung ist in jedem Fall der Zugang zu den hochfrequenten Ultraschallechosignalen einschließlich der exakten Charakteristik der laufzeitabhängigen Verstärkung und die Korrektur der Schallfeldcharakteristik. Unter den genannten Bedingungen sind mit Einschränkungen auch Roh-Daten zur Parameterschätzung geeignet. Anhand von Phantommessungen sowie in vitro und in vivo Untersuchungen werden die Methoden zur Korrektur von Systemeigenschaften und zur Bestimmung der quantitativen Gewebeparameter gezeigt. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit gegenüber Störungen in der Schallfeldgeometrie und der notwenigen Bandbreite (Frequenzen größer 7 MHz) sind in naher Zukunft klinische Anwendungen vor allem an sonographisch gut zugänglichen Organen wie Hoden, Prostata (TRUS), Schilddrüse und Parotis, sowie bei intraoperativen Applikationen und für in vitro Experimente zu erwarten.

Kötz, W.-D.

• Fluglärm: Anforderungen an den baulichen Schallschutz aus Sicht der Lärmwirkungsforschung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  W.-D. Kötz, H. Wende and J. Ortscheid
[A]

Der Schutz vor Fluglärm wird auch in absehbarer Zeit weitgehend auf baulichem Schallschutz basieren müssen. Damit unter diesen Bedingungen die Flughafenanlieger innerhalb ihrer Wohnungen ungestört vom Fluglärm leben können, sind Anforderungen an den baulichen Schallschutz von Wohngebäuden zu entwickeln, die sicherstellen, daß aus der Sicht der Lärmwirkungsforschung bei allen Aktivitäten - sowohl am Tage als auch in der Nacht - Beeinträchtigungen sicher vermieden werden. Hierzu sind auch die akustischen Besonderheiten des Flugbetriebes und die Bauteileigenschaften der gesamten Aussenhaut der Gebäude zu berücksichtigen. Die sich ergebenden Anforderungskriterien werden diskutiert.

Koh, H.-I.

• Aktiv verbesserte Aufsätze von Schallschirmen [DAGA 2003 (Aachen)]
  H.-I. Koh and M. Möser
[A]

Eine theoretische und numerische Untersuchung über das Schallfeld im Bereich eines aktiven Aufsatzes wurde durchgeführt, um die Wirkungsweise der aktiven Maßnahme bei einem Schallschirm verstehen und daraus Optimierungsmöglichkeiten ableiten zu können. Die bisherigen Untersuchungen von Lärmschutzwänden mit passiven Maßnahmen haben Erfolge für mittlere und hohe Frequenzen gezeigt. Mittels sekundären Schallfeldes wurde das primäres Schallfeld auf der Oberfläche des Schallschirmaufsatzes so verändert, dass die tangential zur Aufsatz-Oberfläche fließende Leistung im Schattengebiet des Schirmes möglichst weitgehend reduziert wird. Als Modell wird eine Anordnung mit einem schallharten zylindrischen Aufsatz auf einer schallharten halbunendlichen Schneide aufgestellt. Zuerst wurde das Schallfeld auf der Oberfläche des zylindrischen Aufsatzes lokal minimiert. Dabei wurde die Wirkung von der Regelungsposition und der Anzahl der Regelungspunkten auf das Schallfeld um den Aufsatz und im Fernfeld bei unterschiedlichen Frequenzen studiert. Zum Vergleich wurde die in das Schattengebiet des Schirmes abgestrahlte Leistung global minimiert, was die eigentliche Zielgröße ist.

• Improved shielding effect of noise screens by means of actively controlled headpieces [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  H.-I. Koh and M. Möser
[A]

On the basis of theoretical studies on the effect of the cylinders attached to acoustical screens, a numerical study of actively controlled headpieces of noise screens has been presented last year. According to the theoretical investigations the tangential sound power-transport parallel to the surface of the attached cylinder is crucial in the shielding effect. In the last numerical study, the surface impedance of the headpiece was actively controlled to minimize the power transport along the headpiece as much as possible, i.e. the sound field on the surface was locally minimized. The calculation on the basis of a two dimensional model showed that a deflection of the incident sound was possible by means of a secondary sound field. The acoustical shadow region was more pronounced in both near- and far-field compared to the passive case with rigid surface. For a relatively wide frequency range it was also possible to find optimal positions for the secondary sources and for the error microphones. In the present study the system was investigated experimentally. The physical principle from the theoretical study could be realized practically by means of active control. The optimal configurations, which were found in the numerical analysis were also proven to be effective in the experiment.

Kohler, K.

• Influence of Flanking Transmission on Impact Sound Insulation in solid Multi-Dwellings [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Schneider, K. Kohler and H.-M. Fischer
[A]

In solid multi-dwellings the airborne sound insulation between adjacent dwellings is often reduced by transmission of lightweight solid flanking walls. The transmission of these walls is not clearly taken into consideration, predicting the impact sound insulation according to the German standard DIN 4109, Beiblatt 1 (1989). Author: However, the calculation procedure according to the European standard DIN EN 12354-2 Simplified Model considers the flanking transmission globally using the averaged mass per unit area of the flanking walls in the receiving room. The Detailed Model of DIN EN 12354-2 considers the flanking transmission calculating the sum of the transmitted energy via the separating and the flanking elements.

Within a research project at the Fachhochschule Stuttgart- Hochschule für Technik the predictions of the impact sound insulation using Simplified and Detailed Model of EN 12354-2 will be compared. The calculated weighted normalized impact sound pressure level will be compared with measured in-situ data.

Further investigations will be predicting the influence of the flanking transmission on impact sound insulation. Therefore structure borne sound measurements were carried out to determine the individual flanking transmission on each path. Using calculated and measured data the influence of lightweight solid flanking walls on impact sound insulation will be discussed.

Kohlrausch, A.

• Experimente zur Wahrnehmbarkeit von Asynchronie in audio-visuellen Stimuli [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  A. Kohlrausch and S. van de Par
[A]

In diesem Beitrag werden drei Experimente beschrieben, die der Frage nachgehen, wie Verzö''ogerungen in einfachen audio-visuellen Stimuluspaaren wahrgenommen werden. In den beiden ersten Experimenten hatten die Versuchspersonen zu beurteilen, ob in den audio-visuellen Paaren der visuelle Stimulus oder der auditive Stimulus zuerst angeboten wurde oder ob beide Anteile synchron waren. Die Stimuli wurden mit relativen Verzö''ogerungen zwischen -350 ms (Audio erst) und +350 ms (Video erst) angeboten. ''ÜUber einen weiten Bereich von Verzö''ogerungen (-100 ms bis + 200 ms) ''uüberwog das Urteil synchron. Im dritten Experiment wurden mit einer adaptiven Methode direkt die Unterscheidbarkeitsschwellen zwischen synchronen und asynchronen Paaren gemessen. Hier liegen die Schwellenwerte deutlich geringer als in den beiden ersten Experimenten, wobei allerdings dieselbe Asymmetrie (h''öohere Schwellen im Falle von ``Video erst'' verglichen mit der Situation ``Audio erst'') wie in den anderen Experimenten auftritt. Es zeigt sich, dass die Schwellenwerte nicht auf einfache Weise aus den subjektiven Beurteilungsdaten vorhergesagt werden köoennen. Hierzu muss angenommen werden, dass die interne Reprä''asentation von audio-visuellen Verzöoegerungen unterschiedlich ist, je nachdem ob das Video oder das Audio Signal zuerst angeboten wird.

• Die Wege von Heinrich Barkhausen und Richard Feldtkeller zur Psychoakustik [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  A. Kohlrausch
[A]

In diesem Beitrag möchte ich über einige Ergebnisse des Projektes ''Geschichte der Psychoakustik in Deutschland zwischen 1900 und 1950'' berichten. In diesem Projekt beschäftige ich mich den Fragen, aus welchen etablierten Forschungsrichtungen die uns bekannten Psychoakustiker kamen, welche Anwendungsfragen psychoakustische Forschung stimuliert haben und welche Fachgesellschaften und wissenschaftlichen Zeitschriften das Forum für psychoakustische Diskussionen bildeten. Diesen Fragen möchte ich in meinem Vortrag anhand der Personen Heinrich Barkhausen (1881-1956) und Richard Feldtkeller (1901-1981) nachgehen, die beide viel zur Entwicklung der Psychoakustik beigetragen haben. Beide studierten Physik, beide arbeiteten im Forschungslabor der Fa. Siemens & Halske in Berlin und beide bekleideten über mehrere Jahrzehnte Lehrstühle auf dem Gebiet der Schwachstromtechnik an der TH Dresden (H.B.) bzw. der elektrischen Nachrichtentechnik an der TH Stuttgart (R.F.). Barkhausens Name ist heutigen Psychoakustikern vor allem durch die Einheit ''Bark'' bekannt, während Feldtkellers Name mit dem Buch ''Das Ohr als Nachrichtenempfänger'' verbunden ist, das er zusammen mit Eberhard Zwicker 1956 veröffentlichte.

• Audio-visuelle Interaktion [DAGA 2002 (Bochum)]
  A. Kohlrausch
[A]

In der alltäglichen Wahrnehmung unserer Umgebung erfahren wir durchgängig eine multi-sensorische Welt. Die Integration der Information in den verschiedenen sensorischen Modalitäten wird dadurch ermöglicht, dass multisensorische Stimuli im allgemeinen eine spezifische räumliche, zeitliche und kontextuelle Beziehung haben, wenn sie vom selben Objekt hervorgerufen werden. Bei technischen Systemen ist diese enge Kopplung nicht immer gegeben, Lautsprecher haben oft einen großen Abstand zum Bildschirm, durch aufwendige Kodierungsverfahren oder durch Internetübertragung kann die zeitliche Relation zwischen Bild und Schall verändert werden und bei der gleichzeitigen Verwendung von akustischen und visuellen Icons in Benutzeroberflächen ist der inhaltliche Bezug frei wählbar. Um technische Systeme so gut wie möglich auf die perzeptiven und kognitiven Fähigkeiten des menschlichen Benutzers abzustimmen, muss die Zusammenarbeit zwischen der grundlagenorientierten experimentellen Wahrnehmungsforschung und den verschiedenen Anwendungsbereichen stimuliert werden, und hierzu soll dieser Vortrag beitragen. In dem Vortrag wird zunächst eine Übersicht über aktuelle grundlagen- sowie anwendungsorientierte Forschungsfragen auf dem Gebiet der audio-visuellen Interaktion gegeben. Im zweiten Teil des Vortrages werde ich genauer auf die Frage eingehen, welche Folgen zeitliche Asynchronie zwischen auditorischen und visuellen Stimuli hat. Hierzu werde ich eigene aktuelle Daten zur Wahrnehmbarkeit von festen und zeitlich variablen Verzögerungen zwischen Bild und Schall vorstellen und die Effekte durch Demonstrationen erfahrbar machen.

• Analyse räumlicher Schallfelder mit einem binauralen Modell [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Breebaart and A. Kohlrausch
[A]

Dieser Vortrag beschäftigt sich mit der Analyse der Wahrnehmung räumlicher Schallfelder, wie sie durch Wiedergabe über Stereolautsprecher in einer echofreien Umgebung erzeugt werden. Hierbei konzentrieren wir uns auf Phantomschallquellen, die durch Intensitätsunterschiede zwischen rechtem und linkem Lautsprechersignal hervorgerufen werden (Intensitätsstereophonie). In der Modellanalyse werden die vier richtungsabhängigen Übertragungsfunktionen zwischen den beiden Lautsprechern und den beiden Ohren sowie die periphere Signalverarbeitung im Gehör berücksichtigt. Die entstehenden Schallfelder werden in Hinblick auf die (frequenzabhängigen) interauralen Zeit- und Pegelunterschiede sowie Veränderungen im Spektrum untersucht. Die Modellanalyse zeigt z.B. deutlich die Umwandlung von Pegelunterschieden in den Lautsprechersignalen in interaurale Zeitunterschiede zwischen rechtem und linken Ohr für Frequenzen bis ca. 700 Hz. In der Analyse vergleichen wir die psychoakustischen Eigenschaften von Phantomschallquellen mit denen 'echter' Schallquellen am Ort der Phantomschallquelle für verschiedene Hörerpositionen innerhalb und außerhalb des 'Sweetspots'. Für Positionen außerhalb des Sweetspots treten, aufgrund des unterschiedlichen Abstandes zu den beiden Lautsprechern, zusätzliche Laufzeit- und Pegelunterschiede auf, die das wahrgenommene Stereobild in Richtung eines der beiden Lautsprecher verschieben. In dieser Hörsituation muss, neben den interauralen Unterschieden, auch der Präzedenzeffekt in der Analyse berücksichtigt werden.

• Application of a spectrally integrating auditory filterbank model to audio coding [DAGA 2002 (Bochum)]
  S. van de Par and A. Kohlrausch
[A]

Lossy audio compression algorithms exploit the phenomenon of auditory masking. Such algorithms do encode an audio signal in a very efficient, but inaccurate manner, thereby introducing considerable amounts of distortion within the audio signal. This is allowed as long as this distortion is masked by the audio signal itself. To control this process, models of auditory masking have been used. These models have essentially been based on the assumption that the detectability of distortions is governed by the auditory filter that receives the largest distortion-to-masker ratio. There is evidence, however, that the detectability of distortions can be improved by integrating information over a range of auditory filters. As a consequence, spectrally separated distortion components that are inaudible individually in the presence of the masker, can become audible when presented simultaneously. In this presentation we will discuss the implications of this observation for perceptual audio coding.

• Experimentelle Messungen der absoluten Hörschwelle zu Beginn des 20. Jahrhunderts [DAGA 2003 (Aachen)]
  A. Kohlrausch
[A]

Der Verlauf der absoluten Wahrnehmungsschwelle des menschlichen Gehörs als Funktion der Reizfrequenz (Hörschwelle, Audiogramm)gehört heute zum Standardwissen der Psychoakustik und formt eine Standardmessung der Audiologie. Es mag daher erstaunen, dass noch am Beginn des letzten Jahrhunderts viele Details, wie die ''obere und untere Grenze der hörbaren Töne'', also der Frequenzbereich des Gehörs, nur sehr ungenau bekannt waren. Bei der Bestimmung des Audiogramms gab es damals (zumindest) zwei technische Probleme: a) Die Erzeugung möglichst monofrequenter akustischer Reize und die Messung der spektralen Zusammensetzung der verwendeten Signale, sowie b) die Messung der physikalischen Reizstärke in absoluten Einheiten. In diesem Beitrag möchte ich den Stand des Wissens und der Experimentiertechnik bei der Hörschwellenmessung vor 100 Jahren darstellen. Im Zentrum des Vortrages wird die, allgemein als erste systematische Bearbeitung dieses Problems angesehene Arbeit von Max Wien stehen: Über die Empfindlichkeit des menschlichen Ohres für Töne verschiedener Höhe. Diese Arbeit hat eine besondere Beziehung zur diesjährigen DAGA, da sie genau vor 100 Jahren in Pflügers Archiv für Physiologie veröffentlicht wurde, und Max Wien, als Kollege von Arnold Sommerfeld, damals am physikalischen Institut der Technischen Hochschule Aachen arbeitete.

• Principles of Auditory Object Formation: On the Influence of Spatial Information on Onset Detection [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  O. Schimmel and A. Kohlrausch
[A]

The ability to segregate and identify sound sources in an auditory scene comes naturally to most people. In 'Auditory Scene Analysis', this ability of a human listener to group signal components and consequentially separate discrete sources from a complex mixture of sounds is the focus for research on perceptual stream segregation, or auditory object formation. By making use of interaural disparities in binaural hearing (the main cues for localization of a sound source), the auditory system becomes more robust in grouping signal components. However, from the available literature, it is difficult to decide whether localization cues support grouping of signal components, or whether grouping of signal components by onset detection is a prerequisite for localization of the auditory object.

This contribution describes the results of an experiment which explored the principles of auditory object formation by quantifying the relations between spatial localization and onset detection. In the experiment, subjects were asked to temporally adjust a wide-band noise target to fit the meter of a regular series of four marker pulses, in a continuous wide-band noise masker. Four different methods for lateralization (ITDs, ILDs, realistic combinations of ITDs and ILDs, and HRTFs) were applied to the target. After establishing the individual detection thresholds of the target for each spatial condition, the adjustment was performed for several target levels around its threshold. The hypothesis, that for a better detection of the target's onset its positioning would be more accurate, was confirmed, and an influence of spatial information in this paradigm was established.

• Detecting and Using Temporal Correlations between Random Sequences of Auditory and Visual Events [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  A. Kohlrausch and S. van de Par
[A]

In a first series of experiments, we created stimuli with 2 to 20 short audio-visual (AV) events (moving white disk on a computer screen, short tonal signal with Gaussian envelope), randomly distributed over an interval of 2 s. The timing relation between audio and video for the individual events had a certain amount of random variation (jitter). Subjects had to discriminate AV sequences without any temporal jitter from those containing a certain amount of jitter. Subjects turned out to be highly sensitive to detect small amounts of jitter between the A and V (thresholds as low as 20 ms), and thresholds were lowest if the sequences consisted of 5 to 10 individual pulses. This sensitivity to jitter was not affected by an additional constant overall delay between the whole audio and video sequence of up to +/- 100 ms. In a second series of experiments, we presented 2 to 6 random visual sequences in parallel, each made up of 20 short events occuring within a time span of 6 s. Simultaneous with the video images, a sequence of audio events was presented which had the same timing as one of the visual sequences. The task of the subject was to select, as quickly as possible, that visual sequence corresponding to the audio sequence. The necessary time for correct selection increased roughly linearly with the number of simultaneous visual sequences, being 1 s for two sequences and 2.6 s for six sequences. This result is in line with a serial search model.

• Optimal Coding of Stereo (OCS) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J. Breebaart, S. van de Par and A. Kohlrausch
[A]

Audio coders aim at transmission and storage bandwidth reduction with a minimum of perceptual quality loss. The information reduction relies on two principles: removal of redundant information and exploitation of (perceptually) irrelevant information. For stereo audio material, a limited repertoire of methods to exploit across-channel redundancy and perceptual irrelevancy is currently used. Well-known techniques are so-called mid-side coding and 'intensity stereo', which exploit across-channel correlation and the human insensitivity to phase differences at high frequencies, respectively. The result is a two-channel representation, where the monaural as well as the spatial properties are encoded in both channels.

In contrast, the OCS algorithm completely separates monaural and spatial information by representing a stereo signal by a monaural channel plus a limited amount of side information covering the spatial properties. This is achieved by analyzing and parameterizing of the perceptually relevant spatial properties of the incoming stereo audio content, combined with the generation of a mono downmix of the two input channels. This mono signal can be encoded using any existing coding technique. In addition, the spatial parameters are coded and combined with the encoded mono signal to form a total output bitstream. At the decoder side, the mono signal is decoded and the spatial properties are reinstated according to the transmitted spatial parameters to form a stereo output signal. Listening tests have revealed that a spatial parameter bitstream of less than 10 kbits/s is sufficient for high-quality audio, which leads to a significant bit-rate reduction compared to present-day stereo coding algorithms.

• Psychoacoustic contributions to new techniques for the representation of interaction with multi-media content [DAGA 2005 (München)]
  A. Kohlrausch, J. Breebaart, M. McKinney, S. van de Par and J. Skowronek
[A]

Die Entwicklung der Psychoakustik in den letzten 100 Jahren ist immer stark verknüpft gewesen mit technologischen Entwicklungen und daraus abgeleiteten wissenschaftlichen Fragen über die Wirkungsweise des Gehörs. So starteten die Forschungslaboratorien des 'Bell Telephone System' um 1914 ein umfangreiches Forschungsprogramm zu Sprache und Gehör, um den Entwurf von Telephonsystemen zu verbessern. Auch heute beeinflussen psychoakustische Kenntnisse die Entwicklung neuer Mediensysteme und dafür möchte in meinem Vortrag zwei Beispiele bringen. Das erste betrifft moderne Verfahren der Datenreduktion bei digitalen Audiosignalen. Bei den frühen Verfahren zur digitalen Audiokompression, seit 1992 festgelegt in verschiedenen MPEG Standards (von denen das MP3 Verfahren die größte Bekanntheit erreicht hat), wurde vor allem das Phänomen der spektralen Maskierung ausgenutzt: Das bei der Amplitudenquantisierung entstehende Fehlersignal wurde spektral so geformt, dass es optimal durch das Musiksignal maskiert wurde. Ich möchte in dem Vortrag neuere Ansätze vorstellen, bei denen das Audiosignal durch verschiedene Signalformen wie Transienten, Sinuskomponenten, oder Rauschen parametrisch beschrieben wird. Solche Signalrepräsentationen erlauben nicht nur eine starke Datenreduktion, sondern eröffnen auch neue Möglichkeiten der Signalmanipulation, wie z.B. Variation der Dauer oder der Frequenz. Ein zweites Gebiet ist die automatische Inhaltsanalyse von Audiosignalen, wie sie z.B. zur automatischen Klassifikation in verschiedene Musikgenres benötigt wird. Hierbei zeigt sich, dass die Verwendung psychoakustisch motivierter Signalfeatures häufig eine bessere Klassifikation ermöglicht als direkt aus dem Signal abgeleitete, sogenannte low-level Features.

• Spektrale und zeitliche Integration von Rauschsignalen in monauralen und binauralen Maskierungsexperimenten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  A. Kohlrausch and O. Schimmel
[A]

Die Experimente dieses Beitrages greifen eine Beobachtung auf, die bereits von Scholl (1962) publiziert wurde. Der Einfluss der Signalbandbreite auf die Mithörschwelle in Rauschmaskierern hängt von der Signaldauer ab. Für kurze Dauern (10 ms) wird die Schwelle durch die Gesamtenergie des Signals in allen angeregten Frequenzgruppen bestimmt, während bei langen Dauern die Signalanteile in verschiedenen Frequenzgruppen weniger effektiv kombiniert werden. Damit hängt eine zweite Beobachtung zusammen (z.B. van den Brink und Houtgast, 1990), dass die zeitlichen Integrationskurven für schmal- und breitbandige Signale unterschiedlich steil verlaufen. Wir haben untersucht, inwieweit diese Beobachtung aus monauralen Experimenten auch in binauralen Konfigurationen auftritt. Der Maskierer war ein diotisches Breitbandrauschen, zu dem als Testsignal ein unabhängiges Rauschen mit einer interauralen Pegeldifferenz von 18 dB oder einer interauralen Zeitverzögerung von 0.66 ms addiert wurde. Auch in diesen binauralen Konfigurationen traten dieselben Unterschiede hinsichtlich der spektralen und zeitlichen Integration auf, wie sie in den oben genannten Arbeiten für monaurale Konfigurationen beschrieben wurden.

• Erich Waetzmanns Beiträge zur Psychoakustik [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  A. Kohlrausch
[A]

In diesem Vortrag möchte ich über neue Ergebnisse des Projektes ''Geschichte der Psychoakustik in Deutschland zwischen 1900 und 1950'' berichten. In diesem Projekt beschäftige ich mich den Fragen, aus welchen etablierten Forschungsrichtungen die uns bekannten Psychoakustiker kamen, welche Anwendungsfragen psychoakustische Forschung stimuliert haben und welche Fachgesellschaften und wissenschaftlichen Zeitschriften das Forum für psychoakustische Diskussionen bildeten. Diesen Fragen möchte ich in meinem Vortrag anhand des Physikers Erich Waetzmann (1882-1938) nachgehen, der eine der zentralen Persönlichkeiten der Akustik in Deutschland war und u.a. Erwin Meyer, den späteren ersten Direktor des Dritten Physikalischen Institutes an der Universität Göttingen, zu seinen Schülern zählte. Sein Name ist z.B. mit der Herausgabe und Mitwirkung an zahlreichen physikalischen Handbüchern verbunden (Müller-Pouillets Lehrbuch der Physik, 1929, Handbuch der Experimentalphysik, Teil Technische Akustik, 1934), wobei er sich besonders intensiv mit der sog. physiologischen Akustik (im heutigen Sprachgebrauch der Psychoakustik) beschäftigte. Schon 1912 verfasste er das Buch ''Die Resonanztherie des Hörens als Beitrag zur Lehre von den Tonempfindungen'', mit dem er direkt an die Arbeiten von Helmholtz anschloss. Im Vortrag werde ich insbesondere auf seine Beiträge zur Theorie der Kombinationstöne sowie zur Messung der absoluten Hörschwelle eingehen.

• Sensitivity to ITD Changes in a Binaural Detection Model [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Kohlrausch, N. Le Goff and J. Breebaart
[A]

In this contribution, we analyze the binaural model, proposed by Breebaart, van de Par and Kohlrausch in 2001, for its ability to predict just noticeable differences in interaural time differences (ITDs). This model is conceptually similar to crosscorrelation models, and the relevant model property for ITD detection is its internal delay line. We first study, which point along the internal delay axis changes most when the ITD of a sinusoidal stimulus changes. There are two candidate positions: First, the position where the crosscorrelation function of the reference stimulus has its maximum (e.g., zero ms for a stimulus without any ITD), and secondly a point at which the crosscorrelation function has its steepest slope, which is at a delay corresponding to a quarter period of the stimulus. With this analysis, we can also compare the model's thresholds depending on the considered positions. A second question of interest is how the model deals with stimulus randomness in ITD experiments. From perception experiments it is known that the thresholds for sinusoidal stimuli and for narrowband random-noise stimuli with the same center frequency are very close.

• Erwin Meyers frühe Beiträge zur Psychoakustik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Kohlrausch
[A]

Erwin Meyer ist vielen Akustikern vor allem als erster Direktor des 1947 an der Universität Göttingen gegründeten Dritten Physikalischen Institutes bekannt. In meinem Vortrag möchte ich den Schwerpunkt auf seine frühen Beiträge zur Psychoakustik legen, die aus seiner Zusammenarbeit mit Erich Waetzmann (bei dem er 1923 in Breslau promovierte) und später aus seiner Tätigkeit als Abteilungsvorsteher am 1928 gegründeten Heinrich-Hertz Institut für Schwingungsforschung an der Technischen Hochschule Berlin hervorgingen. Mit Waetzmann hat er sich intensiv mit der Frage beschäftigt, wie die Abstimmschärfe der Ohrresonatoren (Innenohrfilter) von der Frequenz abhängt (s. meinen Beitrag zur DAGA 2006). Die Arbeiten am HHI waren stärker anwendungsorientiert, und befassten sich z.B. mit der subjektiven Lautstärke von Autohupen, der Lärmmessung von Kraftfahrzeugen in der Vorbeifahrt und dem Lärmpegel in öffentlichen Gebäuden. Daneben spielte die musikalische Akustik eine wichtige Rolle, wobei vor allem die Obertonverteilung zahlreicher Instrumente bestimmt wurde. Ein besonders wertvolles Zeitdokument ist sein Beitrag ``Das Gehör'' im Handbuch der Physik von 1927, in dem er auf 70 Seiten einen kompletten Überblick über den Stand der Forschung sowie die Modellvorstellungen zur Wirkungsweise des menschlichen Gehörs gibt.

• Experiments on the perception of segment boundaries in popular music [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Bruderer, A. Kohlrausch and M. McKinney
[A]

In diesem Beitrag stellen wir zwei Experimente vor, in denen die zeitliche Position und wahrgenommene Stärke von Strukturgrenzen in 6 Pop-Musikstücken bestimmt wurden. In einem ersten Experiment hatte jede Versuchsperson die Aufgabe beim Anhören des Stückes durch Drücken einer Taste anzugeben, wann sie eine Strukturgrenze wahrnahm. Jede der 20 Versuchspersonen wiederholte dieses Experiment dreimal. Aus den insgesamt 60 Einzeldurchgängen wurde ein gemeinsames Profil wahrgenommener Strukturgrenzen erstellt. Dieses Profil zeigt, wie häufig innerhalb eines Fensters von 2 sec eine Grenze notiert wurde, womit wir über ein erstes Maß für die Stärke der Strukturgrenzen verfügen. In einem zweiten Experiment mussten die Versuchspersonen für ca. 15 ausgewählte Strukturgrenzen pro Song die wahrgenommene Stärke auf einer Skala von 0 bis 6 angeben. Zusätzlich mussten sie die für die Wahrnehmung der Grenze wichtigen Musikmerkmale (Cues) aufschreiben. Ein Vergleich der beiden Experimente ergab eine hohe Korrelation zwischen den zwei Maßen für die Stärke einer Strukturgrenze, der direkten Skalierung und der Häufigkeit der Notierung. Die von den Versuchspersonen genannten Cues wurden in einer Ontologie kategorisiert. Die Zahl der für eine bestimmte Grenze angeführten Cues ist ebenfalls stark mit den direkten Skalierungswerten korreliert: je stärker eine Grenze beurteilt wird, desto mehr unterschiedliche Cues werden von den Hörern genannt.

• Ferdinand Trendelenburgs Arbeiten zu Klängen und Geräuschen [DAGA 2008 (Dresden)]
  A. Kohlrausch
[A]

Der Titel dieses Beitrages verweist auf das Buch ``Klänge und Geräusche'', das Ferdinand Trendelenburg 1935 beim Springer-Verlag veröffentlichte. Er war damals Abteilungsleiter im Forschungslaboratorium der Siemenswerke sowie a.o. Professor an der Universität Berlin. Trendelenburg hatte im Jahre 1922 bei Hans Reich am Institut für angewandte Elektrizitätslehre der Universität Göttingen promoviert. An diesem Institut, aus dem im Jahre 1947 das Dritte Physikalische Institut hervorging, hatte im Jahre 1906 auch Heinrich Barkhausen seine Doktorarbeit angefertigt. In seiner Forschungstätigkeit bei Siemens hatte Trendelenburg die modernen Möglichkeiten der objektiven Klanganalyse vor allem auf die Untersuchung von Sprachlauten sowie von medizinisch wichtigen Geräuschen am menschlichen Körper (Herz-, Lungen-, Muskelgeräusche) angewendet. Neben Grundlagenuntersuchungen zu Formanttheorien lieferten seine Arbeiten wichtige Beiträge zur Lösung technischer Probleme auf den Gebieten der ``Fernübertragung der natürlichen Klänge'' sowie der Klangaufzeichnung zwecks späterer Reproduktion. Er folgerte schon im Jahre 1924, dass für naturgetreue Wiedergabe der Sprache eine gleichmäßige Empfindlichkeit für Schwingungen zwischen 50 und 5000 Hz gefordert werden muss, während die Technik für die Nachrichtenübertragung nur die Forderung stellte, dass der Bereich von 700 bis 2100 Hz einigermaßen gleichmäßig wiedergegeben wird. Diese Klangeinengung wird, so Trendelenburg, aufgrund der langjährigen Erfahrung nicht mehr bemerkt, macht sich aber besonders im fremdsprachlichen Fernsprechverkehr nachteilig bemerkbar.

Kohnen, G.

• Aktionsplanung – ein integrativer Planungsprozess
  G. Kohnen
[A]

Mit der Lärmkartierung liegt ein umfangreiches Karten- und Zahlenwerk vor, das die Lärmbelastung der Hauptlärmquellen und Analysen zu Betroffenheiten beinhaltet. Auf dieser Basis sind für die kartierten Gebiete von den Gemeinden als zuständige Behörden Lärmaktionspläne zu erarbeiten. Diese beinhalten gemäß EU-Umgebungslärmrichtlinie Regelungen zu Lärmproblemen und Lärmauswirkungen einschließlich der Maßnahmen zur Lärmminderung sowie zum Schutz ruhiger Gebiete. Die Lärmaktionspläne sind aufzustellen für Orte im Umfeld der Hauptverkehrsquellen und für Ballungsräume.

Die Aktionsplanung steht in Interaktion mit räumlichen Planungen und raumbezogenen Fachplanungen. Diese Wechselwirkungen führen zu einem komplexen Planungsprozess und erfordern eine interdisziplinäre und integrative Vorgehensweise. Der Ansatz die Aktionsplanung als solitäre Aufgabe und 'notwendiges Übel' zu behandeln, sollte überwunden werden. Stattdessen sollte die Aktionsplanung als ein Baustein zu einer strategischen kommunalen Planung genutzt werden. Diese Betrachtungsweise ist nicht neu, wird jedoch bislang nur selten konsequent umgesetzt. Ein erfolgreicher Ansatz erfordert eine intensive Kommunikation sowohl der Fachdisziplinen, wie z.B. der Stadt-, Umwelt- und Verkehrsplanung, als auch der Akteure, wie z.B. Öffentlichkeit, Behörden, Planungsträger, Gutachter und politische Gremien.

Es werden Perspektiven aufgezeigt wie es gelingt, die Aktionsplanung in einem integrativen Planungsprozess mit den räumlichen Planungen zu vernetzen, strategische Ziele zu definieren und diese in die räumliche Planung zu implementieren.

Kohrs, T.

• Der Einsatz von (in-) direkten Messverfahren und Berechnungen zur Charakterisierung und Quantifizierung von Körperschallquellen im Design-Prozess von Schienenfahrzeugen [DAGA 2005 (München)]
  K.-R. Fehse and T. Kohrs
[A]

Es werden einfache Verfahren zur Charakterisierung der Quelle im Zusammenhang mit strukturdynamischen Eigenschaften diskutiert. Dazu wird die Körperschall-Transmission in Abhängigkeit von Quell-, Prüfstands- und Empfangsstruktur an Hand von Berechnungs- und Messbeispielen für einzelne Konstruktionsphasen dargestellt. Neben der Einsatzbeschreibung und -optimierung wird die konzeptionelle Nutzung dieser Methoden zur Geräuschreduktion erläutert.

• BRAINS for improved rail vehicle acoustics [DAGA 2005 (München)]
  A. Frid, U. Orrenius and T. Kohrs
[A]

BRAINS (Bombardier RAIlway Noise Software) is an acoustic prediction software for interior and exterior noise from railway vehicles. The tool was developed in-house by Bombardier to fill the specific needs of noise control management and noise predictions in the rolling stock industry.

Essentially, BRAINS forms an efficient administrative framework in which several computational modules are integrated. It is created in the Matlab environment but is run as a compiled executable. It has a graphical interface and several features to facilitate modelling of different train types and the import of source, transmission and absorption spectra.

BRAINS performs the calculations in 1/3-octave band spectra by default. It interacts with the Bombardier acoustics material database 'Acousdat'. The modelling is based an hybrid-approach using the most appropriate method for each class of acoustic problem ranging from analytical, statistical and empirical formulations based on experimental data, to pre-calculated values for standard cases from TWINS and in the next version also FEM /BEM analysis.

The software has been validated on several vehicles and is primarily used in the bid phase of a new vehicle project.

• Körperschallspezifische Berechnungen im vibro-akustischen Design-/Änderungs-Prozess von Schienenfahrzeugen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  K.-R. Fehse and T. Kohrs
[A]

Berechnungen für körperschallspezifische Aufgabenstellungen gehören zum systematischen, akustischen Design-Prozess von Schienenfahrzeugen ebenso wie zum -unerwünschten- 'Troubleshooting' am fertigen Schienenfahrzeug. Zur Minderung der Körperschallanregung bieten Eingangsmobilitäts- und Quellenpositionierungs-Konzepte sowohl für die Design- als auch für die Troubleshooting - Phase einfache, effektive und kostengünstige Maßnahmen an, die rechnerisch ausgewählt bzw. überprüft werden müssen. An Hand von einfachen Beispielen (z.B. Design-Regeln für Zusatzmassen & -steifigkeiten) wird der Einsatz von Berechnungen zur Schallreduktion, zur Generierung komplexer schalltechnischer Informationen und zur Unterstützung des strukturdynamischen ,Konzept-Denkens' für Quell- und Empfangsstruktur diskutiert.

• Körperschallquellen-Charakterisierung, Positionierung und Interaktion mit Empfangsstrukturen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  K.-R. Fehse and T. Kohrs
[A]

Die eingespeiste Körperschalleistung setzt sich mehr und mehr als charakteristische Größe zur quantitativen Beschreibung des Körper- schalls durch. Muss eine Körperschallquelle mit ihren dynamischen Eigenschaften und ihrer Aktivität als gegeben hingenommen werden, besteht noch die Möglichkeit die Körperschall-Übertragung und -Ausbreitung durch Änderung der Empfangsstruktur zu beeinflussen. Wie bei der Reduzierung des Luftschalls wird eine Erhöhung der Masse und/oder Dämpfung oft als Mittel erster Wahl betrachtet. Ist dies die richtige und einzige Lösung? Was kann getan werden, wenn beispielsweise keine Erhöhung der Masse möglich ist? Diese Fragestellungen werden mit Beispielen aus der Schienenfahrzeug- praxis diskutiert.

• Experimentelle Bestimmung von Dispersionseigenschaften einer Leichtbau- Profilplatte [DAGA 2008 (Dresden)]
  C. Hoever, T. Kohrs and B.A.T. Petersson
[A]

Leichtbau-Profilkonstruktionen mit hoher statischer Steifigkeit und niedriger Masse werden in vielen Anwendungsbereichen, z.B. dem Fahrzeug- oder Maschinenbau, eingesetzt. Die reduzierte Masse kann in Zusammenhang mit der oftmals periodischen Struktur solcher Profile zu erhöhter Schallausbreitung und - abstrahlung in bestimmten Frequenzbereichen (Durchlassbereichen) führen. Um effektive Schallschutzmaßnahmen durchführen zu können ist es wichtig, die Wellenausbreitung in solchen Strukturen besser zu verstehen. Aufgrund der hohen geometrischen Komplexität der Strukturen ist nicht nur die analytische sondern auch die messtechnische Bestimmung der Ausbreitungsmechanismen problematisch. Ziel dieser Untersuchung ist die Bestimmung der Dispersionseigenschaften einer typischen Leichtbau-Profilplatte. Für eine punktförmige Anregung der Platte werden winkelabhängig mittels verschiedener Transformations- und Analysetechniken die Gruppengeschwindigkeiten der sich ausbreitenden Wellenzüge untersucht. Weiterhin erfolgt mit der sogenannten Inhomogeneous Wave Correlation (IWC) eine Bestimmung der vorherrschenden Wellenzahlen. Die angewandten Verfahren werden hinsichtlich ihrer messtechnischen Durchführbarkeit sowie der Qualität und Vergleichbarkeit der erzielten Ergebnisse verglichen.

• Prognose von Kurvengeräuschen [DAGA 2008 (Dresden)]
  J. Pankau and T. Kohrs
[A]

Fahren Schienenfahrzeuge durch Gleisbögen, entstehen häufig besonders auffällige Geräusche. Es treten folgende Geräusche auf: Kreischen / Quietschen, Zischeln / Zischen und Rumpeln. Das Kurvenquietschen ist mit Abstand das lauteste und wegen seiner Tonhaltigkeit das bedeutendste Geräusch im Nahverkehr.

Ein Prognoseverfahren für das Kurvengeräusch kann bei der Auswahl der zu treffenden Maßnahme(n) bei der Konstruktion und Sanierung unterstützend eingesetzt werden. Entsprechende Maßnahmen sind u.a.: - Beeinflussung der Reibverhältnisse zwischen Rad und Schiene - Radbedämpfung - Schienenbedämpfung - Radiale Einstellbarkeit von Radsätzen / Radpaaren .

Mittels einer Prognose kann der betroffene Frequenzbereich identifiziert werden, Maßnahmen können besser abgestimmt und auf ihre Wirksamkeit überprüft werden. Ein Prognoseverfahren für Kurvengeräusche wurde innerhalb des vom Bundeswirtschaftsministerium im Rahmen des ''Leisen Verkehrs'' geförderten Forschungsprojektes ''Kurvengeräusche'' von der Firma SFE GmbH entwickelt (Akusrail). Ein weiteres Prognoseverfahren für Kurvengeräusche steht als Modul von TWINS zur Verfügung (SLYNX). Wir berichten über die Ergebnisse der Anwendung dieser Prognoseverfahren in unserem Hause.

Koka, A.

• Untersuchung der Bindekräfte in dünnen Fügeschichten in Materialverbunden mittels nichtlinearer Ultraschallübertragung [DAGA 2002 (Bochum)]
  S. Hirsekorn, A. Koka and W. Arnold
[A]

Die Belastbarkeit von Werkstoffverbunden ist häufig durch die Qualität ihrer Fügeschichten begrenzt. Deshalb ist die Entwicklung von Techniken zur Charakterisierung der Haftung in Fügeschichten eine wichtige Aufgabe in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Bindekräfte sind nichtlinear und verursachen nichtlineare Modulationen der transmittierten und reflektierten Ultraschallwellen, so daß die in Transmission und Reflexion erzeugten höheren Harmonischen einer eingeschallten Welle Informationen über die Bindekräfte der Fügeschicht und damit über ihre Haftqualität enthalten. In dünnen Fügeschichten können die lokalen Bindekräfte aus den Amplituden der transmittierten eingeschallten Frequenz und ihrer höheren Harmonischen bestimmt werden, wenn rein klassisches nichtlineares Verhalten angenommen werden kann. Zusätzliche Messung der Phasen der transmittierten Wellen ermöglicht die Bestimmung der lokalen Bindekräfte einschließlich durch nichtklassisch nichtlineare Effekte verursachter Dämpfungskräfte und Hystereseverhalten. Untersuchungen der Ultraschallübertragung durch dünne Fügeschichten bei statischer Belastung geben Aufschluß über die Zusammenhänge zwischen statischen und dynamischen Kräften in der Fügeschicht, insbesondere zwischen statischer und dynamischer Haftfestigkeit. Numerische Simulationen der Experimente verhelfen zum tieferen Verständnis der Vorgänge in Fügeschichten und geben gleichzeitig Aufschluß darüber, inwieweit die gemessenen nichtlinearen Effekte der Fügeschicht zuzuschreiben sind und zu ihrer Beurteilung herangezogen werden können, oder von anderen Komponenten in der Probe oder dem Meßsystem verursacht werden.

Kokavecz, J.

• Charakterisierung einer Körperschallquelle am Beispiel einer Servopumpe [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Kokavecz and C. Spehr
[A]

Thema der Arbeit ist die Vorhersage der Leistungsübertragung durch Körperschall von einer Servopumpe in deren Aufhängung. Dazu wurden in Experimenten die ''Mobilities'' der Pumpe und der Aufhängung sowie die Schnelle an der laufenden Pumpe ermittelt. Die Berechnung der übertragenden Leistung erfolgte mit Hilfe von zwei Konzepten, dem ''Concept of Mobilities'' und im Vergleich dazu mit dem ''Concept of Interface Mobilities''. Als Referenz wurde die übertragende Leistung an der Aufhängung mit installierter Pumpe gemessen und mit den Ergebnissen der Berechnung verglichen. Dabei sind beide Verfahren auf die Anwendbarkeit beim Einsatz in der Autoindustrie untersucht worden.

Kolb, A.

• Akustische Windkanalmessungen an generischen Geometrien [DAGA 2005 (München)]
  B. Basel, A. Kolb and M. Grünewald
[A]

Im Rahmen des Projekts 'Leiser Verkehr' wurden im Akustischen Winkanal in Braunschweig (AWB) vorwärtsgeneigte Treppenstufen mit unterschiedlichen Abrundungsradien sowie ein Hohlraum aeroakustisch vermessen. Die Resultate der Fernfeld- sowie der Oberflächenmessungen zeigen beim Hohlraum eine Resonanzfrequenz, welche mit der analytisch berechneten vergleichbar ist. Die genannten Geometrien wurden bei 30,40,50 und 60 m/s angeströmt. Die Auswertung der Array-Messungen sowie der Fern- und Oberflächenmessungen werden in diesem Beitrag analysiert.

• Akustische Windkanaluntersuchungen und numerische Simulationen an einem Hochauftriebsflügel [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  A. Kolb, M. Schneider, P. Faulhaber, J. Reichenberger and M. Grünewald
[A]

Im Rahmen des laufenden Luftfahrtforschungsprogramms FREQUENZ (Forschung zur Reduzierung und Ermittlung des Quelllärms mittels Experiment und Numerik an Zivilverkehrsflugzeugen) werden lärmmindernde Maßnahmen mit numerischen Simulationen und Experimenten im Windkanal an einem modifizierten Hochauftriebsflügel untersucht. Die experimentellen Untersuchungen dienen zur Ermittelung von detaillierten aerodynamischen und aeroakustischen Parametern von Strömungsquellen an neuen Hochauftriebssystemen, insbesondere mit adaptiven Komponenten. Anhand dieser Messdaten und deren parametrischen Abhängigkeiten können numerische Simulationen validiert werden, um in Zukunft die Entwicklung lärmarmer Hochauftriebskomponenten in der Designphase zu ermöglichen. Die Reduzierung der Lärmemission von Verkehrsflugzeugen ist notwendig, um dem steigenden Fluglärm durch den kontinuierlichen Anstieg des Luftverkehrs entgegenzuwirken. Im vorliegenden Beitrag werden auszugsweise akustische Windkanaluntersuchungen an verschiedenen zwei-dimensionalen Hochauftriebskomponenten vorgestellt, die im aeroakustischen Windkanal des DLR in Braunschweig durchgeführt wurden. Die akustischen Untersuchungen an Hochauftriebssystemen wurden mit Fernfeldmikrofonen und im Modell integrierten Oberflächendruckaufnehmern durchgeführt. Das Quellgebiet wurde zusätzlich mit einem Mikrofon-Array zur Quelllokalisierung und Quellquantifizierung abgetastet. Die verschiedenen Modifikationen am Hochauftriebsflügel können somit auf ihre aerodynamische und aeroakustische Wirksamkeit bewertet und parametrische Abhängigkeiten bestimmt werden. Die, im Windkanal vermessenen, Hochauftriebskonfigurationen werden mit numerischen Simulationen verglichen und damit akustische Quellgenerierungsmodelle überprüft.

Kolbe, F.

• Untersuchungen zur Vibroakustik und Lärmreduzierung von Flugzeugabwassersystemen [DAGA 2008 (Dresden)]
  W. Hufenbach, O. Täger, M. Dannemann, F. Kolbe, J. Pfennig and R. Klug
[A]

An Bord von Flugzeugen stellen die Abwassersysteme eine sensible Schnittstelle zwischen Passagier und Flugzeug dar. Zuverlässig arbeitende Toiletten sind für das Wohlbefinden der Passagiere und der Besatzung unerlässlich. Darüber hinaus sind insbesondere auf Langstreckenflügen die Anforderungen an den Geräuschkomfort in der Kabine deutlich gestiegen. Die bisher durchgeführten Maßnahmen zur Lärmreduzierung wie etwa Verbesserungen an den Triebwerken haben den Geräuschpegel im Flugzeuginnenraum erheblich gesenkt. Infolge dessen treten u.a. die Geräusche der Flugzeugabwassersysteme störend in den Vordergrund. Im Rahmen der durchgeführten Untersuchungen wurde daher ein Flugzeugabwassersystem mit vakuumunterstützter Spülung in Serienausführung hinsichtlich des vibroakustischen Verhaltens analysiert. Auf Basis der Intensitätsmethode wurde eine Schallkartierung des Systems durchgeführt. Dazu ist ein spezieller Prüfstand konzipiert und technisch umgesetzt worden, der die Geräuschentstehung durch die Vakuumspülung praxisgerecht abbildet. Die Messungen haben gezeigt, dass der Schall maßgeblich durch das Ventil beeinflusst und durch die Toilettenschüssel nach oben abgestrahlt wird. Da jedoch das Ventil den Abwassertransport sicherstellen muss, wurden Maßnahmen zur Anpassung des Systemunterdrucks entwickelt und erfolgreich getestet. Darüber hinaus ist als weitere Maßnahmen zur Geräuschreduzierung eine automatisch schließende Toilettenabdeckung konzipiert und deren Auswirkung auf die Schallabstrahlung untersucht worden.

Kolbenstvedt, M.

• Changes in the Sound- and Urbscape following Traffic changes in Oslo East [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  R. Klaeboe, M. Kolbenstvedt and A. Fyhri
[A]

Der ständig zunehmende Strassenverkehr, der die Kapazität der Strassen weit überstieg und die Grenzen der Belastungen der Anwohner durch Abgase, Staub und Lärm überstieg, machte im Jahre 1987 erhebliche Änderungen im Strassensystem des östlichen Stadtteils von Oslo notwendig. Durch umfangreiche bauliche Veränderungen der Strassen selbst und durch Tunnelanlagen (drei Stufenplan) sind signifikante Veränderungen der Klang- und Stadtlandschaft entstanden, welche mit Hilfe von vier Umweltunter-suchungen evaluiert wurden. In den Untersuchungen, die sich insgesamt über zehn Jahre hinzogen, wurde ein standardisierter Fragebogen eingesetzt, der nicht nur die Gestörtheit durch Strassenverkehrslärm erhoben hat, sondern auch die Belastung durch andere wahrnehmbare Faktoren der Verkehrsbelastung, wie Abgas- und Staubbelastung, Risiko- und Sicherheitsaspekte des Verkehrs, Attraktivität und Ästhetik des Wohnumfeldes konzeptionell einbezog. Die Wohnungen der Probanden wurden mit Hilfe einer digitalen Stadtkarte geographisch verortet. Diesen Wohnungen wurden verschiedene Kennwerte der objektiven Abgas- und Lärm-belastungen - welche mit Hilfe von Modellen berechnet wurden - zugeordnet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verkehrsberuhigung nicht nur die Lärmbelastung der Probanden ändert, sondern auch die Klanglandschaft, die Bedrohung durch den Verkehr und die Abgasbelastung des Wohnumfeldes. Eine Wohnung mit gegebener Lärmbelastung ist in der Nachher-Situation mit einer ganz anderen Klang- und Stadtlandschaft verknüpft als in der Vorher-Situation. Die Verbesserung der Umweltsituation bewirkt aber auch weitere dynamische Stadtprozesse. Neue Gebäude, Renovierung von Altbauten und die ästhetische Umgestaltung des Wohnumfeldes sind indirekte Folgen der reduzierten Verkehrsbelastung. Die Ergebnisse der Umweltbelastungen, ihrer Veränderungen und deren ganzheitliche Wirkungen werden mit Hilfe des geo-graphischen Informationssystems (GIS) dargestellt.

Kollmeier, B.

• Gehörmodelle für die Sprach- und Audiocodierung: Eine Einführung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  B. Kollmeier
[A]

Detailliertes Wissen über die ''effektive'' Signalverarbeitung im Gehör hat sich schon immer als hilfreich für die Optimierung der Sprach- und Audio-Signalverarbeitung erwiesen.In den letzten Jahren hat es aufgrund dieser Entwicklungen bemerkenswerte Fortschritte im Bereich der Audiocodierung (z.B. MPEG-3-Audiosignale im Internet) und der Sprachkodierung (Mobilkommunikation) gegeben, während ein ähnlicher Durchbruch bei der robusten Spracherkennung im Störgeräusch kurz bevor steht. In diesem Vorkolloquium soll daher ein Überblick über diese aktuellen Perspektiven der gehörgerechten Audio- und Sprachverarbeitung gegeben werden. Zu Beginn steht ein Beitrag, in dem unser aktuelles Wissen über die ''effektive'' Signalverarbeitung im Gehör dargestellt und das Ausmaß diskutiert wird, in dem dieses Wissen in Form von Gehörmodellen bereits Einzug in die technische System-Realisierung gefunden hat. Dabei ist festzuhalten, daß die spektralen Eigenschaften des Gehörs (Maskierung im Frequenzbereich) relativ detailliert in den aktuellen Kodierungstechniken ausgenutzt werden, während die zeitlichen Eigenschaften (z.B. Vor- und Nachverdeckung, Modulationsmaskierung) noch nicht hinreichend ausgenutzt werden, da genauere Gehörmodelle in diesem Bereich erst in den letzten Jahren entwickelt worden sind.

• Eignung des Göttinger und des Oldenburger Satztests für die Bestimmung von Verständlichkeitsfunktionen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  T. Brand and B. Kollmeier
[A]

Die Sprachmaterialien des Göttinger Satztests und des Oldenburger Satztests sind auf eine maximale Steigung der Verständlichkeitsfunktion im Störgeräusch optimiert, wodurch eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung der Sprachverständlichkeitsschwelle bei vorgegebener Meßzeit ermöglicht wird. Da die Verständlichkeitsfunktion durch die Schwelle allein nur unzureichend bestimmt ist, wird in dieser Studie neben der Sprachverständlichkeitsschwelle auch die Steigung der Verständlichkeitsfunktion bestimmt. Um hierfür eine möglichst effektive Verteilung der Darbietungspegel zu erreichen, bieten sich adaptive Pegelsteuerungen an. Verschiedene adaptive Pegelsteuerungen für Satztestverfahren wurden mit Simulationen und Messungen an Normal- und Schwerhörenden untersucht. Dabei wurden sowohl Verfahren betrachtet, die allein für die Bestimmung der Sprachverständlichkeitsschwelle geeignet sind, als auch Verfahren, mit denen sich Schwelle und Steigung der Verständlichkeitsfunktion gleichzeitig bestimmen lassen. Weil beim Oldenburger Satztest die Sätze weniger vorhersagbar sind als beim Göttinger Satztest, ist beim erstgenannten die Anzahl der statistisch unabhängigen Wörter (Stichproben) pro Satz höher. Wegen der erhöhten Anzahl von Stichproben wurde für den Oldenburger Satztest deshalb eine erhöhte Effizienz zu erwartet. Es zeigte sich allerdings, daß dieser Effekt durch die adaptive Pegelsteuerung gestört wird. Die Konsequenzen dieser Befunde für die praktische Sprachaudiometrie werden diskutiert.

• Einfluß verschiedener Parameter auf die Sprachverständlichkeit im Störgeräusch [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  K. Wagener, T. Brand and B. Kollmeier
[A]

In der Audiologie gibt es Bestrebungen, die verwendeten audiologischen Verfahren in Europa zu harmonisieren (EU-Projekt NATASHA). Abgesehen vom unterschiedlichen Sprachmaterial gibt es in den unterschiedlichen Ländern verschiedene Herangehensweisen, die Sprachverständlichkeit von Sätzen in Rauschen zu bestimmen. Daher wird untersucht, inwieweit die unterschiedlichen nicht sprachlich bestimmten Meßparameter das Ergebnis von sprachaudiometrischen Tests beeinflussen: Mit Hilfe des Oldenburger Satztests (Wagener et al., 1999, Zeitschrift für Audiologie, Vol. 1-3) wird der Einfluß verschiedener Parameter auf die charakterisierenden Größen von Sprachverständlichkeitsmessungen untersucht. Es werden die Sprachverständlichkeitsschwelle (L50: Signal-Rausch-Verhältnis, bei dem 50% verstanden wurde) und Steigung der Diskriminationsfunktion sowohl für listenspezifische als auch für wortspezifische Diskriminationsfunktionen sowie der j Faktor (Anzahl der statistisch unabhängig verstandenen Teile eines Satzes, nach Boothroyd und Nittrouer, 1988, J. Acoust. Soc. Am., Vol. 84(1) ein Maß für die Vorhersagbarkeit des Sprachmaterials) mit Normal- und Schwerhörenden untersucht. Als Parameter werden das Störgeräusch (Oldenburger Rauschen, ICRA-Rauschen sowohl unmoduliert als auch mit Modulationen), das adaptive Meßverfahren (Rauschpegel konstant, Satzpegel konstant, kontinuierliches Rauschen, in Satzpausen unterbrochenes Rauschen) sowie die jeweils festen Pegel (Rauschen bzw. Satzpegel) variiert. Um Meßergebnisse dieser Art auf andere Sprachtests übertragen zu können, wird eine modellbasierte Abhängigkeit der Ergebnisse von den veränderten Parametern benötigt. Gerade in der Bemühung um vergleichbare Verfahren ist die Modellierung von Sprachverständlichkeit sinnvoll. Daher werden erste Ansätze zur Modellierung der Ergebnisse vorgestellt.

• Audiologische Messverfahren für die Hörgeräte-Industrie [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  B. Gabriel, S. Albani, V. Hohmann, B. Kollmeier and M. Meis
[A]

Vor vier Jahren wurde das Hörzentrum Oldenburg als Institut an der Universität Oldenburg und dem Evangelischen Krankenhaus in Oldenburg gegründet. Im Bereich Forschung und Entwicklung werden im Auftrag der (Hörgeräte-) Industrie u.a. umfassende Feldstudien neuer (digitaler) Hörgeräte, Hörgeräte-Prototypen und anderer Hörhilfen durchgeführt. Um hier eine adäquate Erfolgskontrolle der objektiven und subjektiven Leistungsfähigkeit der Geräte durchführen zu können, werden im Hörzentrum zum einen audiologische Meßmethoden in die Praxis umgesetzt, die in der Universität entwickelt worden sind. Zum anderen erarbeitet das Hörzentrum selbst Meßverfahren, die dem Bedarf und den Anforderungen der Industrie genügen. In diesem Beitrag sollen verschiedene moderne audiologische Meßverfahren vorgestellt werden, die in der audiologischen Diagnostik und in der Hörgeräte-Evaluation zum Einsatz kommen. Es werden moderne Sprachtestverfahren, die adaptive Hörflächenskalierung, eine Apparatur (''virtuelles Hörgerät'') zum Qualitätsvergleich verschiedener Hörgeräte-Signalverarbeitungsstrategien und Meßverfahren für die Höranstrengung beschrieben. Die Verfahren werden hinsichtlich ihrer Ziele sowie ihres jeweiligen Nutzens (exemplarische Ergebnisse aus der Arbeit des Hörzentrums) diskutiert und in den Zusammenhang eines zeitlichen, organisatorischen Evaluationsablaufs gestellt.

• Quality assessment of noise reduction for digital hearing aids: Measurements and predictions [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Marzinzik and B. Kollmeier
[A]

Most single-channel noise suppression algorithms proposed so far did not provide significant improvements in speech intelligibilty in noisy environments even though their subjective quality may still be preferable over the unprocessed versions. This led us to investigate alternative benefit measures. Different strategies to assess ''ease of listening'' are discussed and their respective results with hearing-impaired subjects are presented. Moreover, paired comparison experiments were carried out to assess quality aspects in a differential way. With the Bradley-Terry model, the experimental data were transformed to difference scale values. These values were compared with different objective measures derived from the same signals as used in the subjective tests. Some high correlations between objective and experimental data motivated the use of the objective measures to improve and optimize parameter settings of noise suppression processing schemes before testing them with hearing-impaired subjects. Most experiments in this study were carried out with spectral subtraction based noise suppression algorithms of the minimum mean square error (MMSE) class.

• Vergleich der Feinstruktur von Isophonen, Ruhehörschwelle und otoakustischen Emissionen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Mauermann, G. Long and B. Kollmeier
[A]

Inwieweit ist die Lautheitswahrnehmung durch die cochleäre Vorverarbeitung beeinflußt? Da otoakustische Emissionen (OAE) die einzige nichtinvasive Möglichkeit zur Untersuchung der Cochlea darstellen ist die oben gestellte Frage eng verwoben mit der Frage nach gemeinsamen Eigenschaften von OAE und Lautheitswahrnehmung. Der Zusammenhang zwischen den Eigenschaften von OAE und der Ruhehörschwelle wurde bereits in einer Reihe von Arbeiten untersucht (Überblick in Long,G., Hear Res. 1998;119(1-2):49-60.). Es gibt aber bisher nur wenig Daten die OAE mit dem Hören im überschwelligen Bereich vergleichen. OAE in gesunden Ohren zeigen zumeist eine ausgeprägte Feinstruktur. Es wurde untersucht inwieweit sich diese Feinstruktur in Isophonen widerspiegelt. Hierzu wurden Isophonen in einem Frequenzbereich von 1600 bis 2000 Hz mit einer Frequenzauflösung von 25 Hz gemessen. Die Messungen erfolgten für unterschiedliche Lautstärken bis zu 70 phon. Die so erhaltenen Isophonen wurden mit den Feinstrukturen von Ruhehörschwelle (12.5 Hz Frequenzauflösung), otoakustischen Verzerrungsprodukten (DPOAE) und simultan evozierten Emissionen (SFOAE) verglichen. Die gute Übereinstimmung der Feinstrukturmuster insbesondere von SFOAE, Ruhehörschwelle und Isophonen zeigt, daß die Wahrnehmungsgröße Lautheit deutlich geprägt ist durch Eigenschaften der cochleären Vorverarbeitung.

• Modellierung: Zeitliche und kompressive Eigenschaften des geschädigten Gehörs [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  R.P. Derleth and B. Kollmeier
[A]

In diesem Beitrag werden experimentelle Ergebnisse und Modellrechnungen zum zeitlichen Auflösungsvermögen von Normal- und Innenohrschwerhörenden vorgestellt. Dabei wird untersucht, welche ''Parameter'' in der Signalverarbeitung kritisch verantwortlich sind für die Unterschiede in den Wahrnehmungsleistungen von Normal- und Schwerhörenden. Jüngere Untersuchungen zeigen, dass die kochleaere Filterung bei Normalhörenden mit einer instantanen Kompression gekoppelt ist, die sowohl auf stationäre als auch auf modulierte Signale wirkt. Bei Schwerhörenden fällt diese kompressive Nichtlinearität aus, was zu einer Linearisierung der Übertragung bzw. zu einer Aufsteilung der Lautheitsfunktion (Recruitment) führt. Unser Modell zur Beschreibung der effektiven Signalverarbeitung im Gehör enthaelt im Gegensatz zu früheren Modellversionen eine nichtlineare Basilarmembranstufe. Es folgt eine Halbwellengleichrichtung und Tiefpassfilterung zur Nachbildung der Transformation der mechanischen Basilarmembranbewegung auf Rezeptorpotentiale der Haarzellen. Weitere Verarbeitungsstufen sind eine instantan arbeitende Expansion und eine nichtlineare Adaptationsstufe (Püsche 1988), die jeweils Aspekte der retrocochleären Informationsvearbeitung im auditorischen System representieren. Das adaptierte Signal wird innerhalb jeder Frequenzgruppe durch eine Modulationsfilterbank weiterverarbeitet. Als Entscheidungsstufe dient ein optimaler Detektor. Eine geschädigte Cochlea wird im Modell ausschliesslich durch einen Ausfall der kompressiven Nichtlinearität nachgebildet. Es werden Simulationen zur Lautheitswahrnehmung, Nachverdeckung und Modulationsdetektion bei Normal- und Schwerhoerenden vorgestellt und diskutiert.

• Psychoakustische Messungen zur Diskrimination manipulierter Außenohrübertragungsfunktionen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Otten and B. Kollmeier
[A]

HRTFs (Head Related Transfer Functions oder Außenohrübertragungsfunktionen) bilden die physikalische Grundlage, auf der auditorische virtuelle Umgebungen eine räumliche Positionierung von Schallobjekten ermöglichen. Obwohl diese Übertragungsfunktionen sehr gut untersucht sind, ist noch immer ungeklärt, in welchem Maß Abweichungen von individuell vermessenen HRTFs eine Änderung des räumlichen Empfindens verursachen. Um die perzeptive Relevanz der Abweichungen von den individuellen HRTFs zu ermitteln, wurde über ein 2-Intervall, 2-AFC-Verfahren die Diskriminierbarkeit einer in den verschiedenen Lokalisationsparametern variierten HRTF von der unmanipulierten HRTF bestimmt. Die Modifikationen der HRTFs setzten sich aus den folgenden Möglichkeiten zusammen: 1. Glättung der Spektren der Übertragungsfunktionen. 2. Variation der Laufzeit- sowie Pegeldifferenzen. Die einzelnen Stimuli der Intervalle bestanden aus weißen Rauschen bzw. einem Click-Train, gefaltet mit der Außenohrimpulsantwort einer spezifischen Richtung. Diese Diskriminationsexperimente wurden für die Richtungen von 0, 45, 90, 135 und 180 durchgeführt. Ergebnisse der Untersuchung werden vorgestellt und diskutiert.

• Übergang von transient zu stationär evozierten otoakustischen Emissionen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Bartsch, M. Mauermann and B. Kollmeier
[A]

Aus psychoakustischen Experimenten zur Nachverdeckung und aus Experimenten zur Testtonintegration ergibt sich eine Zeitkonstante von ca. 200 ms, die als untere Grenze für im psychoakustischen Sinne stationäre Signale angesehen werden kann (Zwicker und Fastl, 1990). Bei der Messung von otoakustischen Emissionen wird je nach Dauer des Stimulus zwischen transient-evozierten (TEOAE) und simultan-evozierten otoakustischen Emissionen (SEOAE) unterschieden. Während SEOAE den Zustand der Cochlea in einem quasi-stationären Zustand widerspiegeln, werden TEOAE als eine Art Impulsantwort des Innenohres aufgefaßt. Inwiefern die cochleäre Verarbeitung unterschiedlich langer Stimuli sich in einer Änderung der Eigenschaften im Übergang von TEOAE zu SEOAE widerspiegelt, d.h. ab welcher Zeitdauer Signale zur Messung otoakustischer Emissionen als stationär betrachtet werden können, ist bisher nicht genau geklärt. Im Vordergrund dieser Untersuchung steht die Frage, ob sich eine Zeitkonstante finden läßt, die den Übergang von TEOAE zu SEOAE kennzeichnet und inwieweit diese OAE-Zeitkonstante mit psychoakustischen Zeitkonstanten vergleichbar ist. Hierzu werden die Quotienten der RMS-Werte von Antwort und Stimulus als direktes Maß für den Energiegehalt der gemessenen Antworten in Abhängigkeit von der Stimulusdauer bestimmt. Falls diese ein Wachstum zeigen, das in eine Sättigung übergeht, könnte der Zeitpunkt dieses Übergangs gleichzeitig als die gesuchte Zeitkonstante gedeutet werden. Weitere Parameter neben der Stimulusdauer (der Sinus- und Chirpsignale) sind die verwendete Stimulus-Frequenz sowie der Darbietungs-Pegel. Zur Versuchsdurchführung wird ein von Keefe (1998) beschriebenes Messparadigma benutzt, das die Trennung von Stimulus und nicht-linearer Antwort für TEOAE und SEOAE gleichermaßen ermöglicht.

• Frequenzspezifische Messung früher akustisch evozierter Potentiale (FAEP) mit optimierten Chirp-Signalen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  O. Wegner, T. Dau and B. Kollmeier
[A]

In diesem Beitrag werden frequenzspezifische FAEP-Messungen mit den von Dau et al. [T. Dau, O. Wegner, V. Mellert, B. Kollmeier, ''`Auditory brainstem repsonses (ABR) with optimized chirp signals compensating basilar-membrane dispersion''', eingereicht bei JASA] entwickelten Chirp-Signalen vorgestellt. Der breitbandige Chirp wurde so konstruiert, dass durch den Ausgleich der frequenzabh''angigen Laufzeitunterschiede auf der Basilarmembran alle Frequenzbereiche gleichzeitig angeregt werden. Im ersten Experiment wurden FAEP nach Click- und Chirp-Stimulation bei gleichzeitiger Darbietung verschiedener Maskierer abgeleitet. Es wurde sowohl die Derived-Response- als auch die Notched-Noise-Technik verwendet. F''ur die Derived-Responses wurde wei{ss}es Rauschen mit den Frequenzen 8, 4, 2, 1 und 0.5 kHz hochpa{ss}gefiltert. Entsprechende Grenzfrequenzen wurden f''ur die Notched-Noise-Messungen verwendet. Im Fall der Hochpass-Maskierung nahm die Amplitude der Welle V der FAEP bei Chirp-Stimulation mit zunehmender Grenzfrequenz des Maskierers deutlich st''arker zu als bei Click-Stimulation. Bei jeder Grenzfrequenz des Hochpass-Maskierers war eine h''ohere Amplitude der Welle V bei Chirp-Stimulation zu beobachten als bei entsprechender Click-Stimulation. Daraus folgt, dass der gesamte Frequenzbereich zur erh''ohten Synchronizit''at beitr''agt, die mit der breitbandigen Chirp-Stimulation erzielt wird. Beim Vergleich der Amplituden der Welle V zwischen Click- und Chirp-Stimulation waren im Fall der Derived-Response- und der Notched-Noise-Messungen keine signifikanten Unterschiede zu beobachten. Folglich ist der Chirp-Stimulus in Kombination mit einem Hochpass-Maskierer sehr gut geeignet, um Informationen ''uber das H''orverm''ogen insbesondere im tieffrequenten Bereich zu bekommen.

• Asymmetrie in der Wahrnehmung von kurzen Chirpsignalen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  S. Fobel, S. Uppenkamp, R.D. Patterson and B. Kollmeier
[A]

Frühe akustisch evozierte Potentiale (FAEP) werden üblicherweise durch breitbandige Clicks ausgelöst, sind aber aufgrund der dispersiven Eigenschaften der Cochlea von Antworten auf den hochfrequenten Teil des Stimulus dominiert. Chirpsignale mit ansteigender Momentanfrequenz (Aufwärts-Chirps), die so berechnet sind, daß sie exakt die räumliche Dispersion auf der Basilarmembran ausgleichen, führen zu einer höheren Synchronizität auch bei tiefen Frequenzen und damit zu einer Erhöhung der Welle V der FAEP (Dau et al, 1998, 21st ARO midwinter research meeting, abstract No. 130). Zeitinvertierte Chirpsignale (abfallende Momentanfrequenz, Abwärts-Chirps) führen dementsprechend zu sehr geringer Synchronizität und verminderten FAEP. Diese Ergebnisse lassen zunächst erwarten, daß Aufwärts-Chirps zeitlich kompakter ('wie ein Click') klingen als Abwärts-Chirps. Paarvergleichsexperimente zeigen aber, daß der Abwärts-Chirp als click-ähnlicher wahrgenommen wird bzw. bei grossem Reizpegel sogar kompakter als der Click beurteilt wird. Simulationen im Auditory Image Modell (Patterson et al., J. Acoust. Soc. Am., 1995; 98: 1890-1894), bestehend aus einem eindimensionalen, nichtlinearen Basilarmembran-Modell, einem Modell der Transduktion der inneren Haarzellen, und zeitlicher Integration legen nahe, daß die Feinstruktur in einzelnen Frequenzkanälen für die Wahrnehmung eine grössere Rolle spielt als die Phasenunterschiede entlang der Basilarmembran. Um diese Aussage zu prüfen wurden in weiteren Experimenten Mithörschwellen und Mithörschwellen-Periodenmuster für Aufwärts- und Abwärts-Chirps gemessen.

• Zusammenhang zwischen der Lateralisation aufgrund interauraler Zeit- und Pegeldifferenzen und kortikal evozierten Potenzialen (MMN) [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Damaschke, M. Granzow, H. Riedel and B. Kollmeier
[A]

Mit Hilfe von psychoakustischen und elektroenzephalographischen Meßverfahren wird der Zusammenhang zwischen der wahrgenommenen Lateralisation (aufgrund interauraler Pegeldifferenz (ILD) und interauraler Zeitdifferenz (ITD)) einerseits und der elektroenzephalographischen Größe der Mismatch Negativity (MMN) andererseits untersucht. Dabei stellt sich die Frage, inwiefern diese interauralen Parameter bei den hier erfaßten Stationen der Hörbahn unabhängig voneinander verarbeitet werden oder nicht, d.h. bereits miteinander verechnet werden. Dazu wurden bei den Messungen unterschiedliche Kombinationen aus interauralen Zeit- und Pegeldifferenzen verwendet, die jeweils dieselbe wahrgenommene Lateralisation hervorrufen. Die Ergebnisse zeigen, daß psychoakustisch gleich beurteilte Stimuli unterschiedliche Potentialverläufe generieren können, also eine unabhängige Verarbeitung interauraler Zeit- und Pegeldifferenzen sich andeutet. Andererseits kann eine völlig unabhängige Verarbeitung der Parameter ILD und ITD durch die Ergebnisse ausgeschlossen werden. Der psychoakustisch gemessene Lateralisationseffekt scheint daher auf einer späteren Station der Hörbahn zu entstehen, als durch die MMN erfaßt wird. Zur genaueren Bestimmung der Art der Abhängigkeiten zwischen den Parametern sind weitere Messungen notwendig.

• Blinde Quellentrennung als Vorverarbeitung zur robusten Spracherkennung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Anemüller, M. Kleinschmidt and B. Kollmeier
[A]

In diesem Beitrag evaluieren wir den Nutzen blinder Quellentrennung als Vorverarbeitungsstufe zum Zwecke robuster automatischer Spracherkennung. Blinde Quellentrennung (QT) ist eine Signalverarbeitungstechnik, die es ermöglicht, aus mehreren Aufnahmen akustischer Überlagerungen (etwa Sprache im Störgeräusch) die zugrunde liegenden Quellsignale (Sprache getrennt vom Störgeräusch) zu rekonstruieren. Ein spezieller Algorithmus für QT in verhallter Umgebung ist von Anemüller (DAGA '99) vorgestellt worden. Eine potentielle Anwendung solcher Algorithmen besteht in der Störgeräuschbefreiung für die robuste automatische Spracherkennung. Das Perzeptionmodell (PEMO) nach Dau et al. [1] wurde bereits zur Merkmalsextraktion in der automatischen Spracherkennung verwendet. Insbesondere in Kombination mit Neuronalen Netzen hat diese gehörgerechte Vorverarbeitung zu einer robusten Erkennungsleistung im Störgeräusch geführt (Kleinschmidt et al., DAGA '99). Wir kombinieren den QT-Algorithmus mit einem Einzelworterkennungssystem auf Basis des PEMO, um eine weitere Verbesserung der Erkennungsleistung zu erreichen. Zur Evaluation vergleichen wir die Erkennungsraten bei QT-Vorverarbeitung mit denen ohne Vorverarbeitung und mit alternativen Störgeräuschunterdrückungssystemen. Berücksichtigt werden hierbei Aufnahmesituationen in verhallter und unverhallter Umgebung und bei unterschiedlichen Signal-Rausch Abständen. [1] Dau et al. 1996, JASA 99(6), pp. 3615-3622.

• Schätzung des Signal-Rauschabstandes durch Analyse von Amplitudenmodulationen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Tchorz and B. Kollmeier
[A]

Vorgestellt wird ein Algorithmus zur automatischen Sch''{a}tzung des Signal-Rauschabstandes (SNR) in verschiedenen Frequenzb''{a}ndern. Zun''{a}chst wird dazu eine Vorverarbeitung des Eingangssignals durchgef''{u}hrt, welche an h''{o}heren Stufen der Geh''{o}rbahn orientiert ist und Merkmale extrahiert, welche die zur Signalklassifikation notwendigen Informationen enthalten. In den Merkmalsmustern sind sowohl spektrale, als auch zeitliche Eigenschaften (Amplitudenmodulationen) des Eingangssignals im jeweiligen Analysefenster codiert. Dabei zeigt sich, da{ss} viele Sprachanteile durch diese Art der Merkmalsextraktion charakteristische Muster ausbilden, die sich deutlich von den meisten aus St''{o}rschallen erzeugten Mustern unterscheiden. Ein k''{u}nstliches neuronales Netz wird auf eine gro{ss}e Anzahl von St''{o}r/Nutzschallsituationen trainiert und liefert anschlie{ss}end f''{u}r unbekannte Eingangssignale Sch''{a}tzungen des Signal-Rauschabstandes in einer Reihe von Frequenzb''{a}ndern. Die Ergebnisse zeigen trotz der kurzen Analysefenster (32ms) eine relativ hohe Verl''{a}{ss}lichkeit der SNR-Sch''{a}tzungen. Eine potentielle Anwendung von Kurzzeit-SNR Sch''{a}tzungen in verschiedenen Frequenzb''{a}ndern ist eine monaurale St''{o}rger''{a}uschunterdr''{u}ckung. Im Gegensatz zu herk''{o}mmlichen Ans''{a}tzen, bei denen das St''{o}rger''{a}uschspektrum in zu detektierenden Sprachpausen ermittelt wird, kann es hier kontinuierlich ermittelt werden, ohne dabei eine Stationarit''{a}t des St''{o}rger''{a}usches bei Sprachaktivit''{a}t voraussetzen zu m''{u}ssen.

• Gehörgerechte Vorverarbeitung für die Spracherkennung auf Basis von Wortuntereinheiten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  C. Hartmann, M. Kleinschmidt, J. Tchorz and B. Kollmeier
[A]

Die Anwendung der automatischen Spracherkennung beschr''ankt sich nicht mehr auf einfache Maschinensteuerung mit wenigen Befehlen wie ``Ein'' und ``Aus''. Vielmehr ist ein gro{ss}er Wortschatz zu erkennen, der im Extremfall das gesamte Vokabular einer Sprachgemeinschaft umfa{ss}t. Um den enormen Anstieg des Trainings- und Erkennungsaufwands f''ur solche Anwendungen zu vermeiden, sucht man kleine, robuste Wortuntereinheiten, die hohe Erkennungsraten erzielen. Das Perzeptionsmodell (PEMO) nach Dau et al. [Dau et al., J. Acoust. Soc. Am. 99(6) pp. 3615-3622 (1996)] ist urspr''unglich psychoakustisch motiviert, hat sich jedoch auch als geh''orgerechte Vorverarbeitung in der automatischen Spracherkennung bew''ahrt. Auf dem Gebiet der Einzelworterkennung von Ziffern im St''orger''ausch war es anderen Vorverarbeitungen deutlich an Robustheit ''uberlegen [Tchorz, J. and Kollmeier, B., J. Acoust. Soc. Am. 106(4) pp. 2040-2050 (1999)]. In diesem Beitrag werden Experimente zur Spracherkennung auf der Basis von Wortuntereinheiten mit perzeptiver Vorverarbeitung durch das PEMO vorgestellt. Beim ''Ubergang von der Erkennung auf Basis von Einzelw''ortern zu k''urzeren Einheiten nehmen artikulatorische Kontexteffekte an Bedeutung zu. Zudem mu{ss} untersucht werden, inwieweit sich die unterschiedlichen Komponenten der Merkmalsextraktion aufgrund ihrer unter Umst''anden relativ zu der verwendeten Wortuntereinheit langen Zeitkonstanten negativ auf die Klassifikationsleistung auswirken. Als Referenz dient eine Mel-Cepstral Vorverarbeitung, die Evaluation erfolgt durch einen HMM-Erkenner.

• Zeitlich-spektrale Effekte bei der Lautheitswahrnehmung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  J.L. Verhey and B. Kollmeier
[A]

Die spektrale Zerlegung von Schall in Frequenzgruppen ist ein fundamentaler Mechanismus des Geh''ors. Er beinflusst sowohl das H''oren mit einem Ohr (monaural) als auch die beidohrige (binaurale) Wahrnehmung. W''ahrend eine Reihe von Experimenten zur binauralen Wahrnehmung die gleiche spektralen Selektivit''at beim monauralen und binauralen H''oren nahelegen, deuten einige Experimente auf eine vergr''osserte binaurale Frequenzgruppe hin. Diese vergr''osserte Bandbreite wird im allgemeinen als Konsequenz eines frequenzgruppen''ubergreifenden Prozesses gedeutet. Der genaue Mechanismus und der Effekt ist dabei jedoch noch umstritten. Im Beitrag wird untersucht, welche binauralen und monauralen Experimente, bei denen die spektrale Verteilung von Testton und Maskierer eine Rolle spielen, durch die Annahme ad''aquater monauraler Filter beschrieben werden k''onnen. Dazu wird ein Modell mit monauralen und binauralen Verarbeitungstufen (siehe Zerbs, Daga' 98 ) verwendet, das sowohl monaurale als auch binaurale Schwellen vorhersagen kann. Der G''ultigkeitsbereich und Grenzen des Modells werden aufgezeigt und ein modifizierter Ansatz binauraler Signalverarbeitung skizziert, der die unterschiedlichen {it effektiven} monauralen und binauralen Frequenzgruppenbreiten erkl''aren kann.

• Vorhersage von Audioqualität mit einem psychoakustischen Modell [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  R. Huber and B. Kollmeier
[A]

Die Beurteilung der Übertragungsqualität von Kodierung-Dekodierungsverfahren (Codecs), die zur Kompression von Audiodaten verwendet werden (z.B. ''mp3'') erfolgt bisher durch Hörtests, die mit hohem zeitlichen, personellen und finanziellen Aufwand verbunden sind und darüber hinaus nur bedingt miteinander vergleichbar sind. Es besteht daher Bedarf an instrumentellen Bewertungsverfahren. In diesem Beitrag wird ein solches Verfahren vorgestellt, das mit Hilfe eines Modells der auditorischen Signalverarbeitung (''Perzeptionsmodell'' nach Dau et al. [1]) die perzeptive Ähnlichkeit zweier Signale quantitativ abschätzt. Mit diesem Ansatz konnten bereits Hansen und Kollmeier die Qualität von Sprachübertragungssystemen erfolgreich vorhersagen [2]. Die Anwendung auf beliebige Audiosignale mit z.T. nur sehr geringen Qualitätsunterschieden erforderte eine Weiterentwicklung ihres Verfahrens. Insbesondere mußten über die Modellierung der peripheren auditorischen Signalverarbeitung hinaus auch kognitive Effekte berücksichtigt werden. Diese werden im vorgestellten Verfahren durch Verwendung eines neuronalen Netzes modelliert. Subjektive Qualitätsbeurteilungen aus umfangreichen Hörtests der International Telecomunication Union (ITU) und der Moving Pictures Experts Group (MPEG) werden mit den Vorhersagen des Verfahrens verglichen. [1] Dau, T., Püschel, D., Kohlrausch, A. (1996): ''A quantitative model of the 'effective' signal processing in the auditory system. I. Model structure'', JASA 99(6), 3615-3622 [2] Hansen, M. und Kollmeier, B. (1997): ''Using a quantitative Psychoacoustical Signal Representation for Objective Speech Quality Measurement''; Proc. ICASSP '97, Munich, p.1387-1390

• Einfluß von Störgeräusch und Meßprozedur auf die Sprachverständlichkeit bei Schwerhörenden [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  K. Wagener, T. Brand and B. Kollmeier
[A]

Ausgehend von den Messungen mit normalhörenden Probanden (Wagener et al., DAGA2000) wird untersucht, inwieweit die unterschiedlichen nicht sprachlich bestimmten Meßparameter wie absoluter Pegel, Art des Rauschens und der Darbietung das Ergebnis von sprachaudiometrischen Tests bei Schwerhörenden beeinflussen: Mit Hilfe des Oldenburger Satztests (Wagener et al., 1999, Zeitschrift für Audiologie, Vol. 1-3) wird der Einfluß verschiedener Parameter auf die charakterisierenden Größen von Sprachverständlichkeitsmessungen untersucht. Es werden die Sprachverständlichkeitsschwelle (L50: Signal-Rausch-Verhältnis, bei dem 50% verstanden wurde) und die Steigung am L50 untersucht. Als Parameter werden das Störgeräusch (Oldenburger Rauschen, ICRA-Rauschen sowohl unmoduliert als auch mit unterschiedlich starken Modulationen), das adaptive Meßverfahren (Rauschpegel konstant, Satzpegel konstant, kontinuierliches Rauschen, in Satzpausen unterbrochenes Rauschen) sowie die jeweils festen Pegel (Rauschen bzw. Satzpegel) variiert. Es zeigt sich im Gegensatz zu den Normalhörenden ein Aufspalten der schwerhörenden Probanden in drei Gruppe bei der Messung mit stark moduliertem Störgeräusch. Die erste Gruppe zieht einen vergleichbaren relativen Gewinn an Verständlichkeit aus den Modulationstälern (15 dB S/N Verbesserung der Sprachverständ-lichkeitsschwelle gegenüber nicht moduliertem Störgeräusch) wie die Normalhörenden. Die zweite Gruppe zeigt einen reduzierten relativen Gewinn an Verständlichkeit durch die Modulationen von ca. 7 dB S/N. Die dritte Gruppe der schwerhörenden Probanden kann keinen Verständlichkeitsgewinn aus den Modulationen ziehen. Es wird untersucht, inwieweit diese Messungen mit modulierten Störgeräuschen die gestörte Zeitverarbeitung der schwerhörenden Probanden widerspiegelt. Die Ergebnisse aus den Sprachverständlichkeitsmessungen werden daher mit psychoakustischen Messungen zur Modulationsdetektion verglichen.

• Auswertealgorithmen zur Niedrigpegel-Reflexaudiometrie [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Müller-Wehlau, M. Mauermann and B. Kollmeier
[A]

Zur möglichst verläßlichen Bestimmung der Reflexschwelle mit der Methode der Niedrigpegel-Reflexaudiometrie (NP-RA) werden verschiedene Schwellenkriterien ausgewertet und verglichen. Bei der NP-RA nach Neumann et al (1997) wird das Differenzsignal zwischen zwei aufeinanderfolgenden akustischen Stimulationen im abgeschlossenen Gehörgang aufgezeichnet. Bei Überschreiten der Reflexschwelle weicht die akustische Antwort auf den zweiten Stimulus von derjenigen auf den ersten u.U nur in der Phase ab, so dass dieses Differenzsignal ein sehr sensitives Verfahren zur Detektion des Stapediusreflexes darstellt. Für dieses Verfahren werden unterschiedliche Algorithmen zur Bestimmung der Reflexschwelle und zur Artefaktunterdrückung sowie ihre Vor- und Nachteile in Bezug auf die Besonderheiten des Messverfahrens diskutiert. Neben einem der Messmethode angepassten S/N-Kriterium wird auch ein Verfahren der Phasen- und Amplitudenanalyse (PARA) angewendet. Dieses basiert auf der Beobachtung, dass sich mit Reflexauslösung eine deutliche und schnelle Stabilisierung der Phasen einzelner Residuen ergibt, sodass die Forderung, dass eine bestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Darbietungen in einem eng gewählten Phasenbereich liegen muss, ein stabiles und reproduzierbares Schwellenkriterium liefert. Dieses Verfahren kann auch zu einer verwandten stochastischen Methode zur Signaldetektion in Beziehung gesetzt werden. Im Gegensatz zum PARA-Algorithmus erwies sich ein reines S/N-Kriterium als wenig geeignet, da aufgrund spektraler Dipsersion im Außenohr der Rauschgrund bei zunehmendem Stimuluspegel mit angehoben wird, wodurch sich deutlich höhere Reflexschwellen ergeben. Die Reflexschwelle wird anhand verschiedener Kriterien bestimmt und die Ergebnisse werden sowohl untereinander als auch mit Referenzmessungen verglichen. Durch Messungen mit speziell generierten Stimulussignalen wurde weiterhin der Einfluß verschiedener Parameter auf das Messverfahren untersucht.

• Bestimmung von Diskriminations- und Echoschwellen bei der Darbietung von Stimulussequenzen [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Damaschke and B. Kollmeier
[A]

Die vorliegenden Untersuchungen sind psychoakustische Messungen zum Präzedenzeffekt. Unter dem Begriff Präzedenzeffekt werden unterschiedliche Phänomene zusammengefasst, bei denen es jeweils um die Auswirkung eines Primärschalls auf einen Rückwurf geht. Bei den hier gezeigten Untersuchungen wurden die Diskriminationsschwelle (Experiment 1) und die Echoschwelle (Experiment 2) bei der Darbietung von Stimulussequenzen bestimmt. Die Diskriminationsschwelle bezeichnet den zeitlichen Abstand zwischen Rückwurf und Primärschall, ab dem eine interaurale Zeitdifferenz (ITD) im Rückwurf erkannt wird. Die Echoschwelle gibt an, ab welchem zeitlichen Abstand vom Primärschall die Richtung des Rückwurfes eindeutig der linken bzw. rechten Hemisphäre zugeordnet werden kann. In beiden Experimenten wurden den Versuchspersonen etwa zweiminütige Stimulussequenzen vorgespielt. Die einzelnen Stimuli dieser Sequenzen bestehen aus einem Primärschall und einem Rückwurf, die mit einer Wiederholrate von 2 Hz angeboten werden. Der in der Sequenz häufig vorkommende Standardstimulus wies keine ITD im Rückwurf auf. Dieser Standardstimulus wurde an wenigen zufällig ausgewählten Stellen von unterschiedlichen devianten Stimuli, d.h. Stimuli mit unterschiedlich groß ausgeprägter ITD im Rückwurf, ersetzt. In beiden Experimenten variierte über die Sequenzen der Abstand zwischen Primärschall und Rückwurf. In Experiment 1 hatten die Versuchspersonen die Aufgabe, die abweichenden Stimuli per Knopfdruck zu markieren. In Experiment 2 sollten sie die abweichenden Stimuli der linken oder rechten Hemisphäre zuordnen. Die Experimente dienen als Grundlage für EEG Messungen, bei denen die neurophysiologischen Korrelate von Diskriminations- und Echoschwelle untersucht werden.

• Convolutive Blind Source Sepatation of Speech Signals [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Anemüller and B. Kollmeier
[A]

In diesem Beitrag wird das Problem der blinden Trennung einer konvolutiven Mischung von Sprachsignalen betrachtet. Zur Separation werden die Signale mit der Kurzzeitfouriertransformation in den Frequenzbereich transformiert. Charakteristisch fuer das (unvermischte) Sprachsignal eines Sprechers ist, dass die zeitlichen Abfolgen der Signalamplituden in verschiedenen Frequenzbaendern untereinander korreliert sind. Diese Eigenschaft von Sprachsignalen wird als korrelierte Amplitudenmodulation bezeichnet. Bei der Analyse von Paaren jeweils zweier verschiedener Sprachsignale stellt sich heraus, dass die entsprechenden Signalamplituden in beliebigen Frequenzbaendern zweier unvermischter Signale jedoch unkorreliert sind. Diese Eigenschaft folgt bereits theoretisch aus der (vorausgesetzten) statistischen Unabhaengigkeit der Signale. Aufbauend auf diesen Beobachtungen wird eine Kostenfunktion definiert, die den Grad der Korrelation von Amplitudenmodulationen in mehreren Sprachsignalen misst, und die ihr Minimum fuer den Fall getrennter Signale annimmt. Der AMDecor ('Amplitude Modulation Decorrelation') Algorithmus zur konvolutiven blinden Quellentrennung wird vorgestellt, der auf der Minimierung dieser Kostenfunktion beruht. Weiterhin wird gezeigt, dass die vorgeschlagene Kostenfunktion eine Loesung des 'Permutationsproblems' darstellt, das bei der blinden Signaltrennung im Frequenzbereich auftritt. Vergleiche mit Separationsergebnissen anderer Algorithmen und Audiobeispiele demonstrieren die erfolgreiche Quellentrennung durch den Algorithmus. Audiodemos sind auch im Internet unter http://medi.uni-oldenburg.de/members/ane/ abrufbar.

• Temporal Aspects in the Prediction of Perceived Audio Quality Differences [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  R. Huber and B. Kollmeier
[A]

This talk presents a new computational method for the prediction of perceived overall audio quality differences using an auditory processing model. The method represents an expansion of the speech quality measure qc of Hansen and Kollmeier (2000). It employs a quantitative model of the ''effective'' signal processing in the auditory system by Dau et al. (1997). This model particularly accounts for the processing of non-stationary sounds and was validated by a number of psychoacoustical masking experiments. In the framework of the quality assessment method, it is employed to provide internal representations of a given pair of reference and test signal whose quality difference is to be assessed. The cross correlation between these internal representations serves as a measure for the perceptual similarity and therefore for the quality of the test signal relative to the reference signal. In order to become capable of predicting perceived quality differences for any kind of audio signals and distortions, the relationship between the time varying instantaneous and the overall audio quality had to be modeled as well. The optimum estimate of the perceived overall audio quality difference was found to be the 5%-quantile of the ''loudness''-weighted sequence of short-time (10 ms) cross correlation coefficients. The method was tested using a large database of subjectively rated audio signals. This talk will focus on the influence of model parameters concerning temporal aspects of the quality assessment on the prediction performance.

• Application of psychoacoustical models for speech intelligibility prediction
  B. Kollmeier, T. Brand, K. Wagener and R. Beutelmann
[A]

Hearing-Impaired listeners have tremendous communication problems in a cocktail party situation.This talk will review current models that predict cocktail party performance in normal listeners and also describe the degradation of performance in sensorineurally hearing-impaired listeners.

The models can be validated by comparing human performance with numerical model predictions of auditory perception for normal and hearing-impaired listeners and with computer speech recognition.A good approximation of human auditory performance in cocktail parties seems to be an adaptive two- microphone array with a lossy dynamic compression followed by an optimum detector. A straight-forward implementation of this idea is the model by v. Hövel (1984) which has recently been updated and applied to more complex acoustic situations in our lab. It employs a filterbank with independent Equalization- and Cancellation mechanisms in each frequency band that are numerically adjusted to optimize the signal-to-noise ratio at the output.

Another important issue is the prediction of speech intelligibility in fluctuating noise as a function of the individual'sspeech reception threshold in quiet and in stationary noise (Wagener, 2003): The best prediction of human performance is obtained with a two-stage model of sentence recognition, where in a first stage the individual subunits of each word is perceived with a certain error probability. In a second stage, the recognized items are combined in a more or less faulty way to form the complete recognized words and sentences.

• Reflexschwellenunterschiede in Abhängigkeit cochleärer Schädigung [DAGA 2005 (München)]
  M. Müller-Wehlau, M. Mauermann and B. Kollmeier
[A]

Es konnte gezeigt werden, dass die Stapediusreflexschwelle unter Verwendung der Niedrigpegel-Reflexaudiometrie (NPRA, Neumann et al., 1996) für verschiedene, speziell generierte Stimuli deutliche Unterschiede zwischen normalhörenden Probanden und Probanden mit flachem Hörverlust (ca. 50 dB) aufweist (Müller-Wehlau et al., 2004). Zur Stimulation wurden Tonkomplexe mit identischen Leistungsspektren aufweisen, aber unterschiedlicher Phasencharakteristik verwendet: (a) Tonkomplexe mit chirp-artigen Zeitsignal, die analog zu den von Dau et al. (2000) verwendeten Chirps bei ABR-Messungen eine Kompensation der Basilarmembrandispersion bewirken (BMTK), (b) deren zeitlich invertierte Form (iBMTK) und (c) Stimuli mit zufälliger Phase der enthaltenen Frequenzkomponenten (rTK). Zwischen normal- und schwerhörenden Probanden ergeben sich für die Stapediusreflexschwellen drei charakteristische Unterschiede: (i) Normalhörende zeigen eine deutliche Differenz der Reflexschwelle zwischen iBMTK und BMTK (ca. 16 dB) die sich bei Schwerhörenden auf ca. 6 dB reduziert (ii) einen deutlichen Abfall der Reflexschwelle für iBMTK-Stimuli in Abhängigkeit von der Anzahl der im Tonkomplex enthaltenen Frequenzkomponenten bei Normalhörenden, der bei Hörgeschädigten so nicht zu beobachten ist und (iii) eine Reflexschwelle für die rTK-Stimuli, die bei normalhörenden Probanden im Bereich der BMTK-Schwellen liegt während sie bei schwerhörenden Versuchspersonen signifikant höher ist. Die signifikanten Unterschiede zwischen den Versuchspersonengruppen reflektieren den Einfluss der cochleären Schädigung auf die Reflexschwellen. Ziel der vorliegenden Studie ist es zu untersuchen in welchem Umfang sich verschiedene Hörverluste in den charakteristischen Unterschieden widerspiegelt. Dazu wurden Stapediusreflexmessungen mit BMTK, iBMT und rTK in vier Probandengruppen mit unterschiedlichem Hörvermögen durchgeführt: (1) Probanden mit Hochtonschwerhörigkeit (2) Tieftonschwerhörigkeit, (3) flachem Hörverlust und (4) normalem Hörvermögen.

• Ähnlichkeits- und JND-Messungen mit gemorphten Stimuli zur Klangfarbenwahrnehmung bei Schwer- und Normalhörenden [DAGA 2005 (München)]
  S. Emiroglu and B. Kollmeier
[A]

Sensorineural Schwerhörige haben häufig das Problem einer Klangfarben-Verzerrung, auch versorgt mit Hörgeräten. Dies beeinträchtigt insbesondere die Wahrnehmung von Musik. In Hinblick auf Verbesserung vorhandener auditorischer Modelle und Hörgeräte wurden psychoakustische Messungen zur Klangfarben-Wahrnehmung an schwer- und normalhörenden Probanden durchgeführt. Ziel war es, Wahrnehmungs-Unterschiede zwischen diesen beiden Versuchsgruppen bezüglich zeitlicher und spektraler physikalischer Dimensionen (z.B. spektraler Schwerpunkt, spektrale Fluktuation) zu bestimmen. Durch lineare Interpolation von spektralen Parametern wurden Töne von Musikinstrumenten entlang dieser Dimensionen ineinander übergeblendet (''gemorpht''), wodurch Stimulus-Kontinua zwischen natürlichen Instrumenten entstanden. Um erlernte von den auditorischen Fähigkeiten zu trennen, wurden in beiden Versuchsgruppen auch Musiker als Probanden hinzugezogen.

Ein 8-alternative-forced-choice (AFC) Pilotversuch, in dem die Versuchspersonen die Ähnlichkeit von paarweise präsentierten Tönen beurteilten, ergab ähnliche Bewertungen durch normal- und schwerhörende Probanden. Die größten Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen ergaben sich beim zwischen Saxophon und Cello liegenden Klangfarben-Kontinuum. Die Töne dieses Kontinuums haben nahezu konstante spektrale Schwerpunkte und Anschwellzeiten und unterscheiden sich vornehmlich durch zeitliche Fluktuation. Weiterhin werden Ergebnisse eines 3-AFC-Experiments präsentiert, das gerade noch wahrnehmbare Unterschiede (JND) der Klangfarbe bei Normal- und Schwerhörenden bestimmte. Dazu wurden nur entlang der Dimensionen des spektralen Schwerpunktes und der zeitlichen Fluktuation gemorphte Stimuli benutzt, während die Variation in den übrigen Dimensionen minimiert wurde.

• Akustik und Sprachverständlichkeit der Flüsterspiegel im Oldenburger 'Hörgarten' [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  J. Schröder and B. Kollmeier
[A]

Ein akustisches Experiment, das einem hin und wieder auf Spielplätzen, in Sinnerfahrungsgärten oder Science-Centern begegnet, besteht aus zwei aufeinander gerichteten parabolisch-konkav gekrümmten Flächen, oft handelsüblichen Satelitenschüsseln. Diese ermöglichen aufgrund der speziellen Reflexionseigenschaften von Paraboloiden das Führen von Gesprächen im Plauder- oder sogar Flüsterton zwischen zwei Partnern, die sich in den Brennpunkten der weit zueinander entfernt stehenden Parabolreflektoren befinden. Solche ''Flüsterspiegel'' ähneln dabei in der Wirkung den ''Flüstergalerien'', wie sie sich bisweilen in Gebäuden und Gewölben wie z.B. der Kuppelgalerie der St.Pauls Cathedral in London finden.

Zur Planung einer solchen Anlage ist es hilfreich, den Effekt, der sich für eine bestimmte Größe von Reflektoren und eine bestimmte Entfernung zwischen ihnen ergibt, abschätzen zu können. Wie groß darf die Entfernung zwischen den Reflektoren sein, damit noch ein Effekt zu hören ist? Wie stark ist der Effekt?

Im Vortrag soll ein theoretischer Ansatz zur quantitativen Vorhersage der frequenzabhängigen Verstärkung einer solchen Anlage vorgestellt werden. Dazu werden akustische Messungen präsentiert, die an einem Flüsterspiegel-Aufbau durchgeführt wurden, der im geplanten ''Hörgarten'' am ''Haus des Hörens'' in Oldenburg installiert werden soll. Zusätzlich zu den akustischen Messungen wurde dort eine Messung der Sprachverständlichkeit durchgeführt, die deutlich die durch Flüsterspiegel herbeigeführte Verbesserung der Verständlichkeit selbst in einer stark lärmbelasteten Außenumgebung zeigt.

• Akustik und Psychoakustik des Oldenburger Hörthrons
  B. Kollmeier
[A]

Als Mischung aus Wissenschaft, Kunst und Technik wurde vor dem Oldenburger ''Haus des Hörens'' ein Hörthron entworfen und konstruiert, dessen zwei Edelstahl-Exponentialtrichter (Durchmesser: ein Meter, untere Grenzfrequenz: 150 Hz) den Umgebungs-Schall auffangen und über eine Rohrleitung zu den Ohren des Benutzers führen. Aufgrund der Schallpegelanhebung am Ohr des Benutzers (erwartet: 14 dB Anhebung) sowie aufgrund des größeren ''effektiven'' Ohrabstandes (erwartet: Faktor 10) können mit dieser Anordnung entfernte Schallquellen nicht nur wesentlich lauter wahrgenommen werden, sondern auch nach Art einer ''Richtungslupe'' schärfer geortet werden. Der mit dieser Anordnung theoretisch erzielbare Hörgewinn wurde im Rahmen eines Blockpraktikum-Versuchs von Studierenden-Gruppen sowohl physikalisch als auch psychoakustisch nachgemessen. Aufgrund der für einen derartigen ''Freifeld''-Versuch üblichen praktischen Limitationen (z. B. Lärm der benachbarten Autobahn, Wettereinflüsse) konnte die erwartete Erhöhung der Winkel-Auflösung um den Faktor 10 psychoakustisch nicht erreicht werden. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die verschiedenen Versuchs-Paradigmen, die mit dem Hörthron möglich sind und bisher erfolgreich erprobt wurden, um Studierende mit einem anschaulichen und ästhetisch attraktiven Versuchsaufbau für die Akustik zu begeistern.

• Phonemverwechslungen bei menschlicher und automatischer Spracherkennung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  B. Meyer, T. Brand and B. Kollmeier
[A]

Automatic speech recognition (ASR) has seen many advances in the last years, but the large gap between recognition of spoken language by humans and machines still prevents it from everyday use. The extraordinary performance of the human auditory system motivates our work, led by the idea to increase the performance of automatic recognition by following the biological blueprint.
A comparison between ASR and human speech recognition (HSR) is established, which may be beneficial to identify sources of errors and improve feature extraction in ASR. HSR and ASR experiments are performed on the Oldenburg Logatome Corpus (OLLO). OLLO consists of nonsense syllables, which ensures that listeners cannot employ context knowledge. This contributes to a fair comparison and helps to distinguish between effects of imperfect feature extraction and language models. The comparison includes two different kinds of signals presented to human listeners: Firstly, noisy speech samples are converted to mel-frequency cepstral coeffiencts (MFCCs), the most common ASR features. These features are resynthesized, with information about voicing and fundamental frequency being discarded. Secondly, the original signals with added noise are presented, which is used to evaluate the loss of information caused by the process of resynthesis.
Data analysis is performed utilizing confusion matrices for phonemes and for the phonetic features voicing, manner and place of articulation. Information transmission scores are calculated to estimate the importance of different information channels. The analysis shows that different error patterns emerge for ASR and HSR with the original and the resynthesized signals, which suggests modifications to the MFCC feature extraction.

• Robustness analysis für multi-channel hearing aid algorithms with binaural output by means of objective perceptual quality measures [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  T. Rohdenburg, V. Hohmann and B. Kollmeier
[A]

Normalhörende können die räumliche Information über ein Signal, die in tiefen Frequenzen im wesentlichen in der interauralen Zeitdifferenz (ITD) kodiert ist, zur Unterdrückung von Störgeräuschen ausnutzen und damit eine Verbesserung der Sprachverständlichkeit gegenüber monaural (bzw. diotisch) dargebotenen Signalen erreichen. Auch Hörgeschädigte können von der räumlichen Information profitieren; daher ist eine Erhaltung der ITD bei der Verarbeitung durch Hörgerätealgorithmen wünschenswert. Bei beidseitiger Hörgeräteversorgung existiert bei den heutigen Hörgerätealgorithmen (ohne Verbindung zwischen den Hörgeräten) das Problem, dass die ITD unter realen Bedingungen durch die unabhängige Verarbeitung im rechten und linken Hörgerät verzerrt wird und damit die räumliche Information verloren geht. Dies liegt daran, dass in der Praxis häufig die dem Algorithmendesign zugrunde liegenden Modellannahmen verletzt sind. Neuere mehrkanalige Störgeräuschreduktionsverfahren setzen eine Verbindung zwischen linkem und rechtem Hörgerät voraus und versuchen so die interaurale Phase in den relevanten Frequenzbereichen zu erhalten. Auch bei diesen Algorithmen ist die Leistungsfähigkeit und die Robustheit abhängig von den Abweichungen der Modellannahmen. In dieser Studie werden die betrachteten Algorithmen hinsichtlich der Abweichungen der angenommenen Mikrofonabstände des Mikrofonarrays, Pegelschwankungen der Mikrofonausgänge sowie einer fehlerhaften Ausrichtung auf das Nutzsignal analysiert. Weiterhin wird die Leistungsfähigkeit der betrachteten Algorithmen im Bezug auf verschiedene reale Störsignale und den Einfluß von Schallreflexionen und Nachhall untersucht. Zur Bewertung der Leistungsfähigkeit und Robustheit werden neben klassischen Bewertungsmaßen für Raum-Zeit-Filter auf psychoakustischen Modellen basierende Bewertungsmaße definiert und verwendet (siehe Beiträge IWAENC 2005, 2006). Die hier betrachteten Algorithmen sind nicht-adaptive und adaptive superdirektive Beamformer mit binauralem Postfilter sowie ein mehrkanaliges Wienerfilter mit binauralem Ausgang, die auf ein 6-kanaliges Mikrofonarray bestehend aus zwei gekoppelten dreikanaligen Hörgeräten angepasst werden.

• Sprachakustik im KFZ und Hörgeräte: Was kann man voneinander lernen?
  B. Kollmeier
[A]

Obwohl die elektronisch unterstützte Sprachkommunikation im KFZ ähnliche Probleme zu lösen hat wie die elektronisch unterstützte Sprachkommunikation für Hörgeschädigte mit Hörgeräten (z. B. Störschallunterdrückung, Optimierung der Sprachverständlichkeit, Optimierung der akustischen Übertragungs-Qualität), entwickeln sich beide Gebiete weitgehend unabhängig voneinander. Daher soll ein Überblick gegeben werden über die jüngsten Entwicklungen in der Hörgeräte-Systemtechnik, die sich für eine unmittelbare Anwendung in der KFZ-Sprachakustik eignen:

Neuere Verfahren zur binauralen Störschallunterdrückung (''Cocktail-Party-Processing'') mit zwei (oder vier) Mikrofon-Eingängen und zwei Ausgangskanälen zeigen nicht nur vielversprechende Eigenschaften für Hörgeräte, sondern auch für die automatische Spracherkennung und scheinen auch für den stationären Einsatz im KFZ geeignet zu sein. Zur Bewertung und Vorhersage der Sprachverständlichkeit unter komplexen räumlichen Bedingungen (Störschall, Nachhall) wurde ein binaurales Sprachverständlichkeits-Vorhersagemodell für Normal- und Schwerhörige entwickelt, das sich gleichermaßen für den Einsatz im KFZ eignet. Schließlich wurden auf der Basis psychoakustischer Modelle elaborierte Sprachqualitäts-Vorhersageverfahren entwickelt und validiert, mit denen der Einfluß von Verarbeitungs-Artefakten bei Normal- und Schwerhörenden mit hoher Genauigkeit vorhergesagt werden kann.

Diese Kombination aus Algorithmen und objektiven Bewertungsverfahren für Normal- und Schwerhörende (immerhin ca. 18% unserer Bevölkerung mit Schwerpunkt bei älteren Personen) hat sich in der Hörgeräte-Entwicklung bewährt. Sie könnte in ähnlicher Form für die Entwicklung von Sprachkommunikations-Unterstützungs-Verfahren mit Kfz verwendet werden, zumal statistisch ein nicht unerheblicher Anteil der KFZ-Insassen einen Hörverlust aufweist. Erste Ergebnisse mit Hörgeräte-Aufnahmen im KFZ runden diesen Überblick ab.

• Sprachverständlichkeitstests in Ruhe: Gibt es alternative Verfahren zum Freiburger Sprachtest in der Begutachtung bei (Lärm-) Schwerhörigkeit? [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  H. Sukowski, T. Brand, K. Wagener and B. Kollmeier
[A]

Nach dem aktuellen Stand werden im Rahmen eines Begutachtungsverfahrens bei angezeigter Lärmschwerhörigkeit zur Ermittlung der Sprachverständlichkeit der Zahlentest und der Einsilbertest des Freiburger Sprachtests empfohlen. Beide Tests werden in Ruhe durchgeführt.

Da es kritische Einwände gegenüber dem Freiburger Sprachtest gibt, beispielsweise hinsichtlich ungleicher Schwierigkeit der Testlisten und der Überartikulation der Testwörter, wurde in der hier vorgestellten Studie geprüft, inwieweit sich der Göttinger Satztest und der Einsilber Reimtest nach v. Wallenberg und Kollmeier als alternative Verfahren für die Begutachtung eignen.

Auf der Basis von Ergebnissen einer Vorstudie wurden die alternativen Testverfahren mit den beiden Teilen des Freiburger Sprachtests bei einer Stichprobe von 64 bzw. 145 erwachsenen Versuchspersonen verglichen. Die Probanden waren zwischen 16 und 86 Jahren alt und hatten unterschiedlich ausgeprägte Hörverluste.

Die Ergebnisse zeigen, dass ein Austausch der Verfahren grundsätzlich möglich wäre. Da der Einsilber Reimtest bei gleichen Pegeln insgesamt zu höheren Verständlichkeiten führt als der Freiburger Einsilbertest, müsste er - wie in dieser Studie geschehen - bei einem um ca. 15 dB geringeren Pegel eingesetzt werden, wenn die bisherigen Tabellen zur Ermittlung des prozentualen Hörverlustes weiterverwendet werden sollen.

Für zukünftige Studien wird nicht nur der Vergleich bisheriger mit alternativen Verfahren in Ruhe angestrebt, sondern als ein neuer Aspekt soll auch die Sprachverständlichkeit im Störgeräusch im Hinblick auf die Begutachtung untersucht werden. Das Verstehen von Sprache unter ungünstigen akustischen Bedingungen ist für die alltägliche Kommunikation von besonderer Bedeutung. Dieser Aspekt wird in Begutachtungsverfahren bislang jedoch nicht berücksichtigt.

• Modellierung der Sprachverständlichkeit mit einem auditorischen Perzeptionsmodell [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  T. Jürgens, T. Brand and B. Kollmeier
[A]

Die meisten Modelle zur Sprachverständlichkeitsvorhersage beruhen auf der Analyse des Langzeitspektrums von Sprache und Störgeräusch. (z.B. Articulation-Index (AI) und Speech-Intelligibility-Index (SII)). Das hier vorgestellte Modell basiert auf einer Arbeit von Holube und Kollmeier (JASA 100 (3), 1996) und besteht aus einer physiologisch-psychoakustisch motivierten Vorverarbeitung und einem Spracherkenner zur Erkennung einzelner Phoneme. Zum Training (Bildung des Wortschatzes) des Spracherkenners werden Aufnahmen aus dem Oldenburger-Logatom-Sprachkorpus (OLLO) (Wesker, Meyer, Interspeech 2005) mit dem auditorischen Perzeptionsmodell (Dau, JASA 99 (6), 1996) in eine ''interne Repräsentationen'' umgerechnet. Für die Erkennung wird eine andere OLLO-Aufnahme auf dieselbe Weise vorverarbeitet. Ein ''Dynamic-Time-Warp''-Spracherkenner ''erkennt'' dann dasjenige Logatom, bei dem sich der geringste perzeptive Abstand zwischen der zugehörigen internen Repräsentation und denen des Wortschatzes ergibt. Vorgestellt werden die Erkennungsraten des Modells, Verwechslungsmatrizen einzelner Phoneme und Auswertungen bezüglich der phonetischen Eigenschaften bei der Erkennung. Der Vergleich mit experimentellen Daten, die von Normalhörenden mit demselben Sprachkorpus in einem Diskriminationsexperiment in Rauschen gewonnen wurden, zeigt, dass das Modell wesentliche Eigenschaften, die der Mensch in diesem Experiment zeigt, vorhersagen kann. Werden dem Spracherkenner unterschiedliche Aufnahmen zum Erkennen und als Wortschatz vorgelegt, so ist das Modell in der Lage die psychometrische Funktion bis auf eine Verschiebung um etwa 10 dB vorherzusagen. Bei identischen Aufnahmen für die Erkennung und den Wortschatz konnte diese Verschiebung drastisch reduziert werden. Als nächster Schritt soll mit diesem Modell die Sprachverständlichkeit von Schwerhörenden aufgrund von klinischen und psychoakustischen Daten vorhergesagt werden und dies in weiteren Experimenten validiert werden.

• Objective quality assessment of multi-channel noise reduction algorithms for hearing aids by means of psychoacoustic measures [DAGA 2008 (Dresden)]
  T. Rohdenburg, V. Hohmann and B. Kollmeier
[A]

Moderne Hörgeräte nutzen Mikrofonarrays zur mehrkanaligen Störgeräuschreduktion. Eine häufig verwendete Methode ist das Beamforming, das die räumliche Verteilung natürlicher Schallquellen über deren Korrelationseigenschaften zwischen den Mikrofonsensoren ausnutzt und dafür Informationen über die Nutzsignalrichtung und die relativen Mikrofonpositionen benötigt. Gegenüber einkanaligen Einhüllendenfiltern führen Beamformer prinzipiell zu einer geringeren Nutzsignalverzerrung bei einer hohen Störgeräuschreduktion. Für am Kopf getragene Mikrofonarrays (in Hörgeräten oder anderen Kommunikationsgeräten) spielen zusätzlich Kopfabschattungs- und Beugungseffekte eine Rolle, die im Beamformer-Entwurf berücksichtigt werden müssen.

Das menschliche Gehör nutzt Unterschiede der Audiosignale zwischen linkem und rechtem Ohr zur Objekttrennung (Cocktailpartyeffekt), weshalb es wünschenswert ist, diese binaurale Information auch nach der Störgeräuschreduktion zu erhalten. Es existieren verschiedene Ansätze, die binauralen Signaleigenschaften zu erhalten bzw. zu rekonstruieren. In dieser Studie werden unterschiedliche Beamformertypen mit anderen mehrkanaligen Störgeräuschreduktionsverfahren verglichen sowie binaurale vs. bilaterale Verarbeitungen mit mit Hilfe von psychoakustischen Modellen bewertet.

Koloska, U.

• Ein interaktives automatisches System zur Inventarerstellung und -optimierung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  U. Koloska
[A]

Die Erstellung von Inventaren für die verkettende Sprachsynthese ist ein aufwendiger und langwieriger Vorgang. Unabhängig von der Bausteinart sind viele verschiedene Querbeziehungen und Abhängigkeiten zu beachten. Außerdem werden die verwendeten Inventare immer komplexer - und für die unterschiedlichsten Anwendungen werden jeweils verschiedene Stimmen benötigt. Viele für ein Inventar erarbeitete Daten könnten für eine neue Stimme wiederverwendet werden und aus den Quellen lassen sich verschiedene Inventare erzeugen. Bei der bisherigen manuellen Vorgehensweise geschieht die Verknüpfung und Wiederverwendung der Daten meist im Kopf des Ausführenden - und das Wissen ist größtenteils verloren, wenn ein anderer Mitarbeiter ein ähnliches Problem bearbeiten muß. Am Institut für Akustik und Sprachkommunikation der TU Dresden wurde ein System entwickelt, daß begin{itemize} item es ermöglicht einen einfachen Überblick über die großen Datenmengen bei der Inventarerstellung zu behalten, item die Wiederverwendung der Daten unterstützt, item einen Großteil der Aufgaben automatisch übernimmt - darunter vor allem die Verwaltung der Abhängigkeiten und die automatische Etikettierung der Sprachdaten, item eine konsistente Form der Wissensrepräsentation bietet, item (relativ) unabhängig von der Rechnerplattform ist und so hervorragend für heterogene Rechnerumgebungen geeignet ist, item die Abhängigkeiten und Querverbindungen zwischen den einzelnen Datenebenen und -formen für den direkten Zugriff zugänglich macht item einen intuitiven und unkomplizierten Zugang zu den Daten bietet. end{itemize} Das System wurde erfolgreich bei der Entwicklung eines italienischen Diphoninventars für das Dresdner Sprachsynthesesystem DreSS eingesetzt und ist eine große Arbeitserleichterung bei der Optimierung der bestehenden Inventare.

• Ein Toolkit zur Erstellung von Sprachkorpora [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  H. Kruschke, U. Koloska, G. Strecha, M. Eichner, D. Hirschfeld and U. Kordon
[A]

Für alle Disziplinen der Sprachverarbeitung rücken große, nach verschiedenen Kriterien etikettierte Korpora in den Mittelpunkt der Forschungsarbeit. Die Erstellung und Aufbereitung von Sprachkorpora ist jedoch mit erheblichem Aufwand verbunden. Oft stellt man nach der langwierigen Bearbeitung fest, dass der Korpus den inzwischen gewachsenen Anforderungen nicht mehr genügt. Die ständig wachsenden Datenmengen und die stark abweichenden Zielrichtungen (Korpora werden benötigt für automatische Lernverfahren zur Prosodiegenerierung, Phrasierung, zum Anlernen von Spracherkennern und Alignern und für die Inventargenerierung bei der Sprachsynthese) sind nicht mehr manuell beherrschbar. Das Dresdner Corpus-Generation-Kit, bietet kormfortable Unterstützung bei der Korpus-definition, -aufnahme, -aufbereitung und -optimierung. Seine modulare Architektur ist offen für Erweiterungen und Verbesserungen und bietet für verschiedene Bearbeitungsschritte alternative Werkzeuge. Der neue Dresdner Korpus wird für die Nutzung durch Sprachsynthese- und Spracherkennungs-Algorithmen entworfen. Es werden zentrale Komponenten des Toolkits vorgestellt und ein Einblick in die verschiedenen Bearbeitungsstufen des Sprachmaterials gegeben.

• Mobiles Aufnahmesystem für Sprachtechnologie- Anwendungen [DAGA 2002 (Bochum)]
  U. Koloska, D. Hirschfeld and M. Albrecht
[A]

Anwendungen der Spracherkennung und Sprachsynthese erfordern zumeist große Mengen an Datenmaterial verschiedener Sprecher, das zudem unter Bedingungen aufgenommen sein sollte, die den realen Bedingungen des Anwendungs- bzw. Produktszenarios möglichst nahekommen. Es wird ein mobiles System für Aufgaben der Datensammlung und Korpuserstellung im Bereich der Sprachkommunikation vorgestellt, das die folgenden Anforderungen erfüllt:

- Aufnahme und Digitalisierung von Sprach- und anderen Audiosignalen

- Kompaktheit und Robustheit der gewählten Komponenten

- Sicherstellung einer hohe Qualität der Aufnahmen

- Einsatzfähigkeit an beliebigen Orten (Studio, Freiluft, KFZ etc.)

- einfache Datensicherungsmöglichkeiten

Diese Ausrüstung wird durch ein Tool zur Verwaltung, Manipulation und automatischen Aufbereitung des Audiomaterials (WiGE) vervollständigt. Das System wurde bereits bei Korpusaufnahmen für die Sprachsynthese erprobt. Der Artikel dokumentiert die Systemeigenschaften und beispielhaft das Vorgehen bei der Durchführung und Aufbereitung von Sprachaufnahmen.

Kolossa, D.

• Realtime Capable Beamforming-Based Convolutive Source Separation [DAGA 2003 (Aachen)]
  W. Baumann, D. Kolossa, B.-U. Köhler and R. Orglmeister
[A]

A realtime implementation of an independent component analysis (ICA) algorithm for the separation of two acoustically mixed speech signals in a car environment is introduced. The algorithm is based on two parallel frequency domain beamformers, each of which cancels the signal from one interfering source by frequency dependent null-beamforming. In order to obtain independent output signals, stemming from the driver and the co-driver, respectively, the zero-directions of the beamformers are jointly optimized via second and higher order statistics. Optimization is carried out for each frequency band separately, so that phase distortions caused by the transfer functions between speakers and microphones are compensated. In contrast to other frequency domain source separation algorithms, this structure does not suffer from permutation of frequency bands and allows to distinguish between the two speakers. At the same time, it is retaining the major advantage of blind methods, that do not require an external estimate of the direction of arrival (DOA).

• Robuste Erkennung gestörter Sprache im Automobil durch MMSE-Störgeräuschunterdrückung und Missing-Data Spracherkennung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  D. Kolossa, A. Klimas, W. Baumann and R. Orglmeister
[A]

Um zufriedenstellende Spracherkennungsergebnisse auch im Automobilbereich zu erhalten, ist eine adequate Störgeräuschunterdrückung von großer Bedeutung. Zu diesem Zweck bietet die Minimum Mean Square Error (MMSE) Schätzung eine optimierte Lösung mit signifikanten SNR-Verbesserungen auch dann, wenn nur ein Mikrofonsignal zur Verfügung steht. Während substanzielle SNR-Verbesserungen möglich sind, leidet die Güte der Spracherkennug oft unter dieser nichtlinearen Verarbeitung. Um die Erkennungsrate trotzdem zu verbessern, erscheinen Missing-Feature Techniken wie Data Imputation oder Marginalisierung vielversprechend. Allerdings müssen diese direkt auf die Features des Spracherkenners angewandt werden, was zu einer von zwei ähnlich unbefriedigenden Herangehensweisen führt: entweder muss die Spracherkennung mit denjenigen Features ausgeführt werden, die in der MMSE-Schätzung ermittelt werden, was suboptimale Erkennungsergebnisse zur Folge hat, wenn dadurch im Spektralbereich gearbeitet werden muss, oder ein neuer MMSE-Schätzer für spracherkennungsadäquate Features muss hergeleitet werden. Hier schlagen wir eine neue Herangehensweise vor. Die MMSE-Stögeräuschunterdrückung wird im Frequenzbereich angewandt um das entstörte Signal und dazugehörige Varianzen im Zeit-Frequenz-Bereich zu ermitteln. Diese werden dann gemeinsam mit der Unscented Transformation in den Arbeitsbreich der Spracherkennung transformiert, so dass für einen Missing-Feature Spracherkenner sowohl 13 Mel-Frequenz-Cepstralkoeffizienten mit ersten und zweiten Ableitungen als auch die Varianzen dieser Features für jedes Frame und jedes Feature zur Verfügung stehen. Und während MMSE-Störgeräuschunterdrückung allein die Spracherkennungsrate bei niedrigen SNRs um ca 20% verbessern kann, bietet diese Anbindung der Vorverarbeitung an die Missing Feature Spracherkennung einen Erkennungsratengewinn von 10 bis 15%, verglichen mit dem Ephraim-Malah-Filter allein, was die probabilitstische Anbindung zwischen Vorverarbeitung und Spracherkennung als eine vielversprechende Methode zur Erhöhung der Spracherkennerrobustheit erscheinen läßt.

• Spracherkennung im Automobil durch Verwendung von Missing Feature Techniken [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  D. Kolossa, R.F. Astudillo and R. Orglmeister
[A]

Um Sprachsignale von Störgeräuschen und überlagerten anderen Sprachsignalen zu befreien, sind ICA, spektrale Subtraktion und Zeit-Frequenzmaskierung erfolgreiche Methoden. Allen ist aber gemeinsam, dass sie das Nutzsignal oft nur mit Artefakten rekonstruieren können. Missing Feature Techniken bieten verschiedene Möglichkeiten, einen Spracherkenner mit der Information über solche Artefakte zu versorgen, um diese bei der Erkennung zu berücksichtigen. Dabei können unterschiedliche Methoden eingesetzt werden, die entweder, als sogenannte 'Missing Data Techniken', einzelne Features ganz aus dem Erkennungsprozeß ausnehmen oder, wie zum Beispiel das 'Uncertainty Decoding', mit kontinuierlichen Unsicherheitswerten arbeiten. Eine Analyse der Erkennungsleistung und des Rechenaufwands dieser Verfahren zeigt dabei, dass die einfacheren Missing Data Techniken zwar in der Realisierung Vorteile bringen, allerdings insbesondere für sprecherunabhängige Modelle deutlich weniger robust sind als aktuellere Methoden für die direkte Dekodierung unsicherer Features.

Kong, X.

• Look to Talk: Embedded Face Localization for Activating Speech Recognition [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  X. Kong, J.F. Guitarte Perez and K. Lukas
[A]

In this paper we present a highly efficient solution to activate speech recognition and to enhance its performance by utilizing visual information. The idea of 'Look to Talk' employs a face localization algorithm which detects the face when the user is close enough to an appliance and looks at it. This substitute of the traditional 'Push to Talk' system makes the usage more convenient and user interface friendlier, as no manual interaction is required. After the face localization an embedded lip finding and tracking algorithm is applied, which detects the movement of the lips and activates the speech recognition. This solution improves the recognition results significantly and avoids interferences from the surrounding, especially in multi-user and acoustically noisy environments. The face localization algorithms are dedicated to low-resource platforms and can therefore be embedded in various appliances like ticket vending machines or household equipment.

Konkel, F.

• Active Sound Design an einem Holzblasinstrument [DAGA 2008 (Dresden)]
  F. Konkel, A. Jakob, F. Heintze and M. Möser
[A]

Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde die Beeinflussbarkeit von Holzblasinstrumenten mit Methoden des active noise control am Beispiel eines Fagotts untersucht. Dazu wurde im ersten Schritt eine akustische Untersuchung des Instrumentes durchgeführt und die Abstrahleigenschaften mit Hilfe einer akustischen Kamera untersucht. Anschließend wurde mit einem analogen Versuchsaufbau die generelle Beeinflussbarkeit des Klangs und mögliche Schalleinleitungsorte untersucht. Darauf aufbauend wurde ein Konzept zur Beeinflussung mit einem digitalen System entwickelt, bei dem Zielspektren vorgegeben werden, der Klang durch eine entwickelte Ordnungsanalyse ausgewertet wird und die Klangbeeinflussung durch entsprechende digitale Filter eingestellt werden kann.

Im hier vorgestellten Beitrag werden der Versuchsaufbau und Ergebnisse der analogen Beeinflussbarkeit vorgestellt. Das Instrument wird auf einen konstanten Ton gestimmt und das Doppelrohrblatt durch einen mechanischen Anbläser angeregt. Als Referenzsignal für die Beeinflussungskette werden ein Mikrofonsignal und ein Beschleunigungssignal am S-Bogen geprüft. Dabei werden drei unterschiedliche Schalleinleitungsorte untersucht: Einleitung in das 180-Stiefelrohr, Einleitung in ein halboffenes Schalloch sowie durch das Schallstück des Instrumentes. Es zeigt sich, dass eine Beeinflussung an verschiedenen Einleitungspunkten realisierbar ist. Die deutlichsten Ergebnisse ergeben sich durch die Verwendung des Beschleunigungssensors am S-Bogen und der Einleitung in das 180-Stiefelrohr.

Konle, H.J.

• FOM – Faser Optisches Mikrofon: eine akusto-optische Messtechnik für die Turbomaschinendiagnostik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  H.J. Konle, I. Röhle, A. Rausch and C.O. Paschereit
[A]

Ziel unserer Forschung ist es, ein faseroptisches Mikrofon (FOM) für akustische Messungen in heißen Umgebungen zu bauen. Dieses soll ausschließlich aus temperaturbeständigen Materialien wie Quarzglas und Edelstahl aufgebaut sein. Das im Folgenden vorgestellte FOM besteht dabei aus einem Laservibrometer, dessen Licht durch eine Single-Mode-Glasfaser zur Mikrofonmembran geleitet wird. Diese Membran ist über ein Rohr gespannt, das zudem auch die Halterung für das Ende der Lichtleitfaser ist und eine abbildende Linse aufnimmt. Das von der Membran reflektierte Licht wird durch die gleiche Lichtleitfaser zum Interferometer zurückgeführt. Die Membranbewegung wird durch die Phasenverschiebung bzw. durch die Dopplerverschiebung zwischen eingestrahltem und reflektiertem Licht bestimmt.

In diesem Vortrag wird der Aufbau dieses FOM's vorgestellt sowie viel versprechenden Ergebnisse bei dessen Einsatz für akustische Messungen in kalter Luft.

Die im Rahmen dieser Arbeit bisher durchgeführten Experimente beschäftigten sich mit dem Einfluss der Mikrofonmembranspannung auf die Schwingungsamplitude der Membranen. Hierzu wurden Membranen aus Aluminiumfolie mit unterschiedlicher Spannung auf Messingzylinder als Membranträger aufgeklebt und in kalter Umgebung getestet. Es zeigte sich, dass bei steigender Membranspannung und gleicher Anregung die Antwortamplitude sinkt; ein Ergebnis, wie es aus der Literatur bekannt ist. Die Signale aller Membranproben zeigten im höherfrequenten Anregungsbereich eine gute qualitative Übereinstimmung mit den Signalen eines zum Vergleich simultan eingesetzten Kondensatormikrofons. Die Abhängigkeit des FOM-Signals von der Anregungsstärke ist noch Gegenstand laufender Untersuchungen.

Ein weiterer Prototyp aus hochwarmfestem Stahl und geschweißter Membran ist zurzeit in der Fertigung.

Koopmann, N.

• Acoustic Quality Control of Drum Brake Shoes [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Haverkamp and N. Koopmann
[A]

Recent investigations of brake noise phenomena show that natural frequencies and damping of brake components play an important role regarding the propensity of noise excitation. While works are on-going to include requirements of those parameters into international standardization (e.g. ISO) of disc brakes, there is lack of knowledge regarding drum brake noise. Torsional modes of drum brake shoes are a main contributor to squeal phenomena, because they provide coupling of backing-plate bending modes to axial drum resonances. Therefore natural frequencies, damping and variability of physical properties of the shoes are main parameters, which have to be assessed. Vehicle tests have shown that in various cases a strong increase of the torsional stiffness of drum brake shoes can eliminate squeal phenomena. First, the presentation provides an overview of methods appropriate for excitation and measurement of the vibrational modes. Secondly, a quick test is recommended that avoids complicated fixture of exciting structures and measurement pickups. This method works cost-efficiently and allows fully automated operation. Test results are presented and compared with those of various methods of vibrational analysis.

Koopmans, F.

• FEM-Schwingungssimulationen zur Bestimmung der Erschütterungs- und Sekundärluftschallimmissionen in Gebäuden [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Bless and F. Koopmans
[A]

Der ansteigende Platzbedarf für Verkehrsinfrastruktur und gewerbliche Nutzungen einerseits und Wohn- und kulturelle Nutzungen andererseits führt zunehmend zu erhöhten Erschütterungsbelastungen und den damit verbundenen störenden Sekundärluftschall. Die hohen Qualitätsansprüche von Bauherren an den akustischen Komfort, welche oft strenger sind als die normativen Grenzwerte, erfordern zunehmend die Berechnung der Schwingungseinleitung. In Simulationsmodellen basierend auf der Finite Elemente Methode (FEM) werden zum einen die Gebäude schwingungstechnisch optimiert gelagert und zum anderen Konzepte für quellnahe Maßnahmen, wie z. B. die federnde Lagerung zur Schwingungsentkopplung an Schienen, Straßen oder Maschinen, dimensioniert. Anhand von Fallbeispielen aus der Praxis wird gezeigt, welche Möglichkeiten die zwei- und dreidimensionalen FEM-Modelle bieten und welche Anpassungen zwischen wissenschaftlicher Theorie und praxisnahen Gegebenheiten dennoch erforderlich sind.

Kootwijk, C.

• Rolling Noise Reduction by applying an Acoustical Grinding Criterion [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  E. Verheijen and C. Kootwijk
[A]

The relation between rail/wheel roughness and rolling noise of trains has been established in the past decades. By means of a new rail roughness monitoring system and an acoustical criterion for rail grinding, it is possible to determine where rail grinding is an effective measure to reduce rolling noise emission. In this way, periodical grinding could serve as an alternative to fitting noise barriers. The monitoring system (on a measuring coach) is used to build a large database with rail roughness spectra of the entire Dutch railway network. These roughness data are then coupled to a database with noise emission numbers. By taking account of train intensities, train speeds and typical wheel roughness spectra, an acoustically effective grinding programme can be composed.

Kopco, N.

• Learning to Judge Distance of Nearby Sounds in Reverberant and Anechoic Environments [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  N. Kopco, M. Schoolmaster and B. Shinn-Cunningham
[A]

Previous studies have shown that accuracy of distance judgments for nearby sources improves over time when the listener is in a reverberant environment, but not in an anechoic space. The improvement observed in rooms may be the result of the listener learning (through experience) how to interpret reverberation cues and map these cues to different distances in a particular room. The present study evaluates whether such ''room learning'' is disrupted when reverberation cues vary over the course of the experiment. Results of two auditory distance perception experiments are reported. In the first study, perceived distance was measured for listeners whose position in a real room was varied from session to session. In the second study, distance perception was studied using virtual auditory space (VAS) techniques to simulate sounds for different listener locations in a reverberant room and in anechoic space. In the real room, listeners appeared to get better at judging source distance despite the fact that their location in the room varied from session to session. However, in the VAS study, intermingling sounds simulated in a room with sounds simulated in anechoic space led to a dramatic reduction in performance overall as well as a reduction in the amount of improvement observed with experience. In the limit, when the simulated room was varied on a trial-by-trial basis, no learning was observed. These results suggest that listeners can generalize ''room learning'' across different listener locations within a single room, but not across dramatically different acoustic environments.

Kopycinska, M.

• Abbildung und Messung lokaler mechanischer Materialparameter mittels Ultraschall-Kraftmikroskopie [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  U. Rabe, M. Kopycinska, S. Hirsekorn and W. Arnold
[A]

In der Ultraschall-Kraftmikroskopie (Atomic Force Acoustic Microscopy) wird die Oberfläche einer Probe im Kontaktmodus abgerastert, während die Blattfeder des Kraftmikroskops hochfrequent schwingt. Der Kontakt zwischen Sensorspitze und Probe bewirkt, daß sowohl Amplitude und Phase der Blattfederschwingungen als auch Änderungen in der mittleren Blattfederauslenkung und den Resonanzfrequenzen der Blattfeder Informationen über lokale mechanische Eigenschaften der Probenoberfläche enthalten und als akustische Abbildungsparameter genutzt werden können. Die theoretische Beschreibung und Berechnung der Ultraschallübertragung im Kraftmikroskop mit einem geeigneten Modell für die Wechselwirkungskraft zwischen Sensorspitze und Probe ermöglicht eine quantitative Auswertung der Bildkontraste und damit die Bestimmung lokaler mechanischer Materialparameter der Probenoberfläche. Für kleine Schwingungsamplituden von Probenoberfläche und Blattfeder, die näherungsweise eine Linearisierung der Wechselwirkungskraft erlauben, wurde dies bereits mit der Kontaktresonanz-Spektroskopie realisiert. Mit diesem Verfahren wird die Kontaktsteifigkeit zwischen Sensorspitze und Probe gemessen, aus der dann mit Hilfe der Hertz'schen Kontaktheorie der lokale reduzierte E-Modul des Kontaktes berechnet werden kann. Theoretische und experimentelle Ergebnisse an Piezo-Keramiken und nanokristallinen Proben werden vorgestellt und diskutiert.

Kopycinska-Müller, M.

• Detection of subsurface structures by use of the atomic force acoustic microscopy technique [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Kopycinska-Müller, A. Striegler, B. Bendjus, B. Köhler and N. Meyendorf
[A]

Atomic force acoustic microscopy (AFAM) method is a dynamic enhancement of atomic force microscopy (AFM) technique that is capable of detection and evaluation of elastic properties of materials. The AFAM technique is a contact based method and as such provides information on the samples elastic properties from a certain sample volume compressed under an AFM tip. Therefore, it is possible to use this technique to detect subsurface defects. Calculations based on theoretical models for contact mechanics indicate that it is possible to detect subsurface structures at depths equal three to five times of the tip-sample contact radius, depending on the mismatch in the elastic modulus of the surface and the defect. Thus, in standard AFAM measurements we can detect defects buried at 50 nm to 150 nm. A set of nine square membranes 3,7 x 3,7 m large, with thicknesses increasing in 30 nm steps from 30 nm to 270 nm was dry etched in silicon. AFAM images obtained on this sample showed all the membranes. The estimated tip-sample contact radius was approximately 10 nm, which indicates that mechanisms other than contact mechanics were involved in the imaging process.

Korany, N.

• Simulation of Extended Sound Sources in Virtual Auditory Environments [DAGA 2003 (Aachen)]
  P. Novo and N. Korany
[A]

In auditiven virtuellen Umgebungen ist es möglich einige Dutzend Schallquellen in Echtzeit zu simulieren (auf einem Standard-PC). Für eine größere Anzahl von verteilten Schallquellen (Menschenmengen, Straßenverkehr, o.ä.) ist es notwendig, eine Optimierung zur Reduzierung der Rechenleistung vorzunehmen. Der hier entwickelte Algorithmus basiert auf der Gruppierung von Schallquellen. Der Einfluss verschiedener Außenohrübertragungsfunktionen (HRTF) für die binaurale Simulation wurde untersucht. Es wird gezeigt, dass das Modell eine deutliche Reduzierung der zu rechnenden Schallquellen erlaubt, ohne dass diese Reduzierung wahrgenommen wird.

• Effect of the Distribution of Mirror-Image Sources on the Acoustic Response of the Simulated Room [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  N. Korany
[A]

The aim of this study is to find out the most important reflections that may simulate plausibly the acoustic response of rooms. Various distributions of mirror-image sources are presented, and the corresponding acoustical parameters are studied. The results are evaluated subjectively.

• On the Effect of Various Acoustic Simulation Methods on the Synthesized Impulse Response [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  N. Korany
[A]

In this article, the impulse response of rooms is estimated by means of different acoustic simulation methods such as the acoustical specular-radiant, the mirror-image source, the artificial reverberators or any combined methods. Acoustical parameters are calculated for the response simulated by each method and the acoustic performance of the synthesized response is investigated.

• Measuring sound coloration due to synthesized room reverberation [DAGA 2008 (Dresden)]
  N. Korany
[A]

The aim of this article is to characterize the sound coloration perceived due to the room reverberation simulated by different methods. The room reverberation is simulated, and the sound coloration perceived is measured. The relation between the sound coloration and the acoustical parameters is discussed and factors affecting the coloration perceived are investigated.

Kordon, U.

• Elektonische Beiträge zur Lehre in der Sprachkommunikation [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  R. Hoffmann and U. Kordon
[A]

In der universitären Ausbildung erlangen elektronische Hilfsmittel, die vornehmlich über das Internet genutzt werden, zunehmende Bedeutung. Dies gilt auch für die Sprachverarbeitung, für die die Lehre einprägsamer gestaltet werden kann, wenn Spracherkenner und -synthetisatoren online zur Verfügung stehen. Der Beitrag stellt verschiedene Entwicklungen vor, die in der letzten Zeit an der TU Dresden entstanden sind. Kernstück ist eine neue Version eines Tutorials, das das Dresdener Sprachsynthesesystem DreSS in seinen Komponenten darstellt. Insbesondere ist es möglich, das Schneiden einer Sprachdatenbasis für ein Sprachsynthesesystem zu trainieren und die Qualität der erstellten Datenbasis interaktiv zu kontrollieren und zu verbessern. Die vorgestellten Aktivitäten ordnen sich ein in das thematische Netzwerk ''Speech Communication Sciences'' im Rahmen des europäischen SOCRATES/ERASMUS-Projektes.

• Ein Toolkit zur Erstellung von Sprachkorpora [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  H. Kruschke, U. Koloska, G. Strecha, M. Eichner, D. Hirschfeld and U. Kordon
[A]

Für alle Disziplinen der Sprachverarbeitung rücken große, nach verschiedenen Kriterien etikettierte Korpora in den Mittelpunkt der Forschungsarbeit. Die Erstellung und Aufbereitung von Sprachkorpora ist jedoch mit erheblichem Aufwand verbunden. Oft stellt man nach der langwierigen Bearbeitung fest, dass der Korpus den inzwischen gewachsenen Anforderungen nicht mehr genügt. Die ständig wachsenden Datenmengen und die stark abweichenden Zielrichtungen (Korpora werden benötigt für automatische Lernverfahren zur Prosodiegenerierung, Phrasierung, zum Anlernen von Spracherkennern und Alignern und für die Inventargenerierung bei der Sprachsynthese) sind nicht mehr manuell beherrschbar. Das Dresdner Corpus-Generation-Kit, bietet kormfortable Unterstützung bei der Korpus-definition, -aufnahme, -aufbereitung und -optimierung. Seine modulare Architektur ist offen für Erweiterungen und Verbesserungen und bietet für verschiedene Bearbeitungsschritte alternative Werkzeuge. Der neue Dresdner Korpus wird für die Nutzung durch Sprachsynthese- und Spracherkennungs-Algorithmen entworfen. Es werden zentrale Komponenten des Toolkits vorgestellt und ein Einblick in die verschiedenen Bearbeitungsstufen des Sprachmaterials gegeben.

• Optimierung des Multiband-Excitation-(MBE)-Verfahrens für den Einsatz in der Sprachsynthese [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  U. Kordon and W. Manthey
[A]

Moderne Sprachsyntheseverfahren arbeiten mit Spracheinheiteninventaren auf Zeitfunktions- basis, wobei zunehmend größere Einheiten (z.B. Silben oder Wörter) verwendet werden. Das damit verbundene Anwachsen des Speicherbedarfs für das Spracheinheiteninventar sowie Einschränkungen herkömmlicher Verfahren bei prosodischen Manipulationen direkt in der Zeitfunktion erfordern den Einsatz entsprechender Präsentationsverfahren für das Sprachein- heiteninventar. Neben den aus der Audiosignalcodierung bekannten perzeptiven Verfahren bieten sich dafür Breitbandverfahren aus der nachrichtentechnischen Sprachcodierung an. Als besonders leistungsfähig hat sich dabei das Multiband-Excitation-(MBE)-Verfahren heraus- gestellt, bei dem auf der Basis eines konventionellen Anregungs-Bewertungsmodells eine spek- tralabhängige Mischung aus stimmhaftem und stimmlosem Anregungssignal verwendet wird. Der Beitrag beschäftigt sich mit dem Einsatz des MBE-Verfahrens in einem Text-to-Speech- Sprachsynthesesystem auf Diphonbasis, wobei der Vergleich von Verfahren zur Bestimmung der spektralen Hülle, die optimale Kanalaufteilung des Anregungssignalspektrums sowie die Gegenüberstellung von binären und mehrstufigen Wichtungen der kanalspezifischen stimm- haft-/stimmlos-Anregungssignale im Vordergrund stehen.

• Multimediale Beiträge zur elektronischen Lehre auf dem Gebiet der Signalverarbeitung und Akustik [DAGA 2002 (Bochum)]
  R. Hoffmann, U. Kordon and M. Wolff
[A]

Die Effektivität und Nachhaltigkeit der universitären Ausbildung auf den Gebieten Akustik und damit verbundener Grundlagen wie der Signalverarbeitung kann durch den Einsatz multimedialer Komponenten wesentlich verbessert werden. Prinzipiell können dafür das Präsenzstudium als auch die Möglichkeiten des Internet genutzt werden. Im Beitrag werden Konzepte für Tutorien und webbasierte Vorlesungen zum Themenkreis Signalanalyse, Mustererkennung, Psychoakustik und Sprachsignalverarbeitung vorgestellt, die im Rahmen eines BMBF-geförderten Verbundprojektes realisiert werden sollen. Im Vordergrund stehen dabei zunächst das Präsenzstudium ergänzende multimediale Aspekte, die die Basis für spätere webbasierte Vorlesungsversionen bilden sollen. Gegenüber anderen Ansätzen zeichnet sich das Vorhaben dabei durch die beabsichtigte Integration von Spracherkennungs- und Sprachsynthesekomponenten zur besseren Anpassung bestimmter Lehrabläufe an den Nutzer aus. Neben konzeptionellen Gesichtspunkten wird eine spezielle Programmierumgebung zur Erstellung entsprechender multimedialer Webpräsentationen diskutiert.

• Konzeption und Realisierung von multimedialen Lehrmoduln zur Signalverarbeitung und Psychoakustik [DAGA 2003 (Aachen)]
  U. Kordon
[A]

Im Rahmen des BMBF-Förderprogrammes ''Neue Medien in der Bildung'' soll in einem Verbundprojekt von 4 Universitäten bzw. Hochschulen ein E-Learning-Studiengang zur Informations-, Kommunikations- und Medientechnik realisiert werden. Die TU Dresden als ein Projektpartner hat dabei die Erarbeitung von zwei multimedialen Lehrmoduln ''Signalverarbeitung'' und ''Psychoakustik'' übernommen. Im Beitrag werden die für die Realisierung dieser Module notwendigen inhaltlichen und technischen Voraussetzungen und erste Ergebnisse vorgestellt. Im Vordergrund stehen dabei die multimedialen Komponenten, wobei die unterschiedlichen Ansätze Videostreaming von Präsenzvorlesungen, Animationen zur (passiven) Demonstration sowie interaktive Elemente diskutiert und an ausgewählten Beispielen demonstriert werden.

• Auswertung von Korotkoff-Geräuschsignalen mit Verfahren der Mustererkennung für die Blutdruckmessung am aktiven Menschen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  U. Kordon, M. Wolff and H. Hussein
[A]

Ein besonderes Problem bei der Auswertung von Messsignalen für die Blutdruckmessung stellen Signale dar, die am aktiven Menschen gemessen wurden und durch die Bewegung gestört sein können. Diese Anwendung gewinnt aber vor allem im nicht-therapeutischen Bereich (z. B. privater Fitnessbereich, Sport usw.) zunehmend an Bedeutung. Die hier eingesetzten Messgeräte arbeiten dabei hauptsächlich nach dem ''oszillometrischen Verfahren'', was aber für verlässliche Messungen einen Probanden in Ruhe voraussetzt. Als alternatives Messverfahren wird die akustische Auswertung der sogenannten Korotkoff-Geräusche verwendet, worauf üblicherweise die ''klassische'' Blutdruckmessung in der Alltagsmedizin beruht. Durch eine geeignete Messanordnung und nachfolgende Signalverarbeitung bzw. -auswertung soll dieses Verfahren auch für die Blutdruckmessung am aktiven Menschen eingesetzt werden.

Auf Grund des Charakters der Störkomponenten ist der Einsatz einfacher Detektionsalgorithmen für die relevanten Messzeitpunkte Anfang und Ende des Korotkoff-Geräuschs im Messsignal wenig aussichtsreich. Aus diesem Grund wird dazu ein Mustererkennungsansatz vorgeschlagen, wie er z. B. im Bereich der automatischen Spracherkennung für die Detektion von bestimmten Schlüsselwörtern in Wortketten verwendet wird.

Das gesamte Messsignal wird zunächst in einem Analysator in eine zeitliche Folge von Kurzzeit-Merkmalen transformiert. Im Referenzmusterspeicher des Systems ist eine individuelle Vergleichsfolge eines typischen Korotkoff-Geräuschs gespeichert. In der Vergleichsstufe wird nun der Bereich im Messsignal bestimmt, der dem Referenz-Korotkoff-Geräusch ''am besten'' (minimaler Abstand) entspricht.

Die damit erreichbare Detektionssicherheit der Messzeitpunkte im gestörten Messsignal für die Blutdruckmessung beträgt ca. 65 % bei einem Fehler des entsprechenden systolischen bzw. diastolischen Druckwertes von ca. + 10 mm/Hg.

• Vergleich und Optimierung von akustischen Merkmalsystemen für die automatische Erkennung von Umgebungssituationen [DAGA 2008 (Dresden)]
  U. Kordon and T. Hutschenreuther
[A]

Verfahren zur akustischen Context-Erkennung haben in den vergangenen Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Das wissenschaftliche Interesse war dabei bisher vor allem auf die Auswahl und Optimierung geeigneter Klassifikationsansätze gerichtet. Für die dabei benötigten Objektbeschreibungen wird größtenteils auf Merkmalsysteme zurückgegriffen, die sich in ähnlichen Erkennungsaufgaben zwar als ausreichend tragfähig erwiesen haben, wobei aber eine Einschätzung der Leistungsfähigkeit alternativer Verfahren unter vergleichbaren Bedingungen auf Grund der unterschiedlichen Randbedingungen kaum möglich ist. Der Beitrag befasst sich deshalb mit einem Vergleich verschiedener akustischer Merkmalsysteme und der Optimierung der entsprechenden Analysebedingungen unter ansonsten äquivalenten Bedingungen.

Koreck, J.

• Acoustic-Structure Simulation of Passive Fluid Pulsation Dampers [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  J. Koreck, M. Maess and L. Gaul
[A]

This work investigates the simulation of noise reduction in piping systems by passive pulsation dampers. Two methods are applied to model both inline and side-branch resonators, namely the transfer matrix method (TMM) in 1D, and the finite element method (FEM) in 3D. The FE models include a full acoustic-structure coupling in order to accurately include the coupling between sound waves in the fluid path and structural waves in the piping structure. This work compares the insertion losses for the damper elements, and it is shown that the results agree for most frequencies. However, the TMM models do neither have the capacity of including the influence of structural resonances nor acoustic-structure coupling on the sound transmission through the pipe. At some frequencies, considerable errors occur by using TMM models. For these reasons, the FE models allow more accurate predictions for tuning purposes and damper design. Moreover, it is possible to integrate attached structural components consistently into the FE models, such as mounts or attached panels. This possibility supports the simulation of sound and vibration phenomena of piping systems in combination with their environment. As a result, the insertion loss is evaluated directly for structural responses, which are a main reason for undesired airborne sound radiation and structural failure.

Korl, S.

• Akustische Szenenanalyse in Hörgeräten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  S. Korl
[A]

Heutige Hörgeräte nutzen eine Vielzahl komplexer Signalverarbeitungs-Algorithmen um eine optimale Qualität der Anpassung an die Hörbedürfnisse schwerhöriger Menschen erreichen zu können. Diese Signalverarbeitungs-Algorithmen (z.B. adaptive Verstärkung, Störgeräusch-Unterdrückung oder Feedback-Unterdrückung) müssen, abhängig von der Schallsituation, unterschiedlich eingestellt werden, um in jeder Situation den gewünschten Effekt zu erzielen. Zum Beispiel möchte der Hörgeräteträger seinen Gesprächspartner im lauten Restaurant besser verstehen und das Hintergrundgeräusch dämpfen, in einem Konzert aber perfekte Klang- und Raumqualität geniessen.

Zu diesem Zweck unterstützen moderne Hörgeräte verschiedene Programme, die für unterschiedliche Situationen optimiert wurden, zum Beispiel für Sprache in Ruhe, Sprache im Störgeräusch, reines Störgeräusch oder Musik. Früher musste der Hörgeräteträger das entsprechende Hörprogramm durch Auswahl am Hörgerät oder mittels einer Fernbedienung selbst auswählen. Aktuelle Hörgeräte führen eine Klassifikation der akustischen Umgebung durch und schalten automatisch in das passende Hörprogramm.

Dazu werden in einem ersten Schritt verschiedene physikalisch-akustische Eigenschaften, wie z.B. spektrale Merkmale, Modulationen, Pitch, etc., aus dem Signal extrahiert. Im zweiten Schritt wird, basierend auf den extrahierten Merkmalen, die akustische Umgebung einer Klasse zugeordnet. Verschiedene Methoden zur Klassifikation stehen zur Verfügung (z.B. Entscheidungsbäume, Naive Bayes Klassifikator oder Hidden Markov Modelle). Im Kontext der Hörgeräteanwendung muss dabei immer die Komplexität der Methoden bzgl. Rechen- und Speicheraufwand berücksichtigt werden. Im letzten Schritt werden, basierend auf der Klassenentscheidung, die Parameter der Signalverarbeitungs-Algorithmen der Hörsituation entsprechend gesetzt.

Um eine individuelle Anpassung des Hörgerätes an die Präferenzen des Hörgeräteträgers zu ermöglichen, werden die Hörsituationen und Benutzerinteraktionen vom Hörgerät protokolliert und für die Feinanpassung herangezogen.

Kornadt, O.

• Auralisierungen als Lehrhilfe: Akustik mit ihren eigenen Mitteln erklären [DAGA 2003 (Aachen)]
  S. Schreiber and O. Kornadt
[A]

Sachverhalte, die die Wahrnehmung betreffen, lassen sich, abgesehen von sichtbaren Dingen, allein mit verbalen und visuellen Hilfsmitteln schlecht vermitteln. Hören, Riechen, Schmecken, Tasten - diese Sinneswahrnehmungen erfordern Erfahrung und Vergleich. Im Rahmen der bauphysikalischen Lehre war es deshalb bisher nicht möglich, in angemessener Weise bau- und raumakustische Merkmale, typische Konstruktionsprobleme sowie deren Lösungsvarianten darzustellen. Schall bewirkt beim Auftreffen auf das menschliche Gehör subjektive Empfindungen beim Hörer und ist durch Zahlenangaben oder Darstellungen nicht nachzubilden bzw. nachzuempfinden. Multimediale Techniken ermöglichen eine Erweiterung der bisherigen Darstellungsformen und bieten eine Chance zur Bereicherung der Lehrmethoden. Neben der attraktiveren visuellen Darstellung von Lehrbuchinhalten und der Möglichkeit, Lehrinhalte effizienter den eigenen Interessen und Erfordernissen anzupassen, kann man mittels einer rechnergestützten Lernumgebung auch das Ohr schulen. Es lassen sich Höreindrücke vermitteln, die für das Urteilsvermögen von Beteiligten bei Planung und Überwachung der Bauausführung von großer Bedeutung sind. Werden diese schon in die Ausbildung eingebracht, kann das Gefühl für richtige Schalldämmung bzw. richtigen Raumklang frühzeitig gefördert werden und könnte somit dazu beitragen, bauphysikalische Schäden schalltechnischer Art zu vermeiden. Die Bauhaus-Universität Weimar wirkt in einem vom BMBF geförderten Hochschulverbundprojekt an der Entwicklung des ''Lernnetz Bauphysik'' mit und erarbeitet schwerpunktmäßig Lehrinhalte zum Thema Schall. Im Mittelpunkt der Applikationen stehen Auralisierungsprogramme, die die Schalldämmwirkung trennender Bauteile, Nachhallzeiten, Echoeffekte u. ä. hörbar erklären sollen. Dieser Beitrag will anhand von Beispielen die Effektivität des ''Hör-Lernens'' demonstrieren und stellt den Stand der Entwicklung der Auralisierungen im Lernnetz-Projekt vor.

• Lärmbelastung auf Intensivstationen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  J. Arnold and O. Kornadt
[A]

Lärmbelastung auf Intensivstationen

• eLearning-Bauphysik – onlinebasierte berufsbegleitende Weiterbildung [DAGA 2008 (Dresden)]
  J. Arnold, K. Gorges, T. Bröker and O. Kornadt
[A]

Das von der Bund-Länder-Kommission für Bildungsplanung und Forschungsförderung geförderte Projekt ''eLBau - elearning-Bauphysik'' hat sich den Anforderungen gestellt, neben der grundständigen Ausbildung auch die wissenschaftliche Weiterbildung an Universitäten stärker zu etablieren. Dank der weiten Verbreitung von Computern und Internetanschlüssen und der rasanten Entwicklung digitaler Lernumgebungen ist es möglich, diese neuen Technologien in didaktisch sinnvollen Szenarien zielgerichtet einzusetzen. Im Verlauf von 30 Monaten Forschungs- und Entwicklungsarbeit wurde ein Weiterbildungsangebot konzipiert, dass Architekten und Ingenieuren die Möglichkeit bietet, sich berufsbegleitend notwendige Kenntnisse auf dem Gebiet der Bauphysik in breitem Umfang anzueignen. Seit Oktober 2007 wird die berufsbegleitende Online-Weiterbildung über die Bauhaus Weiterbildungsakademie Weimar e.V. angeboten.

Der modulare Aufbau gestattet eine zielgerichtete Weiterbildung spezieller Themen bis hin zu einem umfassenden Masterabschluss auf dem Gebiet der Bauphysik. Der hohe Online-Anteil ermöglicht weitestgehend orts- und zeitunabhängiges Lernen. Vor Ort durchgeführte Praktika ergänzen die theoretischen Fachkurse durch Vermittlung praktischer Fähigkeiten. Speziell die Akustik ist hervorragend für multimedial aufbereitete Online-Kurse geeignet. Das strahlen- sowie wellenmechanischen Verhalten während der Schallausbreitung kann aufgrund der Allegorien zur Optik ideal über Illustrationen und Animationen dargestellt werden. Dank modernster Technologien lässt sich das akustische Verhalten von Bauteilen mittels Auralisierung und Echtzeit-Analyse nachvollziehen. Lehrfilme zu speziellen Messabläufen runden das Online-Angebot ab.

Kornagel, U.

• Synthetische Tiefpaß-Erweiterung von Telefonsprache [DAGA 2003 (Aachen)]
  U. Kornagel
[A]

Sprachsignale werden in der Regel mit einer Bandbreite von 0.3 kHz bis 3.4 kHz durch Telefonsysteme übertragen, was zu der bekannten Qualitätsminderung führt. Als Abhilfe kann auf der Empfängerseite ein Algorithmus zur synthetischen Bandbreiten-Erweiterung eingesetzt werden. Das Ziel hiervon ist die Erzeugung spektraler Komponenten in den Frequenzbereichen von der unteren Hörschwelle bis zu 0.3 kHz (die Tiefpaß-Erweiterung) und von 3.4 kHz typischerweise bis zu 8 kHz (die Hochpaß-Erweiterung), ohne zusätzliche Information zu übertragen. In dieser Veröffentlichung wird ein neues Verfahren zur Tiefpaß-Erweiterung vorgestellt. Es kann jedem Hochpaß-Erweiterungssystem angehängt werden. Der Ausgangspunkt der Tiefpaß-Erweiterung ist das Sprachsignal, das von einem traditionellen Hochpaß-Erweiterungsverfahren geliefert wird. Es kann mittels der LPC-Analyse rahmenweise in die spektrale Einhüllende und das spektral flache Restfehlersignal zerlegt werden. (Diese Komponenten können ggf. schon aus dem Hochpaß-Erweiterungsverfahren übernommen werden.) Aus diesen beiden Komponenten wird das Tiefpaß-Anregungssignal und das Tiefpaß-Formfilter unterhalb 300 Hz berechnet. Der gesuchte Tiefpaß-Signalanteil wird gemäß dem linearen Modell der Spracherzeugung durch Anregung des Formfilters mit dem Anregungssignal erzeugt. Als Tiefpaß-Formfilter wird ein ARMA Filter mit einer festgelegten Durchlaß-Charakteristik unterhalb 300 Hz verwendet. Der einzige Freiheitsgrad ist ein zusätzlicher Faktor zu Anpassung der Verstärkung. Dieser wird so berechnet, daß die spektrale Neigung zu Frequenzen unterhalb 300 Hz mittels des angepaßten ARMA Filters fortgesetzt wird. Die spektrale Neigung wird aus der spektralen Einhüllenden berechnet. Der Einfluß des Verstärkungsfaktors auf den Erweiterungsvorgang ist offensichtlich. Daher kann eine Nachverarbeitung einfach realisiert werden. Die bei einem Codebuch-Ansatz beobachteten rumpelnden Störgeräusche treten bei der vorgeschlagenen Methode nur noch sehr abgeschwächt auf.

Kornow, O.

• Der Einfluss des radialen Strömungsprofils auf die Schallausbreitung von höheren Moden in zylindrischen Strömungskanälen [DAGA 2005 (München)]
  O. Kornow and L. Enghardt
[A]

Der Schall von axialen oder radialen Turbomaschinen breitet sich in den angeschlossenen koaxialen oder zylindrischen Strömungskanälen über einen weiten Frequenzbereich in Form von höheren Moden aus. Diese Schallausbreitung wird durch eine konvektive Differentialgleichung beschrieben, für die unter der Annahme von Isentropie, Reibungsfreiheit und Inkompressibilität eine Serie von analytischen Lösungen existiert (die Moden), wenn man als Randbedingung schallharte Wände sowie ein vom Radius unabhängiges Strömungsprofil mit konstanter Machzahl ansetzt.

Für jede ausbreitungsfähige Mode kann die in bzw. gegen Strömungsrichtung trans-portierte Schallleistung analytisch berechnet werden. Das DLR nutzt die analytische Schalldruckbeschreibung in Form von Moden zur Berechnung der Schallleistung von mittels Drucksensoren gemessenen Schallfeldern aus.

Für in diesem Einsatzbereich typische Strömungsgeschwindigkeiten von Ma=0.3 stellt sich die Frage, welchen Einfluss ein vorhandenes, aber in der analytischen Lösung nicht berücksichtigtes radiales Strömungsprofil mit Wandgrenzschichten auf die Schallausbreitung hat. Zu diesem Zweck wurde im Rahmen einer Diplomarbeit ein allgemeiner Ansatz für die Beschreibung der Schallausbreitung in Strömungskanälen verfolgt. Die resultierende Differentialgleichung ist analytisch nicht komplett lösbar, kann aber mittels eines Separationsansatzes in ihre Abhängigkeit von der radialen, der axialen und der Umfangskoordinate zerlegt werden. Der modale Schalldruckverlauf senkrecht zur Rohrachse wird mit Hilfe numerischer Integrationsverfahren (z.B. Runge-Kutta) berechnet.

Das Paper diskutiert die Abhängigkeit der berechneten Druckprofilformen von Parametern wie Grenzschichtdicke, Machzahl, Grenzschichtprofil, Helmholtzzahl und Modenordnung im Vergleich zur analytischen Lösung ohne Berücksichtigung der Wandgrenzschichten. Ein Ansatz zur Berechnung der Schallleistung wird präsentiert, der eine Erweiterung der analytischen Formulierung darstellt. Die analytisch berechnete und die numerisch bestimmte Schallleistung für ein simuliertes Schallfeld werden verglichen.

Kortchmar, L.

• Subjective evaluation of sound in workplaces [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  L. Kortchmar, M. Vorländer and J.G. Slama
[A]

Der negative Einfluss von hochpegeligem Lärm am Arbeitsplatz auf die menschliche Leistungsfähigkeit und Gesundheit ist bereits vielfach untersucht worden. Weniger bekannt ist hingegen, wie sich die Eigenschaften des räumlichen Schallfeldes auf subjektive Klangattribute auswirken. Diese Arbeit beschäftigt sich mit einigen praktischen Erfahrungen, die aus der Verbindung von Computerexperimenten mit Hörtests der subjektiven Wahrnehmung an Arbeitsplätzen gewonnen wurden. Untersucht werden die Eigenschaften von Schallfeldern an typischen Arbeitsplätzen durch Analyse ihrer physikalischen Eigenschaften, objektiver Messergebnisse und subjektiver Geräuschparameter. Dazu werden drei verschiedene Raumtypen (kubisch, flach und lang) mit gleichem Volumen in ein binaurales raumakustisches Simulationssystem eingegeben. Die frühe Nachhallzeit (EDT) und der Schallpegel wird in jedem Raum konstant gehalten und nur die Positionierung der Absorberflächen geändert. Der Einfluss dieser Änderungen auf die Klangqualität wird mittels semantischer Differentiale und Methoden der mehrdimensionalen Skalierung beschrieben. Dadurch konnten Unterschiede in der räumlichen Einwirkung des Lärms am Immissionspunkt hinsichtlich der Raumform und der Plazierung von Absorbern untersucht werden. Es stellt sich dabei heraus, dass bei gleicher Nachhallzeit und Pegel allein die Raumform teilweise signifikanten Einfluss auf die Geräuschqualität hat. Das Verständnis all dieser Aspekte ist wichtig, um weiterreichende Strategien zur Verbesserung der Geräuschqualität an Arbeitsplätzen entwickeln zu können.

Korte, T.

• Zur Einstellung von Limitern in Gaststätten zum Schutz benachbarter Wohnungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  T. Korte, W. Teuber and E.-J. Völker
[A]

Der Ruheschutz in Wohnungen kann verletzt werden, wenn Störschall aus Räumen mit Lautsprecheranlagen eindringt. Je nach der Größe des vorhandenen Schallschutzes treten erhebliche Störungen auf, so daß entweder akustische Verbesserungen durch bautechnische Maßnahmen oder eine Limitierung des erzeugten Lautsprecherschalls notwendig ist. Meßtechnische Untersuchungen betreffen die Erfassung der vorhandenen Schalldämmung. Hinsichtlich des Frequenzspektrums der Musik wird auf Pegelstatistik zurückgegriffen. Aus den gewonnenen Pegeldifferenzen zwischen Gaststätte und Wohnraum kann die maximal zulässige Verstärkung eingestellt werden. Über Meßergebnisse und Erfahrungen bei Einstellungen des Limiters wird berichtet.

Koschier, M.

• Übertragung von Audiosignalen über lange Distanzen mittels optischer Netze
  M. Koschier, F. Graf, E. Leitgeb and G. Graber
[A]

In der Audiotechnik gibt es bereits eine Vielzahl an Standards und Möglichkeiten Audiodaten digital zu übertragen. Diese sind jedoch zumeist auf geringe Distanzen (einige Meter) begrenzt. Für viele Anwendungen ist es aber erforderlich, lange Distanzen ohne Qualitätseinbußen zu überbrücken. Eines der derzeit besten Verfahren Signale digital zu übertragen ist die optische Übertragungstechnik, welche Spannungen in optische Signale wandelt und diese über Lichtwellenleiter überträgt. Neben der hohen Geschwindigkeit zeichnet sich diese Übertragungstechnik durch eine hohe Bandbreite, geringe Dämpfung und Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen aus. Es wurden die am Markt befindlichen Übertragungssysteme und Realisierungsmöglichkeiten untersucht und das Preis-Leistungsverhältnis analysiert. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend wurde ein kostengünstiges System zur Übertragung von Audiodaten über ein optisches Netz entwickelt, das es erlaubt, Audiodaten über mehrere Kilometer mit hoher Qualität zu übertragen.

Kosfelder, M.

• Bestimmung und Komfortrelevanz der elastischen globalen Bewegungsformen von Kraftfahrzeugen im Fahrbetrieb [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  M. Kosfelder
[A]

Eine den Fahrkomfort prägende Einflußgröße ist das Schwingungsverhalten der Fahrzeuge im Bereich der niedrigen Frequenzen. Bei der Fahrt über unebene Straßen werden besonders im Frequenzbereich von ca. 1 Hz bis ca. 40 Hz komfortrelevante Schwingungen angeregt. Abgesehen von lokalen Resonanzen, wie z.B. der Lenksäulenresonanz, wird das Schwingungsverhalten der Fahrzeuge in diesem Frequenzbereich besonders durch Starrkörperschwingungen, Fahrwerksresonanzen und das elastische Verhalten der Karosserie geprägt. Eine Aufgabe, die sich der Fahrzeugentwicklung zur Erzielung eines hohen Fahrkomforts stellt, ist die ausgewogene Abstimmung der einflußnehmenden Komponenten wie z.B. Fahrwerk und Karosserie. Üblicherweise werden die im Fahrbetrieb auftretenden Schwingungen von Kraftfahrzeugen durch Messungen absoluter Bewegungsgrößen (Beschleunigung, Schnelle, Auslenkung) an verschiedenen, je nach Zielsetzung unterschiedlichen Messpunkten objektiviert. Bei dieser Vorgehensweise können zwar verschiedene Fahrzeuge miteinander verglichen werden, die Messdaten bestehen jedoch immer aus einer Überlagerung aller auftretenden Schwingungsformen. Dies erschwert die Interpretation der Daten erheblich. Eine Messung des elastischen Verhaltens des Gesamtfahrzeugs erlaubt eine Trennung der im Fahrbetrieb auftretenden globalen Bewegungsformen. Im einzelnen werden Torsions-amplituden und Biegeamplituden für die Längs- und Querbiegung bestimmt. Diese Vorgehensweise ermöglicht einen gezielten Vergleich des elastischen Verhaltens verschiedener Fahrzeuge bzw. eine Beeinflussung einzelner Bewegungsgrößen durch gezielte Aufbauveränderungen. Außerdem kann dieses Verfahren als Werkzeug eingesetzt werden, um den Einfluß der einzelnen Bewegungsgrößen auf den Komforteindruck zu untersuchen. Die bisherigen Untersuchungen lassen vermuten, daß die Torsionsamplitude ein wichtiger Komfortparameter ist.

• Ein modalanalytischer Ansatz zur Bestimmung der globalen Bewegungsformen von Kraftfahrzeugen. Teil I: Methode [DAGA 2002 (Bochum)]
  F. Périard and M. Kosfelder
[A]

Während der Fahrt erfahren Kraftfahrzeuge Schwingungen, die von den Strassenunebenheiten verursacht werden. Diese Schwingungen werden durch den Reifen-Fahrbahnkontakt über das Fahrwerk in die Karosserie eingeleitet. Betrachtet man die vertikalen Komponenten bei niedrigen Frequenzen (1-40 Hz), ist festzustellen, daß sich die Bewegungen der Karosserie grundsätzlich in Starkörperbewegungen (Hub, Nicken, Wanken) und elastische Bewegungen (Torsion, Biegung, ...) trennen lassen. Das Fahrwerk wird so gestaltet, daß es das Fahrzeug vom Strasseneinfluss möglichst isoliert und die Karosserie eine genügend hohe Steifigkeit besitzt. Um dieses Ziel zu erreichen, werden unter anderem Modalanalysen an der Rohkarosserie durchgeführt. Damit lassen sich deren elasto-dynamischen Eigenschaften bestimmen. Aber diese Methode verliert ihre Gültigkeit, wenn das Gesamtfahrzeug untersucht wird, da das Fahrwerk nicht lineare Eigenschaften aufweist. Eine andere Methode besteht aus der Modellierung des Gesamtfahrzeugs mittels FEM. Um Informationen über das Schwingungsverhalten des Gesamtfahrzeuges zu erhalten, wurde ein neues Verfahren entwickelt. Aus den Vibrationssignalen an steifen Karosseriepunkten gemessen während der Fahrt über eine wellige Landstrasse und Annahmen über die Bewegungsformen der verschiedenen Moden wird eine Zerlegung der Betriebschwingung in ihre einzelnen Bewegungsformen durchgeführt. Dieser erste Artikel stellt die Analysenmethode vor, ein weiterer Beitrag zeigt deren Anwendungen und ihre Gültigkeit.

• Ein modalanalytischer Ansatz zur Bestimmung der globalen Bewegungsformen von Kraftfahrzeugen. Teil II: Verifikation und Anwendungen [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Kosfelder and F. Périard
[A]

Abgesehen von lokalen Resonanzen, wie z.B. der Lenksäulenresonanz, wird das Schwingungsverhalten der Fahrzeuge im tieffrequenten, komfortrelevanten Frequenzbereich (1 Hz - ca. 40 Hz) besonders durch Starrkörperschwingungen, Fahrwerksresonanzen und das elastische Verhalten der Karosserie geprägt. Es wurde eine neue auf dem Ansatz der Modalanalyse beruhende Methode entwickelt, die es unter Annahme einer Anzahl von Bewegungsformen gestattet, die bei der Fahrt auftretenden Betriebsschwingungen in starre und elastische Bewegungsformen zu zerlegen. Das Auftreten von zusätzlichen Schwingungsformen läßt sich mit diesem Ansatz feststellen. Durch eine Berechnung von Residuen kann die Qualität der Messungen abgeschätzt werden. Die Auswirkungen verschiedener Betriebszustände wie z.B. Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit und beschleunigte Fahrt werden betrachtet. Die beschleunigte Fahrt ermöglicht die Bestimmung von fahrzeugspezifischen Bewegungsempfindlichkeiten der betrachteten Bewegungsformen. Außerdem werden die Auswirkungen verschiedener Fahrzeugaufbauzustände dargestellt.

Kostek, B.

• Reverberation condition evaluation for rectangular rooms with non-uniformly distributed sound absorption [DAGA 2002 (Bochum)]
  B. Kostek and R. Neubauer
[A]

Conditions of non-uniformly distributed absorption are encountered in prevailing number of hall design projects, especially when considering the presence of audience. A survey on modeling reverberation conditions in rectangular rooms with non-uniformly distributed absorption is presently conducted in many research centers. The aim of this paper is to compare prediction results obtained for various reverberation time formulae, including both classical ones and those worked on within the CEN standardization framework. In addition, the results obtained by measuring reverberation time in situ and those predicted for the same enclosure are compared. For the purpose of modeling reverberation conditions the CATT-Acoustic program is used. Listening tests enabling to assess reverberation conditions subjectively are performed based on impulse responses of modeled rooms computed with the auralization module of the CATT-Acoustic program. For this purpose a number of sound excerpts recorded in an anechoic chamber are used. Experts' preferences as to modeled reverberation conditions are illustrated in charts. Conclusions are also drawn and included.

Koster, N.

• EMA-Daten und akustische Daten als Basis für artikulatorische Resynthese [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  B.J. Kröger and N. Koster
[A]

Im Rahmen eines DFG-Projektes zur gestischen Analyse von Sprechbewegungen wurde eine akustisch-artikulatorische Datenbasis von ganzen Äußerungen erstellt. Die artikulatorischen Daten wurden mittels der Methode der elektromagnetischen Artikulographie (EMA) gewonnen. Mittels unseres artikulatorischen Synthetisators wurden Resynthesen (Kopiesynthesen) für diese Äußerungen erstellt. Dabei zeigt sich, dass die EMA-Daten als Basis für eine artikulatorische Resynthese nicht hinreichend sind, da diese Technik nur die Messung der Bewegung weniger Oberflächenpunkte von Artikulatoren erlaubt. Insbesondere ist keine sichere Bestimmung der perzeptiv wichtigen Zeitpunkte der konsonatischen Verschlussbildungen und Verschlusslösungen möglich, so dass die akustischen Daten der zu resynthetisierenden Äußerung hinzugezogen werden müssen. Dagegen geben die EMA-Daten aber Aufschluss über vokalische Artikulatorbewegungen auch während der zeitlichen Phasen der konsonatischen Verschlussbildungen und über die noch während einer Vokalrealisierung vor den jeweiligen konsonantischen Verschlussbildungen auftretenden konsonantischen Schließbewegungen. Es wird ein Verfahren vorgestellt, das artikulatorische Resynthesen mittels unseres gestischen Produktionsmodells anhand von EMA-Daten und akustischen Daten erlaubt. Es wird gezeigt, dass die EMA-Daten die im gestischen Produktionsmodell vorliegenden qualitativen und quantitativen Regeln zur Koproduktion von vokalischen und konsonantischen Gesten bestätigen.

Kothari, A.

• Synthetische Vokale als Summe von modulierten Sinustönen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  S. Uppenkamp, A. Kothari, J. Bailes and R.D. Patterson
[A]

Ziel der Arbeiten ist, mit funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) durch den Kontrast der Aktivierung durch Vokale und durch geeignete, physikalisch ähnliche Kontrollstimuli (Nicht-Vokale) den Ort einer sprachlautspezifischen Verarbeitung im menschlichen Gehirn zu finden. Die Vokale wurden als Summe von vier Sinusschwingungen bei den ersten vier Formantfrequenzen synthetisiert. Mit unmodulierten Sinustönen ergeben sich dabei keine sprachähnlichen Signale. Mit einer sich periodisch wiederholenden, exponentiell abklingenden Einhüllenden (''damped sinusoid'') werden die Signale jedoch eindeutig als Vokale identifiziert, wenn die Periode der Einhüllenden im Bereich von etwa 80-250Hz liegt, und damit also einer realistischen Tonhöhe für menschliche Stimmen entspricht. Durch eine Randomisierung der Parameter (1) Einhüllenden-Onset und (2) Trägerfrequenzen über die Zeit wurden mit diesem Ansatz verwandte Signale gleicher Energie synthetisiert, die überhaupt nicht mehr wie Vokale klingen. Zur Evaluierung der Signale wurden psychoakustische Diskriminations- und Vokal-Identifikationsexperimente durchgeführt. Mit Hilfe eines Paarvergleichsexperimentes wurden dann insgesamt 18 unterschiedliche, aber eng verwandte Schallbedingungen auf einer relativen Skala der Sprachähnlichkeit angeordnet. Die psychoakustischen Ergebnisse zeigen für die synthetischen Vokale eine zuverlässige Vokalidentifikation und eine brauchbare Sprach-Qualität. Erste Ergebnisse in einem fMRT Experiment bestätigen auch für die so synthetisierten Sprachlaute eine zur linken Hemisphäre hin lateralisierte Aktivierung, posterior zum primären auditorischen Kortex.

Kotterba, B.

• Acoustic analysis of sonority and discord of church bells [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  L. Schmidt, J. Bauer and B. Kotterba
[A]

The sound of bells enchants us. By faulty manufacture and disadvantageous figuration of decorations a discord can be caused. Ageing and cracks initiation affect the sound. The metrological analysis of the bell sound is used to document the result of the bell casting process. Continuous control measurements allow detecting changes in material and bell structure precociously. By analysing the time domain behaviour of the bells single tones a musical fingerprint can be generated. It comprises the measured harmony, the maximum sound level, attach and decay as well as the beat of single bell tones. The approach to the musical fingerprint is demonstrated with one bell for the Dresdner Frauenkirche. Because the first casting result wasn't accepted because of a discord and the second casting result was accepted, we can compare two bells of the same spline. One with a discord and one with a good sound. The differences of the fingerprint data help us to identify the cause of the discord. Together with simulation results or modal analysis the fingerprint enables us to locate causes of discords or longtime changing effects. These methods can also be used for product testing in industrial production environments. The use of acoustic resonance analysis for product testing is well established in many applications.

Kovalev, A.

• Nonlinear acoustic waves at liquid-solid interfaces [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  A. Mayer and A. Kovalev
[A]

Nonlinear acoustic waves are considered that are guided at the interface between a solid and a fluid with a compressibility much higher than that of the solid. It is shown that their waveform evolution in the fluid is governed by the two-dimensional Zabolotskaya-Khokhlov (ZK) equation with a linear boundary condition determined by the acoustic mismatch between fluid and solid. Two evolution equations used for the interpretation of recent experiments are derived as two different limiting cases of the ZK equation with the corresponding boundary condition at the interface. The existence of solitary waves is predicted for the case of Scholte waves becoming dispersive due to inhomogeneity of the solid. The depth profiles of such solitary interface waves and of corresponding stationary periodic waves are investigated.

Kowalczyk, K.

• Aktive Schwingungskompensation zur Innengeräuschminderung in Fahrzeugen [DAGA 2005 (München)]
  F. Svaricek, H.-J. Karkosch, K. Kowalczyk and P.M. Marienfeld
[A]

Das Innenraumgeräusch moderner Fahrzeuge setzt sich aus vielen einzelnen Geräuschquellen zusammen. Neben den Fahrbahnanregungen und der aerodynamischen Anregungen ist heute wie früher der Verbrennungsmotor eine der Hauptschwingungsquellen im Fahrzeug. Diese Schwingungen gelangen als Köperschall über die Schnittstelle ''Motorlagersystem'' in den Fahrgastinnenraum. Dort werden sie zum Teil wieder als Luftschall emittiert und sind für die Insassen als Geräusch oder störende Vibrationen wahrnehmbar.

Um diesen Übertragungspfad zu eliminieren, sollte das Motorlagersystem ideal weich sein, um die Antriebseinheit bestmöglich zu isolieren. Auf der anderen Seite hat das Motorlagersystem u.a. die Aufgabe, die statische Last sowie das Antriebsmoment zu stützen. Aus der letzteren Aufgabe resultiert eine möglichst hohe Steifigkeit der Lagerung, was im Zielkonflikt zu der akustischen Optimierung des Fahrzeugs steht.

Ein Lösung dieses Konflikts bietet der Einsatz ansteuerbarer Aktoren (aktive Tilger, aktive Motorlager). Sie erlauben eine herkömmliche evtl. auch steifere Auslegung des Motorlagersystems, da sie die auftretenden Schwingungen an der Schnittstelle aktiv kompensieren. Durch die aktive Ansteuerung der Aktoren ist es auch möglich, gezielt einzelne Motorordnungen zu reduzieren, zu kompensieren oder auch zu verstärken. Je nach Gesamtschwingungsverhalten des Fahrzeugs hat dieses zur Folge, dass aktive Tilger das Innenraumgeräusch signifikant reduzieren können. Insbesondere bei den zur Zeit immer häufiger eingesetzten zylinderabschaltbaren und Hybrid-Motoren ist die aktive Beeinflussung der Übertragungsschnittstelle von großer Bedeutung.

Dieser Beitrag wird zu Beginn die grundlegende Funktionsweise der aktiven Systeme erläutern. Insbesondere werden hier am Beispiel eines von der ContiTech Vibration Control GmbH entwickelten aktiven Tilgersystems die Systemkomponenten eines solchen mechatronischen Systems beschrieben. Zum Schluss wird die Wirkungsweise anhand von Ergebnissen aus dem Fahrversuch aufgezeigt.

Kozaczka, E.

• Linear and nonlinear wave propagation in the Southern Baltic [DAGA 2002 (Bochum)]
  G. Grelowska, E. Kozaczka and A. Grelowski
[A]

Recently a group of devices for underwater observation and communication designed on the base of linear theory is completed by the devices designed on the base of nonlinear theory of elastic wave propagation. It involves a visible increase in interest in their range in changeable sea conditions. It is known that sound propagation in shallow water depends on many factors. Changes in the sound speed distribution in shallow water are the main factor influencing propagation of the wave of infinitesimal small amplitude. Propagation of finite amplitude wave in the sea depends moreover on spatial distribution of nonlinear parameter B/A as well as attenuation coefficient. The conditions of acoustic wave propagation in the Southern Baltic are much more complex than in other shallow waters. In typical shallow water appear seasonal changes in acoustical conditions in the upper layer of the depth of about 60-70 m caused by the changes in annual meteorological conditions. In deep water layer most often acoustical conditions are stable throughout the year. However the acoustical conditions in the deep-water layer in the Southern Baltic change during the year. They depend on inflows of highly saline water from the Northern Sea through the Danish Straits, which evoke dense bottom current increasing the salinity at the bottom. The aim of the paper is to characterise the conditions of linear and nonlinear elastic wave propagation in the Southern Baltic. The paper contains the results of experimental and theoretical research based on a large number of in situ measurements.

• Underwater noise produced by ships in shallow water [DAGA 2002 (Bochum)]
  E. Kozaczka and G. Grelowska
[A]

The moving ship is the source of underwater noise. The main sources of the underwater noise are the mechanical activity of the machinery installed inside of a ship hull and the work of auxiliary machine. Especially intense source of underwater noise is the ship propeller working in both the subcavitation range and during the cavitation. The third source of noise is the acoustical activity connected with turbulent overflow of the ship hull. The underwater ship noise is a subject of interest for several reasons. Two of them are worth mentioning. The first reason is the fact that both the merchant and the military shipping constitute a major source of the noise in the sea. The other reason is the important application of the underwater noise features in the underwater warfare. The paper presents summarised knowledge on the underwater sound generated by ships. It is based on the experimental results of investigation carried out in shallow sea.

• Seasonal changes of acoustical propagation properties in the Southern Baltic [DAGA 2002 (Bochum)]
  P. Soszynski and E. Kozaczka
[A]

The effectiveness of the acoustic equipment working in the water environment, characterized by variable sound speed distribution, is largely dependent on the changing characteristic of the directionality of acoustic rays caused by the refraction phenomenon. This fact is especially significant in case of shallow water environment where the seasonal changes of hydrological properties are especially high. In this article, the results of numerical analysis of acoustic pressure distributions resulting from a characteristic sound emitting source are presented. The calculations of the transmission loss for the signals of specific frequency for a certain sound distribution in the certain area of the Southern Baltic Sea were performed and presented in a three dimensional form. Basing on this analysis the effective range of operation of hydrological equipment can be ascertained.

Krämer, M.

• Silencers for exhaust gas stacks of a power station [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Eckoldt, M. Krämer and J. Hemsing
[A]

9 MW oil burning engines are not only producing energy but also waste gas and noise. The waste gas stacks are equipped with high attenuation silencers. In order to fulfil the acoustic requirements in the low frequency range too, a combination of reactive silencers and porous absorbers is installed. The gas temperature is about 280C and the required attenuation is more than 40 dB in all octave bands including the 31 Hz band. The poster presents the principle of the solution and the acoustic results measured both at the construction site and under operation.

• Compact silencer for heating systems [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  K. Bay, M. Krämer and P. Brandstätt
[A]

The noise in oil or gas boiler exhaust vents is mainly of a broadband nature. The burner casing or the firing frequency of engine driven power stations can add a characteristic resonance and tonal components at low frequencies. In order to meet the acoustic requirements at the exit of the chimney, silencers are required for these low frequencies. A compact silencer unit, combining a porous and an active sound absorber is presented. The design of such silencers and the attenuation in the low and mid frequency range obtained from measurements are discussed.

• Panel resonator and slot absorber silencers for low and mid frequencies [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  R. Hanisch, M. Krämer, N. Rambausek and P. Brandstätt
[A]

New resonance type silencers designed for the low and mid frequency range in industrial applications as splitters and duct linings are presented. The silencers are characterized by their slim body with low pressure loss and good protection against exhaust air impacts. Working principle, application examples and insertion loss measurements are presented verifying the enhanced performance in the frequency range of interest.

• Mikroperforierter Absorber als Schalldämpfer [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  P. Brandstätt, K. Bay and M. Krämer
[A]

Absorber mit Mikroperforation haben sich in der Raumakustik durchgesetzt. Ihr Einsatz als Schalldämpfer ist auch für Heizungs- und Lüftungsanlagen möglich, erfordert aber eine angepasste Berechnung aufgrund des streifenden Schalleinfalls in Rohren und Kanälen. Der Beitrag geht auf das Wirkprinzip ein und stellt Berechnungsverfahren mit Ergebnissen für die Dämpfung vor. Vergleiche mit Messungen an Muster-Schalldämpfern zeigen die realisierbare Dämpfung und geben Hinweise zum praktischen Einsatz.

• Modellierung aktiver Kompaktschalldämpfer [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  K. Bay, P. Brandstätt and M. Krämer
[A]

Brennergeräusche von Heizungsanlagen erzeugen breitbandige Schallspektren in der Abgasleitung, die im Bereich unter 500 Hz die höchsten Pegel aufweisen. Zur Einhaltung von Immissionsrichtwerten bedarf es gerade dort hoher Dämpfungen. Hierzu wird ein Kompaktschalldämpfer als Kombination aus aktiver und passiver Komponente vorgestellt. Durch eine erweiterte Regelung kann der Frequenzbereich maximaler Dämpfung der aktiven Komponente über 2 Oktaven auf die Anforderung abgestimmt werden. Aufbau und Wirkungsprinzip werden anhand von Modellrechnungen und Messungen diskutiert. Schrittweise wird die Kombination aus passiver und aktiver Komponente nach dem Wellenleitermodell entwickelt und mit Messungen verglichen. Hinweise für den praktischen Einsatz werden abgeleitet.

• Anpassungen und Anwendungen von Aktiv-Schalldämpfern [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  K. Bay, P. Leistner, M. Krämer and N. Rambausek
[A]

Seit einigen Jahren werden Aktiv-Schalldämpfer zur Bedämpfung tiefer und mittlerer Frequenzen in Lüftungs- und Heizungsanlagen eingesetzt. Die Nachfrage, mit immer weniger Platz immer mehr tieffrequent dominierte technische Lärmquellen zu beruhigen, führt zu neuen Einsatzfällen mit zum Teil angepassten Komponenten. Die Verwendung in Strömungskanälen ist sicher ein wesentliches Einsatzgebiet. In nahezu unveränderter Form können die aktiven Resonatoren z.B. auch bei Lüftungsöffnungen in Wänden zur Erhöhung der tieffrequenten Schalldämmung beitragen. Im Vortrag werden Aufbau und Wirkprinzip aktiver Resonatoren vorgestellt und Anpassungen an bestehende und neue Anwendungsgebiete anhand von Messwerten diskutiert.

• Geräuschemission von Luft/Wasser Wärmepumpen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Krämer and N. Rambausek
[A]

Aufgrund der gestiegenen Heizölpreise ist die Nachfrage nach alternativen Heizsystemen in den letzten Jahren stark angestiegen. Eine Möglichkeit sind Wärmepumpen, die sowohl für Innen- und Außenaufstellung verfügbar sind. Akustisch können Wärmepumpen jedoch problematisch sein, da sie in Form von Ventilatoren und Verdichtern auch Lärmquellen enthalten, um z.B. der Außenluft die benötigte Wärmemenge zu entziehen. Am Fraunhofer-Institut für Bauphysik wurden im Rahmen einer Schallleistungsbestimmung Luft/Wasser-Wärmepumpen schalltechnisch untersucht. Ergebnisse der Untersuchung bezüglich der Hauptlärmquellen werden aufgezeigt sowie Verbesserungsmaßnahmen dargestellt.

Krämer, P.

• Vergleichende raumakustische Messungen und Dokumentation Berliner Auditorien unter Berücksichtigung der räumlichen Schallfeldverteilung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  P. Krämer
[A]

Im Rahmen einer Förderung durch die Berlin-Forschung wurden eine Reihe wichtiger Berliner Auditorien raumakustisch gemessen. Dabei wurde neben den klassischen raumakustischen Kriterien Wert auf eine räumliche Schallfeldaufzeichnung mit Hilfe eines 4-Kanal-Tetraeder-Mikrons und eines Kunstkopfes gelegt. Die akustischen und architektonischen Daten werden auf einer CD im dokumentiert und sollen für die weitere Analyse und Untersuchung öffentlich gemacht und ins internet gestellt werden.

• Messunsicherheit von Schalldämmungsmessungen in der Praxis [DAGA 2005 (München)]
  P. Krämer
[A]

In der DIN EN ISO 140, Teil 2 sind seit langem Genauigkeit und Präzision im allgemeinen sowie Wiederhol- und Vergleichspräzision, entsprechende Standardabweichungen und Grenzen im besonderen für Messungen des Schalldämm-Maßes und des Norm-Trittschallpegels anhand von Ringversuchen beschrieben.

Auf Grundlage weiterer Untersuchungen durch Goydke et al. wurde der Einfluss des (fre-quenzabhängigen) Schalldämm-Maßes auf das bewertete Schalldämm-Maß als Einzahlkrite-rium dargestellt (ZfL 01/2004). Hierbei handelt es sich allerdings u.E. im wesentlichen um eine Betrachtung der Präzision des Messverfahrens selbst.

An selber Stelle wurde durch Martinez eine Fehlerfortpflanzung für die Ermittlung des Schalldämm-Maßes in Abhängigkeit von den Messfehlern der Primärgrößen (Standardab-weichung der Schallenergie Sende- / Empfangsraum, Nachhallzeit, Prüffläche und Volumen) durchgeführt, so dass eine nunmehr eine Abschätzung der Messpräzision der einzelnen Messung durch den Praktiker vor Ort erfolgen kann.

Mit einer modifizierten Fehlerfortpflanzung und anhand von Messbeispielen werden die Er-gebnisse dieser Betrachtungsweise diskutiert. Es soll insbesondere auch der Einfluss der Messgenauigkeit der Nachhallzeit betrachtet werden, der bisher ungenügend berücksichtigt wurde.

Die allgemeine Messunsicherheit für R'w nach Goydke et al. lässt sich darüber hinaus durch Lineare Regression mit dem Spektrumsanpassungwert Ctr korrelieren.

• Statistische Maximalpegelbetrachtung für Schienenlärm in Anlehnung an das Griefahn-Kriterium [DAGA 2005 (München)]
  P. Krämer
[A]

Zur Bewertung des Maximalpegels von Zugvorbeifahrten (S-Bahn, Personen-Nah- und Fernverkehr, Güterzüge) wurden im Rahmen der Bebauungsplanung für ein geplantes allgemeines Wohngebiet Untersuchungen über die statische Verteilung der gemessenen mittleren Maximalpegel (1%-Perzentilpegel) durchgeführt.

Die Untersuchung erfolgte in Anlehnung an frühere und aktuelle Studien über die Wirkung von Fluglärm (Griefahn, Maschke) als intermittierende Lärmquelle. Unter Annahme einer Normalverteilung wurde aus dem Mittelwert der L-Perzentilpegel und der zugehörigen Standardabweichung aus Messungen derjenige Pegel ermittelt, der nicht häufiger als 6 mal in der Nacht überschritten wird.

Hieraus konnten zusätzliche Schlussfolgerungen für das erforderliche bewertete Schalldämm-Maß der Außenbauteile abgeleitet werden.

• Vergleichsmessung im Impedanzmessrohr [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  P. Krämer, H. Krummheuer, R. Bungenberg, C. Völker and A. Uygun
[A]

Vergleichsmessung der Schallabsorption im Impedanzmessrohr

Krämer, S.

• Entwicklung eines Client-Server-Systems für die patientenbezogene Aufnahme, Speicherung und Auswertung von Stimmsignalen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Kob, S. Krämer and C. Neuschaefer-Rube
[A]

Noch gibt es keine nationalen oder internationalen Normen zur Durchführung hochqualitativer Stimmaufnahmen oder zur Analyse von Stimmpathologien, was vergleichende Studien sehr erschwert. Ziel der im Rahmen studentischer Arbeiten entwickelten Software ist es, ein System zur dezentralen Aufnahme aber zentralen Speicherung und Verarbeitung von Signalen zu schaffen. Das vorgestellte System realisiert diesen Vorteil des ortsungebundenen Zugriffs mit der Trennung der Aufgaben in Client und Server. Auf dem Server laufen Java-Servlets zur Auswertungen der Signale sowie die Datenbank zur Speicherung. Der Client dient zur Steuerung der Analysen, Darstellung der Resultate und Signalaufnahme. Zur Integration neuer Analysemodule dient eine Pluginschnittstelle, die zur Laufzeit neue Auswertungen einbinden kann. Die Aufnahmequalität der importierten oder per Soundkarte direkt erstellten Aufnahme wird von einem JAVA-Applet über die Analyse kritischer Parameter automatisch beurteilt und stellt eine Eignung der Signale für nachfolgende Analysen sicher. Es lassen sich mit dem System neben Gruppenvergleichen auch der zeitliche Verlauf ausgewählter Parameter während der Therapie darstellen. Die Speicherung der Daten im XML-Format erlaubt Im- und Export beliebiger anderer Formate, ein differenziertes Rechtesystem stellt den Datenschutz sicher. Durch die vernetzte Nutzung gemeinsamer Algorithmen soll eine qualitativ hochwertige Sammlung von Referenzaufnahmen geschaffen werden, die eine Grundlage für die objektive Klassifikation der Symptome von Stimmpathologien schafft.

Krämer, T.

• Hysteresis and Creep Compensation For Piezoelectric Actuators Applied to the Feedforward Control Command of Flexible Structures [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  J. Becker, T. Krämer and L. Gaul
[A]

Piezoelectric materials exhibit nonlinear effects if they are operated outside the small signal regime. These hysteresis and creep effects degrade structural control, especially feedforward control approaches. This is found in experiments of a feedforward control application, where the control is applied to steer the tip of a cantilever beam with piezoelectric patch as actuator from initial to a prescribed desired final deflection. Hereby, the feedforward control design is performed based on the utilization of the notion of flatness in combination with modal analysis to the partial differential equations describing the flexible beam.

The nonlinear effects arize mostly in the electrical transfer path of the piezoelectric patch, which allows to recast the overall nonlinear system model in an Hammerstein form, i.e. as a series connection of an input nonlinearity and the linear model of the flexible structure. Hence, a nonlinear inverse filter is designed to compensate the nonlinear piezoelectric effects. This inverse filter is based on polynomial approximations of the hysteresis loops and on application of the physically motivated Madlung rules. Their parameterization is performed by an initial identification step.

Various conducted experiments verify the simulation results and show the applicability of the feedforward control approach.

Krätzer, W.

• Raumakustik der Zollinger Halle des Orgelzentrums Valley – Messung und Berechnung im Vergleich [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  W. Krätzer
[A]

Ein Teil des Anwesens Schloss Valley in Oberbayern besteht aus einer Halle, deren Grundmauern neu errichtet wurden, deren Dach jedoch aus einer wieder aufgebauten Zollinger Lamellendachkonstruktion aus den 20er Jahren des vorigen Jahrhunderts besteht. Die Halle wird in erster Linie für Orgelaufführungen benützt; alte Orgeln finden nach einer Restaurierung darin einen festen Platz wie z.B. die Steinmeyer Orgel, die ehemals in der Jesuiten Kirche in Heidelberg ihren Dienst tat. Die Raumakustik dieses Orgelzentrums wurde messtechnisch untersucht und die Auswirkung der erwähnten Dachkonstruktion als auch der Orgeleinbauten durch Berechnungen mit Hilfe des Programmes CAESAR verglichen. Gemessen wurden die Nachhallzeiten aus Vergleichsgründen zum einen mit einer USB-Soundkarte und WinMLS 2000 von Morset Sound Development als Datenerfassungs- und Datenauswertungssystem, zum anderen mit einem Echtzeitanalysator des Typs Norsonic 840. Für den Abgleich der Berechnungs- und Messwerte wurden sukzessiv die schalltechnischen Kenngrößen Schallabsorptionsgrad und Diffusitätsgrad der Deckenkonstruktion und anschließend der Orgeleinbauten angepasst. Die Vorausberechnung der Nachhallzeiten bei Publikumsbesetzung und ein Vergleich mit den Anforderungen an Räume für entsprechende konzertante Darbietungen wurde durchgeführt.

Kraft, J.

• Sound System Design in Public environments - an Integrated Design Approach [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J. Kraft
[A]

Public spaces nowadays require optical attractions like video-screens but also an acoustic 'environment' for large areas. Typical issues in public spaces can be legal immission restrictions, difficult room acoustics, high background noise as well as specific expectations from clients and architects. The Sony Center Forum Berlin includes appartments only 26m from the main speaker with immissions restricted to 60 dB(A), 14.000 m2 of glass surface, approx. 6 sec. reverb, a constant background noise of 60-62dB(A) and a client expecting not to see any speakers, but still getting excellent audio performance everyplace. Clearly, an integrated approach combining loudspeaker choice and placement with time-controlled signal processing was clearly required due to immission restrictions. The project showed also that simulation and auralization (CATT-Acoustic) is a necessity to find the best technical solution but also as a psychological measure to show the client what is possible. The final technical solution using beam-steered Duran Intellivox columns, securing level limitating with password-protected DSP-Mainframe programming, signal distribution over Cobranet, loudspeaker measurements as well as architectural solutions making the system 'invisible' are furthermore discussed.

• Simulation der Sprachverständlichkeit von Beschallungsanlagen gemäß IEC 60268-16:2003--Möglichkeiten und Grenzen des Parameters STI [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  J. Kraft
[A]

Derzeit wird bei der Simulation von Beschallungsanlagen häufig der STI als wichtigstes Kriterium für die Bewertung eines Systems gesehen. Der Vortrag zeigt auf, welche für die subjektive Beurteilung wichtigen Parameter hierbei nicht berücksichtigt bleiben und erläutert die derzeit gängigen Berechnungsmethoden. Die richtige Wahl der Eingangsparameter für die Simulation von STI mit und ohne Grundgeräusch sowie einige Fallstricke werden diskutiert. Dabei wird insbesondere auf die Berechnung von STI nach IEC 60268-16:2003 eingegangen, deren Implementierung in die Simulation neue Möglichkeiten bietet, aber auch Fragen aufwirft. Eine kritischer Blick auf die erzielbare Genauigkeit, die Interpretation und Vergleichbarkeit der Ergebnisse sowie die Rolle des Beraters im geschäftspolitischen Umfeld runden den Vortrag ab.

Kraft, V.

• Interaktive Sprachdialogsysteme: Dienst am Kunden oder Terror aus der Box? [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  V. Kraft
[A]

Die Zahl der interaktiven Telefondienste nimmt immer stärker zu: Es befinden sich bereits sprachbasierte Dienste im Markt, die mehr als eine Millionen Anrufe täglich abwickeln. Die Gründe liegen zum einen im hohen Rationalisierungspotential, zum anderen ermöglichen sie den Diensteanbietern aber auch eine wesentliche Differenzierung im Produktspektrum und in der Produktqualität. Der Vortrag konzentriert sich auf die Anforderungen der Nutzer an die Bedienschnittstelle. Diese werden sowohl der technischen Realisierbarkeit auf Basis heutiger Diensteplattformen gegenübergestellt als auch im Rahmen des Design- und Realisierungsprozesses von Sprachdiensten diskutiert.

Kragl, R.

• Modell zur Berechnung der subjektiven Rauhigkeit von drehzahlabhängigen Geräuschen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  C. Zerbs, O. Martner, U. Fey and R. Kragl
[A]

Zur Berechnung der psychoakustischen Rauhigkeit von Geräuschen liefern existierende Modelle für viele synthetische und technische Schalle gute Vorhersagen für die subjektiv empfundene Rauhigkeit. Bei der Anwendung auf Fahrzeuginnengeräusche weisen die Vorhersagen jedoch nur geringe Übereinstimmung mit subjektiven Hörempfindungen auf. Basierend auf umfangreichen Hörversuchen sowohl mit ''`Experten''' als auch mit ''`Laien''' wurde eine neues Modell zur Berechnung der Motorrauhigkeit implementiert, das erheblich verbesserte Vorhersagen der Rauhigkeit ermöglicht. Das Modell berücksichtigt zum einem die Ordnungsstruktur der Geräusche von Verbrennungsmotoren. Das akustische Signal wird nicht mehr mit einer Filterbank aus Filtern fester Mittenfrequenz zerlegt, sondern die Mittenfrequenzen werden dynamisch aus der Motordrehzahl berechnet. Dadurch können die im Signal enthaltenen und für die Rauhigkeitsempfindung wichtigen Amplitudenmodulationen vollständig ausgewertet und für die Berechnung der Gesamtrauhigkeit verwendet werden. Zum anderen ist diese auditorische spektrale Zerlegung im Zeitbereich implementiert und nicht, wie für herkömmliche Rauhigkeitsmodelle, FFT-basierend. Im Beitrag wird die Modellstruktur beschrieben und die Ergebnisse aus Hörversuchen und Berechnungen werden miteinander verglichen.

Krahé, D.

• Untersuchungen des Schallfeldes in einem MR-Tomographen unter dem Aspekt einer aktiven Lärmminderung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  L. Bendtfeldt and D. Krahé
[A]

Soll innerhalb eines begrenzten Raumes z.B. zum Zwecke der Kompensation eines gegebenen Schallfeldes (Gegenschall) ein definiertes Schallfeld erzeugt werden, so ist die Grenzfläche des Raumes in einem von der Grenzfrequenz abhängigen Höchstabstand mit Schallquellen zu belegen. Wird vereinfachend vorausgesetzt, dass das Schallfeld innerhalb eines kreisförmigen Bereiches (x/y-Ebene) unabhängig von der Höhenkoordinate (z-Koordinate) sein kann (zweidimensionales Feld), so ist die Grenzfläche ein Zylinder mit unendlicher Ausdehnung in z-Richtung. In diesem Fall kann das Schallfeld im Innern des Zylinders durch gerade Linienschallquellen, parallel zur z-Achse in einem Höchstabstand auf dem Kreis in der x/y-Ebene positioniert, vollkommen bestimmt werden. Soll das Schallfeld im Innern nur in der x/y-Ebene oder in einem Bereich mit begrenzter Höhe festgelegt werden, so genügt bei kontrollierbaren Fehlern eine Nachbildung der einzelnen Linienschallquellen durch jeweils eine endliche Anzahl von Punktquellen. Es soll vorgetragen werden, unter welchen Beschränkungen und Bedingungen diese Anzahl zu minimieren ist.

• Simulation der aktiven Schallunterdrückung von monofrequenten und breitbandigen Geräuschen in einem Freifeld nach dem Feedforward-System [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Trimpop and D. Krahé
[A]

Mittels des allgemeinen Kirchhoff-Integrals wird ein Schallfeld an der Umrandung eines definierten Feldbereiches erfaßt und durch Schallquellen, die sich ebenfalls in der Nähe der Umrandung befinden, minimiert. Dabei wird ein in der Höhe konstantes Feld angenommen. Die Betrachtung kann daher im zweidimensionalen Feld durchgeführt werden, wobei die Punktschallquellen durch Linienquellen ersetzt werden. Die Simulation zeigt, welche Dämpfung des einfallenden Schallfeldes für verschiedene Konfigurationen erreicht werden können. Untersuchte Parameter sind unter anderem die Anzahl der Schallquellen, die im direkten Zusammenhang mit der Rechenzeit und der zu erwartenden Kosten in der Praxis stehen. Je näher eine Punktschallquelle in der Nähe des betrachtenden Feldbereiches befindet, desto größer wird der Fehler durch das nicht mehr des in der Höhe konstanten Feldes. Daher ist der Abstand der Quellen zum Feldbereich ein weiterer wichtiger zu betrachtender Parameter. Es werden sowohl monofrequente Signale als auch breitbandige Signale untersucht. Weiterhin wird diskutiert, in wie weit die Optimierungen des eindimensionalen Falls in den zweidimensionalen Fall übernommen werden können.

• Nachbildung eines „zweidimensionalen“ Schallfeldes in einem begrenzten Volumen mit einer minimierten Anzahl von Schallquellen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  D. Krahé and M. Trimpop
[A]

Bei dem Betrieb eines MR-Tomographen entsteht mit der Erzeugung magnetischer Wechselfelder starker Lärm. Dieser Lärm stellt nicht nur eine Belastung für den Patienten dar, er verhindert zudem, dass akustisch stimulierte Reize im Gehirn durch eine Tomographie verfolgt und untersucht werden können, da die durch den Lärm ausgelösten Reize die stimulierten in der Regel überdecken. In einem Projekt im Rahmen einer Kooperation zwischen der Universität Wuppertal und den Uni-Kliniken Bonn wird u. a. die Möglichkeit der Verringerung des Lärmpegels durch eine aktive Lärmminderung untersucht, bei der durch die Erzeugung eines Gegenfeldes der Pegel im Kopfbereich des Patienten gemindert wird. Ein erster Schritt hierzu ist die Analyse des Schallfeldes innerhalb des Tomographen, die Aufschluss darüber geben soll, inwieweit ein bestimmbares Schallfeld vorliegt und ob aus akustischer und signaltheoretischer Sicht überhaupt ein Gegenfeld generierbar ist. Dazu wurden zunächst Betriebsgeräusche an verschiedenen, gerasterten Punkten innerhalb des Tomographen aufgenommen. Schon die Aufnahmen waren mit besonderen Anforderungen verbunden, da die im MRT auftretenden, starken Magnetfelder den Einsatz konventioneller Mikrofone unmöglich machten. Ermöglicht wurden die Aufnahmen durch den Einsatz optischer Mikrofone, die als Prototypen von der Fa. Sennheiser zur Verfügung gestellt wurden. Anschließend wurden die Aufnahmen analysiert und daraus rechnerisch ein Schallfeld modelliert. Über diese Ergebnisse und die Konsequenzen für eine aktive Lärmminderung wird berichtet.

• Erzeugung eines 2.5-dimensionalen Schallfeldes mittels eines minimierten Lautsprecherarrays - Untersuchungen zur Realisierbarkeit [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  D. Krahé and M. Trimpop
[A]

Auf der DAGA 2000 wurde ein Ansatz zur Erzeugung eines 21/2-dimensionalen Schallfeldes (dreidimensionales Feld mit örtlicher Abhängigkeit in zwei Dimensionen) mit einer minimierten Anzahl von Schallquellen (Lautsprecherarray) in seiner Theorie vorgestellt. Eine mögliche Anwendung hierfür wäre die aktive Lärmminderung in einem abgegrenzten Bereich. In der Realisierung können die theoretisch bestimmten Vorgaben für die Amplituden- und Phasenansteuerungen des Lautsprecherarrays nur bedingt eingehalten werden. Hinzu kommen die den realen Wandlern eigenen Amplituden- und Phasenverzerrungen sowie deren spezifische Abstrahlcharakteristik. Die angesprochenen Abweichungen und deren Auswirkungen auf die Reproduktionsgenauigkeit des 21/2-dimensionalen Schallfeldes wurden quantitativ untersucht; ferner die dadurch bedingte reduzierte Wirkung in der Lärmminderung. Dabei wurde auch den Fragen nachgegangen, welchen Einfluss der Realisierungsaufwand nimmt und welche Anforderungen an einen realen Wandler hier zu stellen sind.

• Bewertung eines Systems zur aktiven Schallunterdrückung anhand von Hörbeispielen und psychoakustischen Messgrößen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  M. Trimpop and D. Krahé
[A]

Bei der Bewertung von Lärmminderungssysteme werden diese meist durch Messwerte der maximalen Dämpfung, Reaktionszeit und anderen charakteristischen Messgrößen beschrieben. Auch das hier betrachtete System wurde bereits ausführlich in den letzten Jahren anhand dieser Größen vorgestellt. Bei diesem System wird ein Schallfeld an der Umrandung eines definierten Feldbereiches mittels des allgemeinen Kirchhoff-Integrals erfasst und durch Schallquellen, die sich ebenfalls in der Nähe der Umrandung befinden, minimiert. Was Messwerte wie die mittlere Dämpfung jedoch weniger ausdrücken können ist die wahrgenommenen Verbesserung durch das menschliche Gehör. Daher wurden in einer Simulation des Systems verschiedene primäre Schallsignale (künstliche Signale und Alltagsgeräusche), deren Gegenschallfelder und Dämpfungsfelder berechnet. Diese werden als Hörbeispiele präsentiert und diskutiert. Durch die psychoakustische Betrachtung wird deutlich, welche Art von Optimierungen des Systems im weiteren durchgeführt werden sollten, die allein aus den Messwerten nicht abgelesen werden können.

• Untersuchung des dreidimensionalen Einflusses auf das zweidimensionale Feedforward-System zur aktiven Schallunterdrückung in einem Freifeld [DAGA 2003 (Aachen)]
  D. Krahé and M. Trimpop
[A]

Mittels des allgemeinen Kirchhoff-Integrals wird ein Schallfeld an der Umrandung eines begrenzten Feldbereiches erfasst und durch Schallquellen, die sich ebenfalls in der Nähe der Umrandung befinden, minimiert. Die bereits früher vorgestellten Untersuchungen zu den zweidimensionalen Parametern sind nun um die in der Praxis vorkommenden dreidimensionalen Einflussgrößen fortgeführt worden. Beispiele dafür sind Einfallswinkel des Primärschalls und Art der Linienquellenersetzung. Dazu wurden in einer Simulation des Systems primäre Schallfelder vorgegeben und deren Gegenschallfelder und Dämpfungsfelder berechnet. Außerdem sind in die bisherigen Algorithmen weitere Verbesserungen eingeflossen, so dass die erreichten Dämpfungen erheblich verbessert werden konnten. Diese neuen Ergebnisse werden vorgestellt und diskutiert.

• Considerations on the Realtime Realisation of a 2D-Feedforward-ANC-System Part 1: Aspects to the Software [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Trimpop and D. Krahé
[A]

The algorithm presented in former papers realises the approach in the space-frequency domain by the FFT. This solution results in the disadvantage of a block-wise processing causing a long processing delay alone by collecting the data for each block. So in addition with the time for other processing steps the maximum allowed delay of about 1 ms is exceeded. Therefore another solution is developed working directly in the time domain and avoiding the block-wise processing. This solution is presented and discussed.

• Considerations on the Realtime Realisation of a 2D-Feedforward-ANC-System Part 2: Aspects to the Hardware [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Krahé and M. Trimpop
[A]

An experimental assembly for a 2D-feedforward-ANC-system containing 24 microphones and 12 loudspeakers should be prepared for real time processing. Up to now experiments were done in an off-line-modus. This means a stimulated source (primary source) was recorded, the signals were processed off-line and then the fields of the secondary sources driven by the processed signals and the primary source are generated simultaneously and superposed. The on-line-modus (realtime) requires special conditiones for the hardware as well as for the software. These are a small processing delay by the several components (e.g. ADC and DAC) and a sufficient signal processing power needed to realise 24x12=288 transfer functions. This paper presents a multiprocessor system that can fulfill the needed specifications.

• Messtechnische Untersuchungen an einem 2D-ANC-System [DAGA 2005 (München)]
  D. Krahé
[A]

In verschiedenen früheren DAGA-Beiträgen wurde vom Autor ein System zur Aktiven Lärmkontrolle (Active Noise Control = ANC) vorgestellt, das innerhalb eines kreisförmigen Bereiches in zwei Dimensionen wirkt. In diesen Beiträgen wurden die Untersuchungen meist auf Basis von Berechnungen und Simulationen durchgeführt, die zunächst grundlegender Natur waren, später aber auch realitätsnahe Rahmenbedingungen einschlossen. Messtechnische Untersuchungen beschränkten sich bisher auf Schlüsselexperimente, mir denen die prinzipielle Funktionsfähigkeit des Systems überprüft wurde. Mit einem Messaufbau bestehend aus 24 Mikrofonen und 12 Lautsprechern werden jetzt den früheren Simulationen entsprechende, messtechnische Untersuchungen durchgeführt. Von besonderem Interesse ist dabei, wie genau in den Simulationen der Einfluss realer Schallwandler prognostiziert werden konnte und wieweit die Messungen die berechneten Dämpfungswerte bestätigen.

• Der Einsatz von Lernsoftware in der Akustik - Bestandsaufnahme und Weiterentwicklung [DAGA 2005 (München)]
  M. Kremer and D. Krahé
[A]

Die Multimediatechnik zusammen mit dem Internet bietet gerade für die Akustik hervorragende Möglichkeiten, Lerninhalte zu vermitteln. An manchen Stellen wurden sehr beeindruckende Simulationen, an anderen Stellen viel beachtete interaktive Lerneinheiten mittels Hypertext entwickelt. All diese zu begrüßenden Aktivitäten stellen aber in der Regel Insellösungen dar, denn den gesamten Bereich der Akustik in gleicher Weise abdecken zu können, überfordert die Ressourcen eines Einzelnen, zumal neben den fachlichen und didaktischen Kenntnissen auch solche aus der Informatik gefragt sind. Zum Beispiel überraschten neue Browser-Versionen in der Vergangenheit nicht selten damit, dass interaktive Funktionen lahm gelegt wurden. Kämpft der Autor mit solchen Schwierigkeiten, so hemmt die Nutzer vielfach die im weitesten Sinne sehr unterschiedliche Handhabung der Lernsoftware. Eine Vereinheitlichung in gewissem Rahmen scheint angebracht. Die angesprochenen Schwierigkeiten sind nur mit einer Bündelung der Aktivitäten und Ressourcen zu meistern: Hierfür könnte und sollte die DEGA eine organisatorische Plattform bieten.

• Messtechnische Untersuchungen an einem 2D-ANC-System im Echtzeitbetrieb [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  A. Niepenberg and D. Krahé
[A]

Das Active Noise Control (ANC) - System zur aktiven Lärmkontrolle innerhalb eines kreisförmigen Bereiches, der von 12 Lautsprechern und 12 Doppelmikrofonen umrandet ist, wurde bereits in früheren DAGA-Beiträgen vorgestellt. Im Beitrag zur DAGA'05 wurde gezeigt, dass die früher durch Simulationen ermittelten Dämpfungswerte des Schalldrucks im Kreisinnern durch Messungen bestätigt werden können. Um die benötigten Lautsprechersignale aus den einzelnen Mikrofonsignalen generieren zu können, sind 288 Übertragungsfunktionen zu realisieren. Das führt bei einer mittleren Filterordnung von 76 zu einer geforderten Gesamtverarbeitungskapazität von 1600 Mega-Instruktionen pro Sekunde (MIPS). Zudem darf im Echtzeitbetrieb die Latenz des gesamten Systems nicht größer sein als die Laufzeit des Schalls zwischen den Mikrofonen und den Lautsprechern, die ungefähr 1,2 ms beträgt. Da bisher die benötigte Rechenleistung noch nicht zur Verfügung stand, bezogen sich Messungen immer auf einen Offline-Betrieb des Systems, in dem die Mikrofonsignale aufgenommen und die Lautsprechersignale nach der Berechnung wiedergegeben wurden. Mit vier vernetzten DSP-Boards wurde jetzt eine Hardware-Plattform geschaffen und in Betrieb genommen, die den Echtzeitbetrieb des ANC-Systems erlaubt. Über Untersuchungen an und mit diesem Echtzeit-System soll berichtet werden. Dazu gehört ein Vergleich mit den früheren Messergebnissen, die auf Basis von Simulationen oder im Offline-Betrieb gewonnen wurden.

• Lärmbelastung in Inkubatoren [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  D. Krahé
[A]

Inkubatoren sollen Frühgeborenen eine Umgebung schaffen, in der sie außerhalb des Mutterleibes soweit heranwachsen können, bis ein stabiler Zustand in normaler Umgebung sichergestellt ist. Dabei ist die Einhaltung z.B. der Temperatur und der Luftfeuchte in engen Toleranzbereichen von lebenswichtiger Bedeutung. Weniger eng, weil scheinbar weniger lebenswichtig, werden die akustischen Bedingungen im Inkubator kontrolliert, obwohl die Lärmbelastung nicht gering ist. Zwar weiß man, dass der Fetus auch im Mutterleib einer akustischen Belastung ausgesetzt ist, doch ist diese ganz anderer Art als die im Inkubator. Diesem Umstand waren eine Reihe von Untersuchungen in der Vergangenheit gewidmet, allerdings mit recht wenigen Konsequenzen für die Konstruktion und den Aufbau von Inkubatoren. Das ist heute weniger akzeptabel als in früheren Zeiten, da heute Feten mit einem Geburtsgewicht von ca. 400 gr. eine Überlebenschance haben, dafür aber mitunter Monate in einem Inkubator liegen müssen. Es ist deshalb geboten, die akustischen Bedingungen im Inkubator unter diesem Gesichtspunkt zu analysieren, zu bewerten und möglicherweise zu verändern. Ziel kann dabei nicht die absolute Ruhe sein, da der akustische Reiz in gewisser Art und in gewissem Maße für die positive Entwicklung des Fetus von Bedeutung ist.

Der Beitrag berichtet von Untersuchungen an einem Inkubator und in einer Frühgeborenenstation. Die erworbenen Kenntnisse sind Ausgangspunkt für ein weitergehendes, gemeinsames Projekt mit der Universitätsklinik in Heidelberg.

• Die Lärmbelastung in Polizeifahrzeugen im Hinblick auf die EU-Richtlinie 2003/10/EG [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Kelm and D. Krahé
[A]

Die EU-Richtlinie 2003/10/EG enthält Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen (Lärm) und gibt u.a. einen unteren Auslösewert von = 80dB(A) vor, ab dem präventive Maßnahmen ergriffen werden müssen. Dies war Anlass, die Lärmbelastung in Polizeifahrzeugen näher zu untersuchen. Hauptquellen sind hier das Martinshorn und der Funkverkehr. In verschiedenen Fahrzeugtypen mit verschiedenen Ausstattungsvarianten wurde die Lärmbelastung unter verschiedenen Einsatzbedingungen gemessen. Als wesentliche Ausstattungsvariante erwies sich dabei die Dach- bzw. Frontmontage des Martinshorns. Neben der Lärmbelastung im Polizeifahrzeug ist natürlich die Signalwirkung des Horns außerhalb und in voraus fahrenden Fahrzeugen von Relevanz. Auch diese wurde unter verschiedenen Bedingungen gemessen. Über die Ergebnisse der Untersuchung und die sich daraus ergebenden Möglichkeiten zu einer Lärmminderung soll berichtet werden.

Die Arbeit wird durch die Deutsche Hochschule der Polizei, Polizeitechnisches Institut Münster unterstützt und gefördert.

• Ein 2D-ANC-System zur Anwendung im Emissionsschutz [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Niepenberg and D. Krahé
[A]

Bereits in früheren DAGA-Beiträgen wurde von den Autoren ein Active Noise Control (ANC) - System vorgestellt, das innerhalb eines aus 12 Lautsprechern gebildeten Kreises wirkt und als Immissionsschutz eingesetzt werden soll. 12 Mikrofonpaare, die in einem größeren, zum Lautsprecherkreis konzentrischen Kreis angeordnet sind, nehmen von außen einfallenden Lärmschall auf. Ein DSP-System berechnet aus den Mikrofonsignalen die für die Erzeugung des Gegenschallfelds erforderlichen Lautsprechersignale, so dass die Superposition beider Schallfelder im Inneren des Lautsprecherkreises zu einer destruktiven Interferenz und damit zu einer Dämpfung des Lärmschalls führt. In diesem DAGA-Beitrag wird nun der Frage nachgegangen, ob ein entsprechend modifiziertes 2D-ANC-System auch im Emissionsschutz eingesetzt werden kann, indem es auf Schallquellen, die sich im Inneren des Kreises befinden eine Dämpfung nach außen hin bewirkt. Anhand von Simulationen sowie Ergebnissen aus Messungen an einem echtzeitfähigen System sollen die Untersuchungen illustriert werden. Das Projekt wird aus Mitteln des BMBF und dem Europäischen Sozialfonds gefördert.

• Die Verarbeitung von tieffrequentem Schall durch Gehörmodelle [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  D. Krahé
[A]

Es ist kein Geheimnis, dass tieffrequenter Schall einschlägigen Richtlinien gemäß nicht ausreichend problemgerecht beurteilt wird. Aus diesem Grund steht z.B. eine Überarbeitung der DIN 45680 an. Die Aufmerksamkeit gilt dabei vornehmlich dem Merkmal der Fluktuation, die als besonders störend empfunden wird. Es stellt sich die Frage, ob komplexere Verfahren, die auf Gehörmodellen basieren, eher in der Lage sind, die Wirkung von tieffrequentem Schall in adäquater Weise zu bewerten. Diese Verfahren modellieren u.a. Adaptionsvorgänge, die bei der Wahrnehmung und Empfindung insbesondere hinsichtlich der Fluktuation eine Rolle zu spielen scheinen. Dieser Frage und der Frage, inwieweit sich anhand der Modelle gewonnene Erkenntnisse in handhabbare Messvorschriften umsetzen lassen, soll im Vortrag nachgegangen werden.

• Vom Hörmodell zur Richtlinie [DAGA 2008 (Dresden)]
  D. Krahé
[A]

Mit Hörmodellen werden psychoakustische Effekte und / oder physiologische Vorgänge nachgebildet, oft mit dem Ziel, die Reaktion auf Hörreize möglichst gut abschätzen und einordnen zu können. Funktionsbasierte Elemente, die z.B. adaptive und nichtlineare Verarbeitungsschritte ausführen, zielen dabei auf Modelle ab, die bei Reizmuster mit verschiedensten Ausprägungen im Sinne der oben genannten Zielsetzung zu gleich aussagekräftigen Ergebnissen führen.

Richtlinien zur Bewertung von Lärm haben, zumindest was den reizrelevanten Anteil betrifft, sicher die gleiche Intention, doch sind sie in ihren analytischen Mitteln in der Regel stark an Standards gebunden. Dies soll sicherstellen, dass die gebräuchlichen Messmittel verwendet werden können und praktikable Auswertemethoden Anwendung finden. Solche Vorgaben können aber mit Einschränkungen verbunden sein, was die Aussagekraft des Ergebnisses betrifft.

Konkret geht es in dem Beitrag um tieffrequenten Schall. Es ist zu vermuten, dass Auffälligkeiten in der Wahrnehmung und Wirkung von tieffrequentem Schall teilweise durch die Verarbeitung im Nervensystem hervorgerufen werden. Anhand eines Modells können diese Auffälligkeiten nachvollzogen werden. Sind diese Auffälligkeiten relevant für die Lärmwirkung, so müssten die gewonnen Erkenntnisse auch in eine entsprechende Richtlinie einfließen. Natürlich dann in einer ''richtlinienkompatiblen'' Form.

Krahl, A.

• Planungen und Simulationen für eine Notfalldurchsageanlage in einer großen und besonders komplexen Industrieanlage [DAGA 2005 (München)]
  A. Goertz, C. Bangert, A. Krahl and H. Nijssen
[A]

Nach den gesetzlichen Vorgaben müssen in bestimmten Industrienanlagen Möglichkeiten für Notfalldurchsagen und akustische Warnhinweise bestehen. Am Beispiel einer sowohl unter sicherheitstechnischen Aspekten wie auch unter akustischen Gesichtspunkten extrem schwierigen Örtlichkeit sollen die Möglichkeiten der Planung einer entsprechende Lautsprecheranlage mit Hilfe von moderner Simulationssoftware und Messtechnik gezeigt werden. Eine Nachhallzeit von 8s und ein Störpegel von 85dB waren die Randbedingungen unter denen großflächig eine mindestens angemessene Sprachverständlichkeit mit einem STI-Wert von 0,45 oder besser erzielt werden sollte.

Kramer, A.

• Messung der Innenraumabsorption bei Pkw für mittlere und höhere Frequenzen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  T. Worreschk, A. Kramer, R. Blumrich and M. Helfer
[A]

Bei akustischen Untersuchungen am Pkw wird im Allgemeinen der Innenraum zumindest für höhere Frequenzen als hoch-absorbierend betrachtet. Dies trifft insbesondere für Annahmen bei der Berechung des Pkw-Innengeräusches zu. Diese Annahme ist für Pkw der Mittelklasse mit Stoff-, Leder- und Teillederausstattung überprüft worden. Hierzu sind detaillierte Messungen mit Impulsanregung im Innenraum durchgeführt worden. Über die Nachhallzeit wurde dann die Absorption bestimmt. Die Ergebnisse zeigen für mittlere bis höhere Frequenzen Absorptionskoeffizienten, die in etwa den Annahmen entsprechen. Sie werden frequenz-abhängig dargestellt.

Kranz, B.

• Beamformingmessungen an einer Stanzmaschine zur Ermittlung wesentlicher Teilquellen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Quickert, M. Gnauck and B. Kranz
[A]

Bei der Untersuchung der Schallabstrahlung einer Stanzmaschine wurde festgestellt, dass Frequenzbestandteile oberhalb von 2000 Hz nicht allein durch Schwingungen des Maschinengestells erklärbar sind. Zur Ermittlung der Quellen der höherfrequenten Geräuschbestandteile wurde deshalb das Beamforming eingesetzt. Im Beitrag wird die Anwendung des Beamformings an der Bearbeitungsmaschine dargestellt.

Im Vortrag wird die Versuchsplanung und -durchführung erläutert und weiter wird auf die erfolgreiche Ermittlung der Schallquellen durch A-B-Vergleiche eingegangen.

Abschließend werden die Schlußfolgerungen aus den Versuchsergebnissen hinsichtlich der Lärmminderung an der Maschine diskutiert.

• Modellierung einer Werkzeugmaschine mit der Statistischen Energieanalyse [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  E. Sarradj, M. Quickert and B. Kranz
[A]

Das Verfahren der Statistischen Energieanalyse (SEA) ist in der Vergangenheit vor allem im Bereich des Fahrzeugbaus für die Berechnung der hochfrequenten Körper- und Luftschallausbreitung erfolgreich verwendet worden. Im Beitrag wird die Anwendung der SEA im Bereich des Maschinenbaus am Beispiel einer Stanzmaschine gezeigt.

Die Erstellung des SEA-Modells für Körperschall erfolgte anhand vorhandener CAD-Daten und eines Finite-Elemente-Modells. Die notwendigen Eingangsparameter für die Anregung und Dämpfung wurden aus Messungen gewonnen. Die Modellierung und Berechnung erfolgte mit Hilfe der Software FreeSEA.

Abschließend werden die Berechnungsergebnisse für die abgestrahlte Schallleistung und den Körperschall Messergebnissen gegenübergestellt. Die Schlußfolgerungen hinsichtlich der Lärmminderung an der Maschine werden diskutiert.

Krapf, K.-G.

• Anpassung der vorläufigen Rechenmethoden an die Anforderungen der Richtlinie 2002/49/EG [DAGA 2003 (Aachen)]
  K.-G. Krapf and E. Wetzel
[A]

Mit der Richtlinie 2002/49/EG bestimmt die EU 4 vorläufige Rechenmethoden zur Erstellung strategischer Lärmkarten. Die ausgewählten Methoden ISO9613-2, NMPB/XP S31-133, Rekenmethode Railverkeerslawaai, ECAC.CEAC Doc. 29 müssen an unterschiedliche Anforderungen der Richtline angepasst werden. Die angepassten Rechenmethoden sowie Leitlinien zu deren Gebrauch werden in der Richtline für spätestens 1. Juli 2003 angkündigt. In einem Projekt der Generaldirektion Umwelt der Europäischen Kommission wurden die Vorarbeiten zur Anpassung der Richtlinien und der Leitlinien erbracht. Der Vortrag informiert über das Projekt und erläutert die sich aus der Richtlinie 2002/49/EG ergebenden speziellen Anforderungen an Rechenmethoden, die zur Berechnung strategischer Lärmkarten eingesetzt werden sollen.

Kraus, D.

• Sophisticated sonar scene simulation for acoustical imaging applications [DAGA 2002 (Bochum)]
  D. Kraus, U. Hölscher-Höbing and E. Krömer
[A]

The validation of advanced signal processing techniques for acoustical imaging applications requires the availability of data covering all kinds of scenarios. For this reason it is essential to provide a tool, which generates realistic sonar data for a wide range of sonar scenes. The presented sonar simulation program has been developed to generate realistic data as a basis for the investigation of signal processing techniques. The acoustical data are determined by incorporating the motion of the sensor carrier, antenna system, back-scattering of the - water volume, - sediment surface, - sediment volume, - target, environmental parameters like the attenuation in the water and the sediment, ambient noise. The simulation of the sediment surface, the sediment volume and the target is implemented by applying facet models. The arrangement of reflecting facets on the sediment surface, in the sediment and on the target object models a realistic backscattering for the structure of the surface, the density variation in the sediment and the target shape. Targets may be positioned on the sea floor or in the sediment volume. Basic signal processing tools like conventional beamforming and synthetic aperture sonar (SAS) beamforming are already implemented. The program is controlled by an operator using an input parameter file, which contains all required input data. This sonar simulation program now provides the opportunity to generate realistic data as required for the investigation and refinement of advanced signal processing techniques, e.g. auto-focussing techniques for SAS processing or CAD/CAC procedures. Simulation results for an exemplary minehunting scene are presented.

Kraus, M.

• Beschreibung der aktiven Lärmminderung mit Hilfe der Direkten Finiten Elemente Methode (DFEM) [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  G. Hübner and M. Kraus
[A]

As known, the DFEM is a very appropriate method to describe the sound power radiated by technical sound sources. The main advantage of this method is the short, direct way for calculating the main sound emission quantity (the sound power), by using the source outer surface quantities (normal vibration components, its phase relationship and the belonging to geometrical quantities) directly without calculating airborne sound field quantities (sound pressure, sound velocity, sound intensity) ''in between''. The method determines the totally radiated sound power by a sum of partial sound powers individually generated by all single monopoles replacing the machine's outer surface radiation and additionally by the sum of all interaction sound powers generated by the combination of all monopole pairs. Especially the effect of the monopole pairing gives the important contribution to the final sound radiation behaviour of the different types of sources, including the increasing and decreasing of the radiated sound power. In so far the monopole pair may be regarded as the ''elementary stone'' for any active noise control description, too. The paper deals with the sound power effects of several combinations of monopole systems different in amplitude and phase relationships and discusses the conditions for noise reduction in general and especially regards questions of active noise control. This issue is a first step of an investigation to describe general principles of active noise control by using the DFEM.

• Ein Beitrag zur Bestimmung der Luftschallleistung schwingender Maschinenoberflächen basierend auf dem DFEM-Algorithmus – ein Rechen- und Messverfahren [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  G. Hübner and M. Kraus
[A]

Wie am Beispiel der Luftschallleistung einer eingebettet schwingenden ebenen Platte gezeigt werden kann, führt das bekannte Messverfahren DIN 45635, Teil 8 bzw. ISO/TR 7849 im praktisch interessierenden Frequenzbereich zu Abweichungen vom wahren Wert von bis zu 15 dB. Diesen Verfahren liegen alleinige Messungen der Amplituden der flächennormalen Schnelle nicht aber deren Phasenverteilung zugrunde. Das Plattenproblem lässt sich dagegen mit Hilfe der DFEM (Direkte Finite Elemente Methode) durch die Einbeziehung der Phaseninformationen rechnerisch sehr praktikabel und exakt und damit als Messverfahren auch nur mit den üblichen Messunsicherheiten genau darstellen. In der vorgelegten Arbeit wird über die Weiterentwicklung der DFEM für dreidimensional gestaltete Schallquellen berichtet und am Beispiel von Kugelstrahlern beliebiger Schwingungsverteilungen eine ''Treffsicherheit'' der Rechnungen des DFEM-Algorithmus für den praktisch interessierenden Luftschallwellenlängen/Abmessungen-Bereich von weniger als 0.5 dB aufgezeigt. Die dabei insbesondere für Maschinen häufig erforderliche größere Zahl von Stützpunkten lässt eine Abtastung für eine Messung des Körperschallfeldes der Schallquellenoberfläche durch eine robotergesteuerte, berührungslose Lasermessung wünschenswert erscheinen, zu der zusammen mit den Abweichungen des DFEM-Algorithmus eine Messfehlerbetrachtung angeschlossen wird.

• Verkürzung der DFEM-Rechenzeit für die Schallleistungsbestimmung 3-dimensionaler Körperschallquellen durch Kreissegment-Integration [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Kraus
[A]

Die Hauptbeurteilungsgröße der Schallemission von Maschinen und technischen Anlagen ist die Schallleistung. Zur Berechnung dieser Kenngröße stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Eines der effektivsten und praktikabelsten ist die Direkte Finite Elemente Methode (DFEM). Der Beitrag informiert über den aktuellen Entwicklungsstand der DFEM. Insbesondere wird eine neue Methodik zur Modellierung von nicht schwingenden Oberflächenbereichen der Umgebung (wie Boden, Wände, benachbarte Maschinenteile, usw.) vorgestellt, die zu erheb-lichen Rechenzeitersparnissen führt. Im Vergleich mit den Randelement-Methoden (BEM) benötigt die DFEM zur Berechnung der abgestrahlten Schallleistung eine 100mal kürzere Rechenzeit. Die DFEM bietet sich dadurch insbesondere für Optimierungsrechungen an, bei denen aufgrund von Parametervariationen eine große Anzahl von Rechnungen durchgeführt werden müssen. Die vorgestellte Methodik sollte in abgewandelter Form auch bei anderen Berechnungsverfahren wie den BEM anwendbar sein.

Krause, M.

• Die Entwicklung der magnetischen Schallaufzeichnung auf Draht und Band [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Krause
[A]

1888, kurz nach der Erfindung des Phonographen durch Edison, schlug Oberlin Smith in ''The Electrical World'' verschiedene andere Möglichkeiten der Schallaufzeichnung vor, unter anderen eine mittels magnetisierbarem Material auf einem faden- bzw. bandförmigen Träger. 1900 präsentierte V. Poulsen auf der Weltausstellung in Paris das ''Telegraphon'', das mit Stahldraht arbeitete. Die ''Stahltechnik'' wurde mit weiteren Verbesserungen bis in die 1940er Jahre benutzt. 1928 stellte F. Pfleumer ein Magnettongerät vor, das mit einem stahlpulverbeschichteten Papierband arbeitete und das bald von einem Kunsstoffband abgelöst wurde. Mit der AEG und der BASF begann 1930 die Entwicklung von Geräten und Tonbändern. 1935 konnte das erste Tonbandgerät, nunmehr ''Magnetophon'' genannt, auf der Funkausstellung in Berlin präsentiert werden. Bei 1 m/s reichte der Frequenzumfang von 50 - 5500 Hz, und der Stör- spannungsabstand betrug etwa 30 dB. In schneller Folge entstanden immer weiter verbesserte Typen, die ab 1938 im deutschen Rundfunk und in Modifikationen beim Militär verwendet wurden. Neue Kunststoffe und neue magnetische Materialien verbesserten nach und nach die Aufnahmequalität. Die von Weber und Braunmühl 1940 erfundene und 1942 patentierte Hochfrequenz-Vorma- gnetisierung brachte den Durchbruch zur hochwertigen Schallspeicherung, die alle anderen bekannten Verfahren dieser Zeit übertraf. Wichtige technische Aspekte der Entwicklung werden anhand von Bildern, Diagrammen und Tonbeispielen vorgestellt.

Krauss, G.

• Kurze Line-Arrays? Ein Widerspruch oder mehr? [DAGA 2003 (Aachen)]
  G. Krauss
[A]

Krebber, J.

• Wavelet Transformation zur Signal-Rauschabstandsverbesserung von Audiosignalen [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Krebber
[A]

Mit Entdeckung der schnellen Wavelet Transformation (Fast WaveletTransform) 1983 war die Wavelet Transformation nicht mehr nur den mathematischen Spezialisten vorbehalten, sondern wurde auch für Physiker und Ingenieure zugänglich. Darüber hinaus ist es nun möglich sie einfach zu berechnen und zu programmieren. Im Bereich der Bildverarbeitung ist die Wavelet Transformation schon nicht mehr weg zu denken und auch im Audiobereich ist die Wavelet Transformation dabei sich zu etablieren (z.B. MPEG4, perzeptive Kodierung) Dieser Beitrag beschäftigt sich mit den heutigen Möglichkeiten, Grenzen und Ansätzen für weiter Forschungen, auf dem Gebiet der Signal-Rauschabstandsverbesserung von Audiosignalen auf Basis der Wavelet Transformation. Behandelt werden 'linear denoisin', 'non-linear denoising / wavelet shrinkage', ' soft thresholding', 'hard thresholding' und 'wavelet iteration'. Anhand von Tonbeispielen soll dem Zuhörer ein grober Eindruck von den jeweiligen Fähigkeiten der Wavelet Transformation gegeben werden.

• Modellierung der Einflüsse des Übertragungskanals bei der Interaktion mit einem Smart-Home-System [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Krebber, A. Raake and S. Möller
[A]

Im Rahmen des europäischen IST-Projektes INSPIRE (INfotainment management with SPeech Interaction via REmote microphones and telephone interfaces) wird ein Sprachdialogsystem zur Interaktion mit verschiedenen Hausgeräten (TV, Videorecorder, Lampen, Jalousien, etc.) erstellt. Zweck dieses Dialogsystems ist es, ein intelligentes und einheitliches Benutzerinterface bereit zu stellen, welches die komplizierte Interaktion mit unterschiedlichen Geräten erleichtert und somit die Qualität und Akzeptanz der Dienste erhöht. Das System ist mit der Außenwelt sowohl über das Telefonnetz als auch über das Internet verbunden. Dadurch ist es möglich, Informationen aus dem Internet abzufragen und das System von einem entfernten Ort aus anzurufen. Beim Sprachzugang über das Telefonnetz oder über das Internet (Voice over Internet Protocol, VoIP) treten jedoch Störungen auf, die die Interaktion mit dem System maßgeblich beeinflussen können. Daher sollen diese schon in der Planungsphase berücksichtigt und ihr Einfluss auf die Systemqualität minimiert werden. Hierzu wurde ein Simulationssystem erstellt, welches sowohl stationäre Störungen in traditionellen Netzen als auch für VoIP typische zeitlich instationäre Störungen kontrolliert generieren kann. Im Vortrag wird dieses System vorgestellt, und es wird gezeigt, wie es wirkungsvoll zur Optimierung der Komponenten des Sprachdialogsystems eingesetzt werden kann.

• Wizard-of-Oz tests for a dialog system in smart homes [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J. Krebber, S. Möller, R. Pegam, U. Jekosch, M. Melichar and M. Rajman
[A]

Within the scope of the European IST-project INSPIRE (INfotainment management with SPeech Interaction via REmote microphones and telephone interfaces) a speech-dialog system for accessing different kinds of home appliances (TV, VCR, lamps, blinds etc.) is currently developed. The purpose of the system is to provide an intelligent and uniform user interface. The interface is capable of supporting the user by controlling different complex devices and increasing the acceptance and quality of the services. The system is controlled via microphone arrays for home use or by telephone or internet access for remote use. The Wizard of Oz (WoZ) replaces the automatic speech recognition and allows to set different error rates. More over it allows to test different metaphors. The presentation will focus on the architecture of the WoZ tool and the way how it was used to test the quality of the dialog system and the overall quality.

• Hallo, ist jemand zu Hause? Ermittlung der notwendigen Wortererkennungsrate eines Smart-Home-Systems [DAGA 2005 (München)]
  J. Krebber
[A]

Im Rahmen des europäischen IST-Projektes INSPIRE (INfotainment management with SPeech Interaction via REmote microphones and telephone interfaces) wurde ein Sprachdialogsystem zur Steuerung von verschiedenen Hausgeräten (Fernseher, Videorecorder, Lampen, Rolladen, etc.) aufgebaut. Das Systems stellt eine intelligente und einheitliche Schnittstelle für den Benutzer dar. Um die Anforderungen an die Signalvorverarbeitung und Spracherkennung zu spezifizieren, wurden Wizard-of-Oz-Tests durchgeführt mit dem Ziel, die notwendige Worterkennungsrate für einen Keyword-Spotting-Spracherkenner zu ermitteln. Der Beitrag stellt die verwendeten Methoden und die so gewonnen Ergebnisse dar.

• Benutzererwartungen im Zusammenhang mit dem Sprachdialogsystem INSPIRE [DAGA 2005 (München)]
  R. Pegam, J. Krebber and U. Jekosch
[A]

Mit dem INSPIRE System lassen sich verschiedene Geräte im Wohnbereich über gesprochene Sprache steuern. Experimente mit naiven Versuchspersonen zeigten allerdings, dass Nutzer sich während der Interaktion mit dem System stellenweise in ihren Erwartungen dem Dialogverlauf gegenüber enttäuscht sahen. Situationen, die regelmäßig auftraten, wurden im Anschluss an die Experimente vor dem Hintergrund von Beobachtungen und Befragungen, die während der Experimente stattfanden, untersucht. Der Vortrag zeigt die Probleme exemplarisch auf und enthält Ideen für mögliche Verbesserungen am Dialogmanagement des Systems.

• Wie beurteilen Hörgeschädigte die Übertragungsqualität von Telefonsprache? [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  J. Krebber, R. Drullman, K. Eneman, R. Huber, U. Jekosch, H. Luts and R. Martin
[A]

Moderne Telekommunikationssysteme sind nahezu ausnahmslos auf normal hörende Benutzer ausgerichtet. Bekanntermaßen haben aber hörgeschädigte Personen sehr häufig Probleme, über Telekommunikationssysteme übertragene Sprache zu verstehen und kommunikativ zu reagieren. Folglich vermindern solche Verstehbarkeits- und Kommunikationseinbußen die Nutzbarkeit von Telekommunikationssystemen für die Gruppe von hörgeschädigten Kunden in erheblicher Weise. Ein wesentlicher Grund für dieses Manko ist nicht etwa eine unzulängliche technische Optimierungsmöglichkeit von Sprachübertragungssystemen für Hörgeschädigte, sondern eher die Tatsache, dass es an einer verlässlichen Datengrundlage dazu fehlt. Es gilt zu ermitteln, wie sich die wahrgenommene Sprachübertragungsqualität verschiedener Telekommunikationssysteme und -netze in Anhängigkeit von unterschiedlichen hörgeschädigten Benutzergruppen ändert. Dazu werden umfangreiche Untersuchungen mit hörgeschädigten Versuchspersonen durchgeführt, wobei das zu übertragende Sprechmaterial mittels eines Sprachübertragungssimulators generiert wird. Die beschriebenen Untersuchungen sind Teil des EU-Projekts HEARCOM, dessen erste Ergebnisse vorgestellt werden.

• Telephonie und Schwerhörigkeit - Erste Ansätze zur Bewertung von Störgrößen die auf der Empfangsseite erzeugt werden
  J. Krebber and U. Eggert
[A]

In modernen Telekommunikationsnetzen treten eine Vielzahl von unterschiedlichen Störgrößen auf. Diese Störgrößen können ganz unterschiedlicher Natur sein, wie z.B. das stationäre Leitungsrauschen oder zeitveränderliche Paketverluste bei Voice over Internet Protocol (VoIP) Übertragungsstrecken. Alle Störgrößen tragen in einem bestimmten Umfang zur wahrgenommen Qualität einer Telefonübertragungsstrecke bei, sei es nun durch ''Ausbleiben'' oder Vorhanden sein einer entsprechenden Störgröße.

Um den qualitativen Einfluss von Störgrößen zu bestimmen oder vorherzusagen gibt es unterschiedliche Modelle. Die bislang verwendeten Modelle sind ausschließlich für normal hörende Personen aufgestellt und überprüft worden, nicht jedoch für Schwerhörige. Dieser Beitrag schildert Versuche und Ergebnisse zur Erweiterung der Modelle für Schwerhörige als Benutzergruppe. Der Schwerpunkt der Untersuchung liegt auf den Beeinträchtigungen die auf der Empfängerseite entstehen können, wie z.B. Umgebungslärm ein zu geringer Hörkapselschalldruckpegel oder ein zu Rückhörpfadpegel. Die durchgeführten Versuche werden beschrieben und die gewonnen Ergebnisse diskutiert. Ein Ziel dieses Beitrages soll es sein, erste grundsätzliche Empfehlungen in Bezug auf Schwerhörigkeit und Telephonie aufzuzeigen.

Krebber, W.

• 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.

• Läßt sich die Qualität von Freisprecheinrichtungen vorhersagen? Auditive und instrumentelle Beurteilung im Vergleich [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  F. Kettler, W. Krebber, H.W. Gierlich, I. Noll, C. Rademacher and E. Diedrich
[A]

Eine positive Beantwortung dieser Frage würde eine Vielzahl von Problemen erleichtern. Die Implementierung einer Freisprecheinrichtung könnte solange adaptiert werden, bis parallel durchgeführte Messungen die beabsichtigte Qualität anzeigen. Zur Beurteilung der Qualität eines Gerätes werden eine Vielzahl von auditiv empfundenen Parametern herangezogen. Diese sind sicher auch noch benutzerabhängig. Daraus leiten sich aber auch unterschiedliche Ansprüche verschiedener Gruppen oder auch Einsatzgebiete der Geräte ab.

Durch auditive und instrumentelle Tests läßt sich ein sehr genaues Bild eines Freisprechers zeichnen. Sicher ist zumindest, daß implementierte technische Parameter von unterschiedlicher Wichtigkeit sind. Herauszuheben ist hier insbesondere die Gegensprechmöglichkeit, die entscheidend die Natürlichkeit des Gespräches bestimmt /1/. Aus diesem Grund wurden auditive Testmethoden entwickelt, um die Gegensprechsituation gezielt zu erfassen /2/. Im folgenden werden einige Ergebnisse von Konversations- und Gegensprechtests sowie instrumentellen Messungen diskutiert.

• Untersuchung verschiedener Mikrofon – Lautsprecherpositionen im Fahrzeug [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  F. Kettler, H.W. Gierlich and W. Krebber
[A]

In den kommenden Jahren ist nicht zuletzt durch eine zu erwartende veränderte Gesetzeslage der vermehrte Einsatz von Freisprecheinrichtungen im Fahrzeug bei mobiler Kommunikation zu erwarten. Um eine gerade unter Störgeräuscheinfluß optimale Empfindlichkeit des Freisprecher auf die Sprache des lokalen Sprechers zu gewährleisten, ist die Mikrofonposition im Fahrzeug kritisch (geometrischer Abstand zum Sprecher, Richtcharakteristik, Reflexionen in Fahrzeugkabine etc.). Die relative Position zum Lautsprecher ist für die Echocharakteristik relevant. Verschiedene Einbauorte eines Mikrofons (Armaturenbrett, A-Säule, Sonnenblende, Innenspiegel u.a.) und des Freisprecherlautsprechers im Fahrzeug und deren Einfluß auf die Sprachübertragung wurden in einem Fahrsimulator untersucht. Um reproduzierbare Meßbedingungen zu garantieren wurde der Fahrer hierbei durch ein Kunstkopfmeßsystem, ausgestattet mit künstlichem Mund substituiert.

• Sound-Design Verifikation mittels Sound Simulation Vehicle [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  R. Heinrichs and W. Krebber
[A]

Im Rahmen eines immer intensiver genutzten Sound Quality Engineering Prozesses wird in der Automobilbranche mittlerweile ein effizienter und kostengünstiger Verifikationsprozess gefordert. Innerhalb einer bestimmten Prototypenphase sollte es demnach möglich sein, einen neu designten Sound problemlos in ein reales Fahrzeuges implementieren zu können. In der Vergangenheit wurden hierzu erhebliche Anstrengungen am Fahrzeug selber vorgenommen, will heißen, der physikalisch-mechanische Aufbau des Fahrzeugs mußte entsprechend aufwendig und damit zeit- und kostenintensiv modifiziert werden. Auf gegebenenfalls notwendige Änderungen im Sound-Design konnte innerhalb dieses Szenarios meißt nicht schnell genug reagiert werden. Intention des geforderten Verifikationswerkzeuges ist es die Interaktion des neu entwickelten Sound-Designs, beispielseise mit dem visuellen Design, dem Performance Feel und nicht zuletzt mit dem Image der Marke selber zu untersuchen. Innerhalb dieses Beitrags wird ein entsprechendes Verifikationstool, das Sound Simulation Vehicle (2SV), mit seinen Möglichkeiten und Grenzen vorgestellt.

• Neue Methoden für die individuelle Bestimmung der Schalldosis – Das DOSE Projekt [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  W. Krebber, A. Bronkhorst, P. Giua and T. Fedtke
[A]

Die individuelle Lärmbelastung im Alltag kann am besten mit einem Personenschallexposimeter (''Schalldosimeter'') bestimmt werden. Die zur Zeit gebräuchlichen Geräte messen den Schalldruck in der Regel auf der Schulter. Sowohl für die Schädigung des Gehörs als auch für die subjektiv empfundene Lästigkeit von Geräuschszenarien ist jedoch der Schalldruck im Gehörgang entscheidend. Im europäischen Verbundforschungsprojekt D.O.S.E. wird zur Zeit ein portables Schalldosimeter entwickelt, das basierend auf der binauralen Messung im Ohr eine Reihe von Effekten individuell berücksichtigt: (a) Einfluß des Körpers auf das Schallfeld im Ohr, (b) Richtungsabhängigkeit der Schallereignisse (insbesondere bei Impulsgeräuschen kann die Messung auf der Schulter zu erheblich abweichenden Ergebnissen führen), (c) Abschirmung des Ohren durch Kopfhörer oder Gehörschützer, (d) Signifikante Erhöhung der Schalldosis durch Kopfhörerwiedergabe, (e) Reduktion des für die Lästigkeit irrelevanten Beitrags durch die eigene Stimme. In Ergänzung zu den in der IEC 1252 spezifizierten Meßgrößen werden weitere (programmierbare) Parameter verfügbar sein, insbesondere für die Bewertung von Impulsgeräuschen. Das Projekt wird gefördert im EU Programm Standards, Measurement and Testing (SMT).

• Lärmbelästigung durch Straßenverkehr – (k)ein Sound Quality Thema? [DAGA 2002 (Bochum)]
  W. Krebber, K. Genuit and R. Sottek
[A]

Obwohl die Belästigung durch Verkehrslärm in weiten Teilen der Welt erhebliche Auswirkungen auf das Wohlbefinden der Bevölkerung hat, spielen Sound Quality Ansätze für die Bewertung der Schallemission bislang eine untergeordnete Rolle. Die eingeführten Verfahren berechnen lediglich den A-bewerteten Schalldruckpegel unter standardisierten Vorbeifahrtbedingungen (ISO 362), der jedoch in keiner Weise der komplexen Beschallungssituation z.B. in einer Innenstadtstraße gerecht wird. Das europäische Forschungsprojekt SVEN (Sound Quality of Vehicle Exterior Noise, G6RD-CT-1999-00113) verfolgt daher neue Ansätze zur Untersuchung solcher Soundscapes. Dazu wurde zunächst eine Geräuschdatenbank aus Verkehrsgeräuschen in verschiedenen Straßen und Vorbeifahrtaufnahmen einzelner Fahrzeuge zusammengestellt. Diese bildet die Basis für die subjektive Evaluierung. Neue Sets semantischer Differentiale wurden für die Beschreibung von Verkehrsgeräuschen und Einzelvorbeifahrten entwickelt. Darüber hinaus konnten physiologische Auswirkungen von Verkehrsgeräuschen nachgewiesen werden. Signifikante Unterschiede ergeben sich für unterschiedliche verkehrstechnische und architektonische Gestaltung der Straßen. Aus der Sicht von Fahrzeugherstellern und Zulieferern ist dagegen die Frage interessant, auf welche Weise die einzelnen Fahrzeugkomponenten die dominanten Elemente des Soundscapes beeinflussen. Ein Verfahren zur Synthese von Vorbeifahrtgeräuschen aus den einzelnen Komponenten ist in weiteren Beiträgen [1], [2] beschrieben. Die Auswirkungen auf die Soundscapes in Städten werden diskutiert. [1] Roland Sottek, Winfried Krebber, Klaus Genuit: Simulation von Fahrzeugaußengeräuschen. DAGA 2001 [2] Roland Sottek, Winfried Krebber, Klaus Genuit: Simulation des Straßenverkehrsgeräusches in Innenstadtstraßen. DAGA 2002

• Simulation des Straßenverkehrsgeräusches in Innenstadtstraßen [DAGA 2002 (Bochum)]
  R. Sottek, W. Krebber and K. Genuit
[A]

Das Verkehrsgeräusch in einer typischen Innenstadtstraße stellt ein komplexes auditorisches Szenario dar. Will man die Sound-Quality-Aspekte dieses Geräuschszenarios untersuchen, reichen die eingeführten Verfahren zur Messung von Vorbeifahrtgeräuschen nach ISO 362 bei weitem nicht aus. Im Rahmen des europäischen Forschungsprojektes SVEN (Sound Quality of Vehicle Exterior Noise, G6RD-CT-1999-00113) werden daher neue Ansätze verfolgt. Ein wichtiges Element ist dabei die Synthese von Vorbeifahrtgeräuschen aus den einzelnen Komponenten (Motor, Reifen, Abgasanlage, etc.). Ein mögliches Konzept einer solchen Synthese wurde bereits auf der DAGA 2001 vorgestellt: Aus den Nahfeldaufnahmen an den einzelnen Komponenten wird eine virtuelle Umgebung um einen virtuellen Hörer am Straßenrand aufgebaut. Die Simulation erlaubt die Untersuchung verschiedener Fragestellungen: Welche Schallquellen am Fahrzeug bestimmen in welcher Fahrsituation die Geräuschqualität? Welchen Einfluss hat die verkehrstechnische und architektonische Gestaltung der Straße? Wie summieren sich die Beiträge der einzelnen Fahrzeuge zu einem Gesamtszenario? Das in SVEN entwickelte Verfahren wird anhand von Beispielen vorgestellt, Möglichkeiten und Grenzen werden diskutiert.

• Was bestimmt die Qualität des Fahrzeugaußengeräusches? [DAGA 2003 (Aachen)]
  W. Krebber, K. Genuit and R. Sottek
[A]

Im letzten Jahr wurde bereits das europäische Forschungspro-jekt SVEN (Sound Quality of Vehicle Exterior Noise, G6RD-CT-1999-00113) vorgestellt [1]. Dessen Ziel ist die Entwick-lung neuer Methoden zur Bewertung des Außengeräusches von einzelnen Fahrzeugen sowie - in der Summe - des resultieren-den Straßenverkehrslärms. Basierend auf subjektiver Evaluie-rung sowie Messungen physiologischer Reaktionen wurden objektive Deskriptoren entwickelt. Im Vergleich zur üblichen Bestimmung des A-bewerteten Schalldruckpegels unter stan-dardisierten Vorbeifahrtbedingungen (ISO 362) lassen sich damit detailliertere und umfassendere Aussagen über die ''Sound Quality'' des Außengeräusches gewinnen. In [2] wird bereits die Frage behandelt, auf welche Weise die einzelnen Fahrzeugkomponenten die dominanten Elemente des Außenge-räusches beeinflussen. Das bereits vorgestellte Verfahren zur Synthese von Vorbeifahrtgeräuschen aus den einzelnen Kom-ponenten wurde inzwischen anhand modifizierter Fahrzeuge überprüft. Die Ergebnisse und ihre Auswirkungen auf die Zu-kunft des Fahrzeugaußengeräusches werden vorgestellt und diskutiert. [1] Winfried Krebber, Klaus Genuit und Roland Sottek. Lärm-belästigung durch Straßen-verkehr - (k)ein Sound Quality Thema? DAGA 2002 in Bochum. [2] Roland Sottek, Winfried Krebber, Klaus Genuit. Simulation des Straßenverkehrs-geräusches in Innenstadtstraßen. DAGA 2002 in Bochum.

Krebs, W.

• Spektrale dreidimensionale Richtcharakteristiken für Flächenflugzeuge [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  G. Thomann and W. Krebs
[A]

Die Empa führte in Zürich akustische Messungen am realen Flugbetrieb durch. Das Ziel dieser Messungen war der Ausbau und die Erneuerung des akustischen Quellendatensatzes von Flula2. Das in Flula2 implementierte Quellenmodell ist bezüglich Richtwirkung nur vom Abstrahlwinkel abhängig. Es ist in Flugrichtung rotationssymmetrisch und kennt keine azimuthale Richtwirkung. Die azimuthale Richtwirkung wurde für Helikopter in einem Pilotprojekt Ende der 90er Jahre bestimmt. Dort wird ein dreidimensionales Quellenmodell auf der Basis von Kugelflächenfunktionen verwendet. Die Richtwirkung wird dabei mittels zweier Winkel beschrieben, separat für die Terzbandspektren von 25 bis 5000 Hz. Dieses Modell soll nun auch für Flächenflugzeuge angewendet werden. Die Untersuchung soll dabei die Machbarkeit von dreidimensionalen Richtcharakteristiken für Flächenflugzeuge nachweisen, die Unterschiede zur Rotationssymmetrie sowie den Einfluss der Lage und der Art des Triebwerks aufs Abstrahlverhalten aufzeigen. Die Auswertung der Messungen zeigt eine deutliche azimuthale Richtwirkung auch bei Flächenflugzeugen. Je nach Flugzeugtyp werden seitlich zum Rumpf Abweichungen bis zu vier Dezibel gefunden im Vergleich zur Schallabstrahlung direkt unterhalb des Flugzeugs. Für Flugzeuge mit den Triebwerken am Heck besteht eine befriedigende Übereinstimmung mit den Korrekturen für den Installationseffekt gemäss ECAC Doc29R im Gegensatz zu Flugzeugen, wo die Triebwerke unter den Flügeln montiert sind. Die im dreidimensionalen Modell gefundene Richtwirkung unterscheidet sich jedoch auch stark bei Flugzeugen mit identischen Triebwerkskonstellationen. So ist die seitliche Richtwirkung der A310 300 vergleichbar mit den Korrekturen für den Installationseffekt für Flugzeuge mit heckmontierten Triebwerken, wohingegen die A320 einen deutlichen Anstieg der seitlichen Schallabstrahlung bei rund 30 Grad zeigt.

• SANCTE: Eine standardisierte Testumgebung zur Überprüfung von Fluglärmberechnungsprogrammen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  W. Krebs, E. Lobsiger and M. Balmer
[A]

Die Ermittlung der Lärmbelastung durch Fluglärm erfolgt vorwiegend mit Hilfe entsprechender Berechnungsverfahren. Wegen den weitreichenden rechtlichen und wirtschaftlichen Folgen der darauf basierenden raumplanerischen Entscheide werden hohe Anforderungen an die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der hierzu verwendeten Berechnungsprogramme gestellt. Da sich die heute im Gebrauch befindenden Programme sowohl bezüglich der verwendeten Inputdaten wie auch bezüglich der Rechenmethoden und Datenformate stark unterscheiden, ist es sehr schwierig, die Gleichwertigkeit verschiedener Programme zu beurteilen. Um die Vergleichbarkeit unterschiedlicher Fluglärmberechnungsprogramme zu erleichtern hat das BUWAL die Entwicklung einer Testumgebung in Auftrag gegeben, mit deren Hilfe ein systematischer Vergleich verschiedener Verfahren erleichtert werden soll. Mit Hilfe der Testumgebung 'Swiss Aircraft Noise Calculation Test Environment' (SANCTE) sollen unterschiedliche Verfahren und Programme zur Ermittlung von Fluglärmbelastungen in einer standardisierten Art überprüft und beurteilt werden können. Hierzu werden in mehreren Datensätzen alle für die Berechnung von Fluglärmbelastungen erforderlichen Informationen bereitgestellt, um eindeutige und vergleichbare Berechnungen durchzuführen. SANCTE soll für verschiedene Implementationen von Fluglärmberechnungsprogrammen anwendbar sein. Die Daten werden deshalb so definiert, dass sie mit vertretbarem informatischem Aufwand in die spezifischen Formate der zu testenden Programme umgewandelt werden können. Neben der Bereitstellung von standardisierten Inputdaten werden in SANCTE auch Kennwerte zu den für eine eindeutige Berechnung massgebenden Randbedingungen vorgegeben. Zur Erleichterung der Vergleichbarkeit unterschiedlicher Berechnungen werden zudem Minimalanforderungen an die Ausgabeformate der Berechnungsresultate festgelegt.

• Empfehlung für Fluglärmberechnungsverfahren unter Beachtung der Methodenfreiheit: Initiierung einer standardisierten Testumgebung (SANCTE) [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Balmer, H. Bögli, F. Abbühl, D. Hiltbrunner and W. Krebs
[A]

Fluglärmimmissionen werden gemäss schweizerischer Lärmschutz-Verordnung (LSV) grundsätzlich rechnerisch ermittelt. Dies schliesst eine Ermittlung via Messungen zwar nicht vollkommen aus, dennoch kommt der Berechnung ein grosser Stellenwert zu. Die LSV schreibt denn auch vor, dass die Berechnungen nach dem anerkannten Stand der Technik durchzuführen sind und übergibt dem Bundesamt für Umwelt BAFU (vor 1.1.2006: Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft BUWAL)die Aufgabe, geeignete Berechnungsverfahren zu empfehlen. Zur Ausarbeitung einer entsprechenden Empfehlung wurde eine Arbeitsgruppe eingesetzt. Darin sind die wichtigsten involvierten Bundesstellen vertreten, sowie Entwickler und Nutzer von Fluglärmberechnungsprogram-men.

Die Arbeitsgruppe geht von folgender Ausgangslage aus: Berechnungen werden heute mit den beiden Programmen FLULA der EMPA sowie dem IMMPAC durchgeführt, einer unab-hängigen Entwicklung des Physikers E. Lobsiger. Keines von beiden gilt als schweizeri-sches Referenzprogramm.

U. a. werden folgende Zielsetzungen für die Empfehlung angestrebt: Unter Beachtung der Methodenfreiheit soll kein Referenzverfahren festgelegt werden. Aus Gründen der Voll-zugskontinuität sollen die beiden Programme FLULA und IMMPAC Eingang in die Empfeh-lung finden. Darüber hinaus sollen nach gängigen Normen erstellte Verfahren aufgenommen werden. Damit soll die Möglichkeit Fluglärmimmissionen zu berechnen, nicht von staatlicher Seite auf zwei Bü-ros begrenzt werden. Um die Gleichwertigkeit verschiedener Verfahren bzw. Programme in Bezug auf rechtlich relevante Ergebnisse sicher zu stellen, sollen verschiedene Instrumente zur Verfügung gestellt werden. Eines davon ist eine standardisierte Testumgebung (SANCTE). Siehe Beitrag ''SANCTE: Eine standardisierte Testumgebung zur Überprüfung von Flug-lärmberechnungsprogrammen'' von W. Krebs et al.

• Standardisierte akustische Quellendaten für Fluglärmberechnungen (SAND) [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  W. Krebs, M. Balmer and E. Lobsiger
[A]

Die Ergebnisse von Fluglärmberechnungen, welche mit unterschiedlichen Programmen durchgeführt wurden, weichen oft markant voneinander ab. Den grössten Einfluss auf die resultierende Belastung haben dabei die den einzelnen Flugzeugtypen zugeordneten akustischen Quellendaten. Die von Berechnungsprogrammen verwendeten Quellendaten sind jedoch meistens programmspezifisch und können wegen den unterschiedlichen Datenstrukturen nicht ohne Weiteres miteinander verglichen oder gar von anderen Programmen verwendet werden. Um sicher zu stellen, dass Fluglärmberechnungen, welche mit unterschiedlichen Rechenverfahren durchgeführt werden, gleichwertige Ergebnisse liefern, hat das Bundesamt für Umwelt BAFU die Entwicklung eines zentralen, nicht programmspezifischen Datensatzes in Auftrag gegeben (Siehe Beitrag von M.Balmer et al., SAND: Empfehlung Fluglärmberechnungsverfahren). Mit dem neu entwickelten Quellendatensatz SAND (Swiss Aircraft Noise Database) werden die für Fluglärmberechnungen relevanten akustischen Kennzahlen in einer allgemeinen, maschinenlesbaren Form bereitgestellt. Der Datensatz wurde unabhängig von real existierenden Berechnungsprogrammen entwickelt und enthält alle für eine Fluglärmberechnung erforderlichen akustischen Kennzahlen. In der bereitgestellten Form können die Daten nicht direkt mit real existierenden Rechenverfahren verwendet werden. Vielmehr sollen mit Hilfe der vorgegebenen Kennzahlen die in einzelnen Programmen eingesetzten Quellenmodelle derart modifiziert und kalibriert werden, dass mit den zum jeweiligen Rechenverfahren gehörenden Datensätzen die vorgegebenen Kennzahlen möglichst genau wiedergegeben werden. Die Struktur und Darstellungsform der Quellendaten werden vorgestellt und es werden einzelne Beispiele präsentiert.

• Swiss Aircraft Noise Database (SAND) als Teil der Empfehlung für Fluglärmberechnungsverfahren [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Balmer, F. Abbühl, D. Hiltbrunner and W. Krebs
[A]

Fluglärmimmissionen werden gemäss schweizerischer Lärmschutz-Verordnung (LSV) grundsätzlich rechnerisch ermittelt. Dies schliesst eine Ermittlung via Messungen zwar nicht vollkommen aus, dennoch kommt der Berechnung ein grosser Stellenwert zu. Die LSV übergibt dem Bundesamt für Umwelt BAFU die Aufgabe, geeignete Berechnungsverfahren zu empfehlen. Die Arbeitsgruppe zur Ausarbeitung einer entsprechenden Empfehlung geht von folgender Ausgangslage aus: Berechnungen werden heute mit den beiden Programmen FLULA der EMPA sowie dem IMMPAC durchgeführt, einer unabhängigen Entwicklung des Physikers E. Lobsiger. Keines von beiden gilt als schweizerisches Referenzprogramm. U. a. werden folgende Zielsetzungen für die Empfehlung angestrebt: Unter Beachtung der Methodenfreiheit soll kein Referenzverfahren festgelegt werden. Aus Gründen der Vollzugskontinuität sollen die beiden Programme FLULA und IMMPAC Eingang in die Empfehlung finden. Darüber hinaus sollen genormte Verfahren aufgenommen werden. Damit soll die Möglichkeit Fluglärmimmissionen zu berechnen, nicht von staatlicher Seite auf zwei Büros begrenzt werden. Um die Gleichwertigkeit verschiedener Verfahren bzw. Programme in Bezug auf rechtlich relevante Ergebnisse sicher zu stellen, wurden mit der standardisierten Testumgebung SANCTE verschiedene Programme miteinander verglichen. Die Bereitstellung von standardisierten akustischen Quellendaten Swiss Aircraft Noise Database SAND als zwingend notwendiger Teil der Empfehlung für Fluglärmberechnungsverfahren ergab sich als ein Fazit aus diesen Vergleichsrechnungen (1). Siehe Beitrag von W. Krebs et al.

_____

(1)Siehe DAGA-Beitrag ''Standardisierte Quellendaten für Fluglärmberechnungen (SAND)'' von W. Krebs et al.

Kreft, K.

• Evaluierung der Erkennungssicherheit von sprachbedienten Systemen in Kraftfahrzeugen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Herrenkind, G. Klasmeyer and K. Kreft
[A]

Die Integration von sprachbedienten Systemen in Kraftfahrzeuge ist ein vielschichtiger Prozess, an dem in der Regel mehrere Partner beteiligt sind. Der Lieferant für das sprachbediente System ist häufig nicht identisch mit dem Entwickler des Spracherkenners. Die Verantwortung für eine erfolgreiche Integration in die spezifische Fahrzeugumgebung fällt damit dem Systemlieferanten zu. Für den Fahrzeughersteller als Auftraggeber des Systemlieferanten besteht die Notwendigkeit, die Qualität der Systeme im jeweiligen Zielfahrzeug im Interesse einer maximalen Kundenzufriedenheit zu verifizieren. Dazu gehört unter anderem die Bewertung der Erkennungssicherheit der Sprachbedienung unter realen Bedingungen, d.h. mit verschiedenen Sprechern in den unterschiedlichen Sprachen und ihren typischen Dialekten, bei verschiedenen Fahrbedingungen, etc. Bei dieser Bewertung der Qualität wird die zunehmende Komplexität der Systeme mit stark ansteigendem Vokabular zu einem immer größer werdenden Problem, da der Testaufwand personell und zeitlich exponentiell ansteigt. Durch die Verkürzung der Entwicklungszyklen und zunehmenden Kostendruck bei den Automobilherstellern wird die Situation weiter verschärft. Dieser Vortrag soll eine effiziente Methode zur Bewertung der Erkennungssicherheit von sprachbedienten Systemen im Fahrzeug aufzeigen. Im Vordergrund steht dabei die Verwendung von fahrzeugunabhängigen und trotzdem realistischen Sprachproben und Fahrgeräuschprofilen aus Datenbanken, die anforderungsspezifische Zusammenstellung von Testsets, sowie ein weitgehend automatisierter Testablauf unter reproduzierbaren Laborbedingungen.

• Evaluierung der Sprachübertragungsqualität von Freisprechern in Kraftfahrzeugen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  G. Klasmeyer, M. Herrenkind and K. Kreft
[A]

Die Integration von Freisprechern in Kraftfahrzeuge ist ein vielschichtiger Prozess, an dem in der Regel mehrere Partner beteiligt sind. Um den jeweiligen Entwicklungsstand hinsichtlich der Sprachübertragungsqualität zur internen Dokumentation bzw. zur vergleichenden Bewertung umfassend beschreiben zu können, werden aussagekräftige und zuverlässig reproduzierbare Gütemaße benötigt. In einer VDA Spezifikation wurde die Einhaltung hauptsächlich physikalisch motivierter Parameter als notwendige Voraussetzung für eine angemessene Sprachübertragungsqualität definiert. Die Erfahrung hat aber gezeigt, dass die Einhaltung dieser Grenzwerte nicht hinreichend ist, um eine vollständige Kundenzufriedenheit zu gewährleisten. Aus Kundensicht ergeben sich folgende Anforderungen bei der Beurteilung eines Freisprechers:

1. Sprachverständlichkeit hat höchste Priorität

2. Natürlichkeit des Stimmklangs bei vertrauten Personen soll erhalten bleiben

3. Vokaler Ausdruck (Sprecherintentionen, Emotionen, etc.) soll erhalten bleiben

4. Unterdrückung von Hintergrundgeräuschen muss im Verhältnis zur Lästigkeit akustischer Artefakte erwogen werden

Im Rahmen dieses Vortrages soll ein Weg aufgezeigt werden, wie diese aus Kundensicht wichtigen Merkmale effektiv und reproduzierbar bestimmt werden können. Dazu wird versucht, die Vorteile von klassischen Konversationstests mit Listen-Only-Tests und instrumentellen Verfahren unter reproduzierbaren Laborbedingungen zusammenzuführen.

Krefting, D.

• Systematische Untersuchung der Einzelblasen-Sonolumineszenz mit Zwei-Frequenz-Anregung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  R. Mettin, D. Krefting and W. Lauterborn
[A]

Die Lichtemission von sonolumineszierenden Einzelblasen, getrieben durch eine Grundmode bei 25 kHz und der ersten Harmonischen bei 50 kHz, wurde systematisch in Abhaengigkeit von Amplituden und relativer Phase der Anregung untersucht. Vergleichsrechnungen mit Beruecksichtigung eines veraenderlichen Diffusionsgleichgewichts der Blasengroesse liefern gute Uebereinstimmung mit den Messungen und bestaetigen indirekt die ''Argon-Hypothese'' fuer Einzelblasen-Sonolumineszenz.

• Translationsdynamik levitierter Einzelblasen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  D. Krefting, R. Mettin and W. Lauterborn
[A]

Akustische Kavitationsblasenfelder sind komplexe Mehrphasensysteme, die Ph''anomene raum-zeitlicher Strukturbildung aufweisen. Ein Kavitationsblasenfeld besteht aus etwa $10^ 3$ bis $10^ 4$ beobachtbaren Blasen mit Ruheradien von typischerweise 5 bis 10 $mu$m. Dieses r''aumlich ausgedehnte System von im Schallfeld miteinander wechselwirkenden Blasen besitzt die F''ahigkeit zur Selbstorganisation. Charakteristisch sind die inhomogene Verteilung der Blasen in dendritischen oder filamentartigen Ver''astelungen (sog. streamer) sowie die Anordnung der Blasen in Clustern. Kavitationsph''anomene sind in vielen technologischen und verfahrenstechnischen Anwendungen von zentraler Bedeutung (Sonochemie, Ultraschallreinigung etc.). Daher ist das Verst''andnis der nichtlinearen dynamischen Eigenschaften von Kavitationsblasenfeldern von gro''sem wissenschaftlichem und technischem Interesse. Um die raum-zeiliche Dynamik eines akustischen Kavitationsblasenfeldes zu untersuchen, wurde das Verfahren der dreidimensionalen Particle Tracking Velocimetry (3D-PTV) mit einer Bildrate von 2.25 kHz angewandt. Das Messverfahren erlaubt die r''aumliche Rekonstruktion der Trajektorien einzelner Blasen und ermoeglicht daher die experimentelle Charakterisierung der Blasen-Blasen-Wechselwirkung. Von besonderem Interesse sind hierbei Kollision- und Fragmentationsprozesse in dem Blasenfeld.

• Untersuchung akustischer Kavitationsblasenfeder mit 3D-PTV [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  S. Luther, D. Krefting and W. Lauterborn
[A]

Die raeumliche Bewegung von Einzelblasen in akustischen Fallen kann durch verschiedene Mechanismen verursacht werden. Oberflaecheninstabilitaeten fuehren zur Abspaltung von Mikroblasen, die mit ploetzlichen Lageaenderungen einhergehen. Ebenso kann durch Variation des Schallfeldes die Gleichgewichtslage der Blase moduliert werden. Diese Phaenomene werden mit Hochgeschwindigkeits-Kinematografie untersucht und theoretisch beschrieben.

• Stereoskopische Hochgeschwindigkeitsaufnahmen von Kaviationsblasenstrukturen [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Appel, D. Krefting, R. Mettin and W. Lauterborn
[A]

Bei starker Beschallung von Flüssigkeiten treten Kavitationsblasen auf, die sich in der Regel in verästelten Strukturen (Streamern) anordnen. Mit Hochgeschwindigkeitskameras in stereoskopischem Aufbau werden verschiedene solche Blasenmuster untersucht und dreidimensional dargestellt. Da es sich um dynamische Strukturen handelt, in denen sich die Blasen schnell bewegen, können einzelne Blasenbahnen identifiziert und verfolgt werden. Blasengeschwindigkeiten und -dichten sowie Ausgangsdaten für eine detaillierte Modellierung werden bestimmt.

• Kräfte in akustischen Kavitationsfeldern [DAGA 2002 (Bochum)]
  D. Krefting, R. Mettin and W. Lauterborn
[A]

In akustischen Kavitationsfeldern, wie sie z.B. in der Ultraschallreinigung verwendet werden, bilden die entstehenden Blasen komplexe raumzeitliche Strukturen. Die Dynamik der Blasen ist im Wesentlichen durch die Wechselwirkung mit dem Schallfeld des akustischen Resonators (1.Bjerkneskraft) und dem anderer Blasen (2.Bjerkneskraft) bestimmt. Bei der Translation treten zusätzliche Reibungskräfte auf, die von der Stokes'schen Formel abweichen können. Zum einen führt die Blase Radialschwinungen aus, die bei hohen Schallamplituden stark nichtlinear werden. Zum anderen können durch angelagerte Partikel an der Blasenoberfläche die hydrodynamischen Randbedingungen modifiziert werden (Mitnahmebedingung). Mit Hochgeschwindigkeits-Kinematografie wird die Dynamik von Einzelblasen experimentell bestimmt und mit den theoretischen Vorhersagen verglichen.

• Akustische und räumliche Strukturbildung in Ultraschall-Kavitationsfeldern [DAGA 2003 (Aachen)]
  D. Krefting, R. Mettin, U. Parlitz and W. Lauterborn
[A]

Blasen in akustischen Kavitationsfeldern, wie sie z.B. in der Ultraschallreinigung Anwendung finden, werden zu stark nichtlinearen Radialschwingungen angeregt. Die Schallemissionen dieser Radialschwingungen führen zu wesentlichen Modifikationen des akustischen Spektrums im Kavitationsfeld. Neben dem Auftreten von höheren Harmonischen der über die Schallwandler eingestrahlten Frequenz kann auch das Anschwingen von subharmonischen Frequenzen und ein hoher Rauschanteil beobachtet werden. Der Frequenzanteil unterhalb der Betriebsfrequenz ragt in den hörbaren Frequenzbereich hinein und stellt in der Anwendung eine beachtliche Lärmquelle dar. In Ultraschallreinigungbädern entstehen akustische Stehwellenfelder. Darin bilden die Blasen komplexe raumzeitliche Strukturen. Bei diesem Selbstorganisationsprozess kann sich das Schwingungsverhalten der beteiligten Blasen sehr stark verändern. Die Blasenstrukturen und die Schallemissionen werden simultan aufgezeichnet. Das Auftreten charakteristischer Frequenzanteile im Spektrum kann so mit der Entstehung bestimmter räumlicher Blasenverteilungen in Zusammenhang gebracht werden. Auch an Grenzflächen kann die Bildung solcher kollektiv schwingender Blasenstrukturen beobachtet werden. Dieses Phänomen kann für das Verständnis von kavitationsbedingten Reinigungs- und Erosionsprozessen von großem Interesse sein.

• Versuch einer Energiebilanz für ein Ultraschallbad unter Berücksichtigung ultraschallinduzierter Kavitation in Wasser [DAGA 2003 (Aachen)]
  R. Sobotta, C. Jung, P. Koch, D. Krefting, W. Lauterborn and R. Mettin
[A]

Es ist bekannt, dass Hersteller von Ultraschallgeräten (US-Geräten) ihre US-Wannen kleineren Füllvolumens (1-10 Liter) mit wesentlich höheren volumenbezogenen US-Leistungsdichten ausgedrückt in Watt/Liter ausstatten als US-Wannen mit großem Füllvolumen. Diese volumenbezogene US-Leistungsdichte wird auch - in Übereinstimmung mit der Erfahrung aus der Reinigungspraxis - als wichtiger US-Geräteparameter beworben. Folgende volumen- und zeitbezogenen Energieverbrauchsmechanismen der in ein befülltes US-Bad eingebrachten US-Energie werden anhand von Modellrechnungen diskutiert: - Entstehung und Wachstum sowie - Vernichtung (Stoßwellen, Implosion) von Blasen, - Schwingungen von Blasen, - Andere Dämpfungsmechanismen. Der Umwandlungsgrad von in das US-Bad eingebrachter US-Leistung in reinigungswirksame Kavitation (L. D. Rozenberg, 1970) wird diskutiert. Die Messergebnisse für - den relativen Schalldruckpegel der Subharmonischen und - den Pegel der anregenden US-Frequenz in Abhängigkeit von der eingebrachten US-Leistung werden vorgestellt. Der Anteil der über US-Wandler eingebrachten US-Wirkleistung wird mittels kaloriemetrischer Messung bestimmt. Diese Ergebnisse werden in die Diskussion einer volumenbezogenen US-Leistungsdichte als möglichem US-Geräteparameter einbezogen.

• On the Classification of Cavitation Bubble Structures
  R. Mettin, D. Krefting, T. Tervo, P. Koch and W. Lauterborn
[A]

It has recently been recognized that the appearance of acoustic cavitation can be classified into several prototypes of bubble structures. We report on new results and characterization of such structures. Experimental methods comprise high-speed cinematography and recording of acoustic emissions. Properties of different bubble patterns are discussed, in particular with respect to ultrasonic cleaning and surface erosion. Furthermore, the controllability of bubble structures by external means is investigated.

• Interaction of Bubble Clouds and Solid Objects [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  T. Tervo, R. Mettin, D. Krefting and W. Lauterborn
[A]

We present high-speed observations of acoustic cavitation bubbles near and on solid objects submerged in the liquid. The dynamics of various bubble structures are revealed in the presence of the boundaries, and the effect on surface cleaning is investigated. Bubble sizes and density statistics are obtained from the recordings. It is known that cleaning and erosion effects are mainly caused by bubbles in direct neighborhood of or in contact with the object. The number of such active bubbles is estimated.

Kreitmeier, L.

• Einsatz numerischer Verfahren bei der Berechnung der nichtlinearen Eigenschaften von elektrodynamischen Lautsprechern [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Rausch, M. Kaltenbacher, L. Kreitmeier, G. Krump, H. Landes, R. Lerch and R. Simkovics
[A]

Es wird ein Verfahren zur numerischen Berechnung der nichtlinearen Eigenschaften von magneto-mechanischen Wandlern vorgestellt. Die an der Wandlung bzw. Abstrahlung beteiligten elektromagnetischen, mechanischen und akustischen Felder samt ihren Kopplungen werden durch Anwendung einer Finite-Elemente-Methode (FEM) simuliert. Im weiteren werden die magnetischen Nichtlinearitäten aufgrund örtlicher Magnetfeldinhomogenitäten sowie die mechanischen Nichtlinearitäten infolge großer Verformungen und nichtlinearer Materialeigenschaften berücksichtigt. Dieses Verfahren wird eingesetzt, um elektrodynamische Lautsprecher inklusive ihrer akustischen Abstrahlung mit hoher Genauigkeit zu berechnen. Im Rahmen der Computersimulationen werden zunächst die nichtlinearen Kraft-Weg-Kennlinien der Membranaufhängungen durch einen Vergleich mit der Messung verifiziert. In einem zweiten Computermodell wird das Magnetfeld des Permanentmagneten mit allen Streueinflüssen modelliert. Weiterhin werden die von den Spulenströmen hervorgerufenen elektromagnetischen Lorentzkräfte samt der daraus resultierenden Membranauslenkungen sowie der Schalldruck in der Umgebung der Membran in einem Rechenschritt rechnerisch erfaßt. Durch einen Vergleich von berechneten und gemessenen Membranauslenkungen und Druckverteilungen wurden die Algorithmen verifiziert. Die Effizienz der computerunterstützten Entwicklung von elektrodynamischen Lautsprechern wird an einem praktischen Anwendungsbeispiel, der Untersuchung der sog. Jump-out Auslenkung, unter Beweis gestellt. Durch Anwendung dieses Verfahrens läßt sich eine Parameteroptimierung von elektrodynamischen Lautsprechern bei einer minimalen Prototypenanzahl erreichen, wodurch sowohl die Entwicklungszeit als auch die Entwicklungskosten reduziert werden. Im Zuge weiterer Arbeiten soll das CAD-System zu einem vollständigen CAE-Arbeitplatz für das computerunterstützte Design von elektrodynamischen Lautsprechern ausgebaut werden.

• Numerische Analyse und Computeroptimierung von elektrodynamischen Lautsprechern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  M. Rausch, M. Kaltenbacher, L. Kreitmeier, G. Krump, H. Landes and R. Lerch
[A]

In dieser Arbeit wird die Anwendbarkeit eines numerischen Verfahrens für die computerunterstützte Entwicklung von elektrodynamischen Lautsprechern unter Beweis gestellt. Die partiellen Differentialgleichungen, welche das magnetische, mechanische und akustische Feld samt den Kopplungen beschreiben, werden mit Hilfe einer Finiten-Elemente-Methode (FEM) gelöst. Im weiteren werden die magnetischen Nichtlinearitäten aufgrund örtlicher Magnetfeldinhomogenitäten durch Anwendung einer sog. Moving Material Methode sowie die mechanischen Nichtlinearitäten infolge großer Verformungen und nichtlinearer Materialeigenschaften berücksichtigt. Für eine benutzerfreundliche computerunterstützte Entwicklung wurde das Software-System zu einem vollständigen CAE-Arbeitsplatz für elektrodynamische Lautsprecher ausgebaut. Dieses System beinhaltet Module für das Pre- und Post-Processing sowie Module für die automatische Parameteroptimierung. Im Rahmen der Computersimulationen werden zunächst die nichtlinearen Kraft-Weg-Kennlinien der Membranaufhängungen durch einen Vergleich mit der Messung verifiziert. In einem zweiten Computermodell werden die von den Spulenströmen hervorgerufenen elektromagnetischen Lorentzkräfte samt der daraus resultierenden Membranauslenkungen sowie der Schalldruck in der Umgebung der Membran in einem Rechenschritt rechnerisch erfasst, wobei eine gute Übereinstimmung zwischen gemessenen und simulierten Klein- und Großsignalverläufen erzielt werden konnte. Die Effizienz der computerunterstützten Entwicklung von elektrodynamischen Lautsprechern wird anhand zweier praktischer Anwendungsbeispiele belegt. Einerseits konnten Einbrüche im Frequenzgang des Schalldruckverlaufes durch Designveränderungen an der Membranrandeinspannung eliminiert werden, andererseits werden die Einflüsse der einzelnen nichtlinearen Effekte auf das Lautsprecherverhalten erforscht und die Klirrfaktoren durch Parameteränderungen an der Membranaufhängung und am Magnetsystem reduziert. Durch Anwendung dieses Verfahrens lässt sich somit eine Parameteroptimierung von elektrodynamischen Lautsprechern bei einer minimalen Anzahl an tatsächlich aufgebauten Prototypen erreichen, wodurch sowohl die Entwicklungszeit als auch die Entwicklungskosten drastisch reduziert werden.

Kremer, M.

• Der Einsatz von Lernsoftware in der Akustik - Bestandsaufnahme und Weiterentwicklung [DAGA 2005 (München)]
  M. Kremer and D. Krahé
[A]

Die Multimediatechnik zusammen mit dem Internet bietet gerade für die Akustik hervorragende Möglichkeiten, Lerninhalte zu vermitteln. An manchen Stellen wurden sehr beeindruckende Simulationen, an anderen Stellen viel beachtete interaktive Lerneinheiten mittels Hypertext entwickelt. All diese zu begrüßenden Aktivitäten stellen aber in der Regel Insellösungen dar, denn den gesamten Bereich der Akustik in gleicher Weise abdecken zu können, überfordert die Ressourcen eines Einzelnen, zumal neben den fachlichen und didaktischen Kenntnissen auch solche aus der Informatik gefragt sind. Zum Beispiel überraschten neue Browser-Versionen in der Vergangenheit nicht selten damit, dass interaktive Funktionen lahm gelegt wurden. Kämpft der Autor mit solchen Schwierigkeiten, so hemmt die Nutzer vielfach die im weitesten Sinne sehr unterschiedliche Handhabung der Lernsoftware. Eine Vereinheitlichung in gewissem Rahmen scheint angebracht. Die angesprochenen Schwierigkeiten sind nur mit einer Bündelung der Aktivitäten und Ressourcen zu meistern: Hierfür könnte und sollte die DEGA eine organisatorische Plattform bieten.

Krenkel, L.

• Entwicklung lärmarmer Klimaanlagenrohrkomponenten [DAGA 2008 (Dresden)]
  C. Spehr, L. Krenkel and J. Delfs
[A]

Der Passagierkomfort bei Verkehrsflugzeugen hängt in entscheidender Weise vom Innenlärm ab, dessen Hauptkomponenten im Reiseflug die Geräusche der Triebwerkstrahlen, der Rumpfgrenzschichtströmung und des Klimaanlagensystems sind. Im Rahmen der Zusammenarbeit des DLR mit Airbus soll die Fähigkeit zur Auslegung leiser Klimaanlagenrohrsysteme auf der Basis numerischer Simulation entwickelt werden.

Hierzu wurde das Projekt CoSiCab (Comfort and Silent Cabin) gestartet. Ein Ziel dieses Projektes ist es, die Berechnungsmethoden für die Vorhersage von Lärmentstehungsmechanismen und Lärmminderungsmaßnahmen zu verbessern. Aufbauend auf dem DLR eigenen CAA-Code (Computational Aeroacoustics) PIANO soll die Schallleistung von Klimaanlagenrohrkomponenten in beliebigen Einbausituationen auf rechnerischem Wege quantifiziert werden. Um für den industriellen Designprozess anwendbar zu sein, darf der Rechenaufwand den einer RANS (Reynolds Averaged Navier Stokes) Strömungssimulation nicht überschreiten. Die Ergebnisse dieser Rechnung werden durch Vergleich mit Messungen im Klimaanlagenrohrprüfstand validiert.

Ein weiteres Ziel des Projektes besteht darin, Kriterien für eine lärmarme Anlagenauslegung zu entwickeln. Hierzu werden in experimentellen Studien die signifikanten Strömungsparameter für die Vorhersage des Strömungslärms an Komponenten wie Rohrblende oder Krümmer bestimmt. Durch Variation der Geometrie dieser Komponenten und Variation der Vorturbulenz bei verschiedenen Anströmgeschwindigkeiten wurden Kenngrößen wie der auftretende Druckverlust an der Blende, die Zuströmbedingungen zur Blende sowie die abgestrahlte Schallleistung ermittelt.

Kressmann, R.

• Poröse Polypropylen-Folien als elektroakustische Wandler [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  R. Kressmann, M. Fischer and H. Berger
[A]

In akustischen Sensoren und Aktoren spielen Polymere bisher als Elektret (Teflon) oder Piezoelektrikum (Polyvinylidenfluorid) eine Rolle. Ein Material mit höherem piezoelektrischen Kopplungsfaktor ist die sog. EMFi-Folie (electromechanical film), die von VTT Chemical Technology, Tampere, Finnland, vertrieben wird. Diese Folien bestehen aus Polypropylen, in das beim Herstellungsprozeß gezielt Luftblasen eingebracht werden, die beim nachfolgenden Verstrecken vergrößert werden. Entscheidend für die piezoelektrischen Eigenschaften ist auch die nachfolgende Korona-Polung. Die dabei eingefangenen Ladungen erzeugen in der Probe ein elektrisches Feld. ${rm 3 times 3, mm^ 2}$ große EMFi-Folien wurden auf Leiterplatten geklebt, kontaktiert und als akustische Sensoren und Aktoren eingesetzt. Durch eine geeignete Elektrodenstruktur auf der Leiterplatte wurde darüber hinaus ein Array aus fünf Teilelementen realisiert. Die Sensoren weisen zwischen 100 Hz und 70 kHz eine akustische Empfindlichkeit von etwa 0.5 mV/Pa auf. Der Frequenzgang der Aktoren steigt zwischen 1 und 100 kHz mit dem Quadrat der Frequenz an, da die Richtcharakteristik des Aktors immer schmaler wird. Bei den Aktoren wurde darüber hinaus eine starke zweite Harmonische gemessen. Die akustische Empfindlichkeit in einem Meter Abstand beträgt bei 100 kHz etwa 3 mPa/V. Die Messungen können durch ein Modell erklärt werden, in dem die Probe als gepolter Kondensator, der Dickenschwingungen ausführt, angenommen wird. Die überlagerte Gleichspannung entsteht durch die Koronapolung und führt zur Linearisierung des nichtlinearen Kraft-Spannung-Gesetzes. Es werden also Grund- und Oberwelle erzeugt. Die longitudinale Wandlerkonstante ($d_{33}$) beträgt etwa 200 pC/N und ist damit deutlich höher als in polymeren Piezoelektrika. Allerdings setzt ab etwa 60 C irreversible Entladung ein.

Kreuter, D.

• Effizienter Frequenzansatz zur globalen Approximation der Wandadmittanz mit dem Pade-via-Lanczos-Algorithmus [DAGA 2008 (Dresden)]
  R. Anderssohn, H.-J. Hardtke, D. Kreuter and S. Marburg
[A]

In diesem Vortrag stellen die Autoren eine effiziente Methode vor, die Verteilung der akustischen Wandadmittanz in Innenräumen aus einer geringen Anzahl Schalldruckmessungen zu ermitteln. Da beliebige Geometrien möglich sein sollen, wird die Methode der finiten Elemente (FEM) benutzt. Die Wandadmittanz ist frequenzabhängig. Um die inverse Aufgabe zur Bestimmung der Admittanzwerte unter Beachtung der benötigten Rechenzeit nicht bei jeder einzelnen Frequenz durchführen zu müssen, werden einfache Ansätze für die Admittanzen aufgestellt, so dass das FE-Gleichungssystem in Frequenzbereichen gelöst werden kann. Dafür wird der Pade-via-Lanczos-Algorithmus verwendet, bei dem die Lösung auf Moden des Krylov-Unterraumes basiert. Da sich die Admittanzwerte aus dieser Formulierung nicht explizit berechnen lassen, wird das Fehlerquadratmittel als Zielfunktion für einen Optimierungsverfahren genommen. Das entstehende nichtlineare Gleichungssystem wird mit dem BFGS-Algorithmus gelöst. Die Gradienten werden mit Hilfe des adjungierten Operators schnell berechnet, so dass eine große Anzahl Unbekannter möglich ist.

Kreuzer, W.

• Ein 3D-Modell zu Berechnung der Ausbreitung von Erschütterungen in Bodenschichten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  H. Waubke, W. Kreuzer and P. Balazs
[A]

Modelle, mit deren Hilfe die Ausbreitung von Erschütterungen in Böden untersucht werden können, werden durch den vermehrten Aus- und Neubau von (Hochleisungs-)Bahnstrecken in der unmittelbaren Nähe von Wohngebieten immer wichiger. Ein Problem, das sich bei der Konstruktion solcher Modelle ergibt, ist die Tatsache, dass Materialparameter für Bodenschichten nur sehr schwer bestimmt werden können. Es wurde ein Modell basierend auf Fourier-transformierten finiten Elementen entwickelt, mit dem es möglich ist, stochastische Materialparameter zu verwenden, und mit dessen Hilfe, die Ausbreitung von Vibrationen in verschieden Bodenschichten simuliert werden kann. Zusätzlich ist es möglich, in diesem Modell auch bewegte Lasten zu verwenden, womit Erschütterungen, die durch Züge oder schwere Lastwägen ausgelöst werden, zu simulieren.

• Effiziente Implementierung eines stochastischen Modells zur Berechnung von Erschütterungen in Böden und Fluiden [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  W. Kreuzer, H. Waubke and P. Balazs
[A]

Bei der Berechnung der Ausbreitung von Wellen in Böden und Fluiden ist es bedingt durch die Tatsache, dass Materialparameter für Bodenschichten sehr schwer zu bestimmen sind, notwendig, stochastische Modelle zu verwenden. Der grosse Nachteil eines dieser Modelle ist die hohe Dimension der Gleichungssysteme, die im Zuge der Berechnung gelöst werden müssen. Um dieses System dennoch effizient lösen zu können, wird eine Strategie verwendet, die das System in deterministische und stochastische Komponenten zerlegt, und mit Hilfe einer Iteration eine effiziente Lösung ermöglicht.

• 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.

• Automatische Sprecherverifikation basierend auf Stimmgrundfrequenz-Merkmalen mittels Hauptkomponentenanalyse [DAGA 2008 (Dresden)]
  T. Becker and W. Kreuzer
[A]

Alternativ und ergänzend zu den üblichen automatischen Sprecherverifikationssystemen, die auf spektralen/cepstralen Merkmalen basieren, existieren Verfahren, die auf Merkmalen der Stimmgrundfrequenz (F0) basieren. Ein Problem neben der hohen Intra-Sprecher-Variabilität ist, dass die üblicherweise verwendeten Merkmale zur Beschreibung der F0-Verteilung miteinander korrelieren. In diesem Artikel wird ein Verfahren präsentiert, das mit Hilfe der Hauptkomponentenanalyse eine orthogonale Basis liefert. Die Darstellung eines neuen Datensatzes mit Hilfe dieser Basis führt zur Verringerung der Gleichfehlerrate während die Anzahl der Dimensionen reduziert wird. Zusätzlich ist das Verfahren auch bei extrem kurzen Signaldauern anwendbar.

• Lastansätze innerhalb einer Schicht eines geschichteten anistropen Mediums [DAGA 2008 (Dresden)]
  H. Waubke and W. Kreuzer
[A]

Die Lösung eines horizontal geschichteten anisotropen linearelastischen Mediums geschieht durch Bestimmung der Eigenwerte der homogenen Lösung im Fouriertransformierten Raum. Die Fouriertransformation wird sowohl über die Zeit als auch über alle drei orthogonalen Koordinaten des Raumes durchgeführt, um die partielle Differentialgleichung in eine polynome Gleichung in Abhängigkeit der Winkelfrequenz und der Wellenzahlen zu überführen. Die Rücktransformation der verallgemeinerten Gleichung, welche sich aus Eigenwerten der vertikalen Wellenzahlen und Eigenvektoren aufbauen lässt, erfolgt in der vertikalen Richtung analytisch. Durch Koppelung an den Schichtgrenzen ist es möglich ein Gleichungssystem aufzubauen, welches die Randwerte bestimmbar macht. Durch Verrechung der Randwerte mit den Ansätzen jeder Schicht lassen sich innere Spannungen und Verformungen ableiten. Das Modell lässt nur Belastungen an einem Schichtrand zu. Fügt man eine zusätzliche Schichtgrenze innerhalb einer Schicht ein, kann man auch diese Grenze belasten. Da die Materialparameter der beiden virtuellen Schichten identisch sind, lassen sich die beiden Schichten wieder zu einer verschmelzen. Anstelle der Belastung an der virtuellen Schichtgrenze ergeben sich partikuläre Spannungs- und Verformungsansätze an beiden Schichtgrenzen. In der praktischen Umsetzung ergeben sich allerdings Instabilitäten, welche sich nur ausräumen lassen, wenn man die willkürliche Wahl der belasteten Schicht anpasst. Weiters ist die Berechung von Spannungen und Verformungen innerhalb der belasteten Teilschicht problematisch.

• Modell eines Tunnels in einer orthotropen Halbraumschicht [DAGA 2008 (Dresden)]
  W. Kreuzer and H. Waubke
[A]

In den letzten Jahren spielte die Randelemente Methode eine immer größere Bedeutung in der Akustik. Im Gegensatz zur Finiten Elemente Methode hat sie jedoch den Nachteil, dass sie nur für eine bestimmte Klasse von partiellen Differentialgleichungen anwendbar ist. Vorallem ist eine analytische Form der Green'schen Funktion von großer Bedeutung. Für Medien mit orthotropen Materialparametern ist dies leider nicht der Fall. Als Alternative ist es jedoch möglich, eine numerische Approximation für die fundamentalen Verformungen und Spannungen im Fourier Raum zu berechnen, mit deren Hilfe eine Formulierung mit der Randelemente Methode möglich ist. In dieser Arbeit wollen wir diese Idee in die Praxis umsetzen und ein Modell eines Tunnels vorstellen, der in einem geschichteten Halbraum mit orthotropen Materialparametern eingebettet ist. Mit Hilfe dieses Modells soll es möglich sein, Vibrationen an der Tunnelwand und innerhalb des Bodens zu berechnen, die durch eine Last am Tunnelboden ausgelöst werden.

Kristen, M.

• Untersuchung von stehenden Schallfeldern in Flüssigkeit [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Kristen, A. Döhle and R. Lerch
[A]

Für industrielle Anwendungen, z.B. für die Reinigung von präzisionsgefertigten mechanischen Bauteilen, wird häufig Ultraschall hoher Intensität eingesetzt. Um den Reinigungsprozess optimieren zu können, ist es notwendig, die sich ausbildenden Schallfelder genau zu untersuchen. Innerhalb einer resonant angeregten zylinderförmigen Kavität wurde der Schalldruck in Stehwellenfeldern mit Hydrophonen vermessen und dabei besonders nichtlineare Effekte im Vergleich zum linearen Stehfeld betrachtet. Die Messergebnisse wurden mit der analytischen Lösung und Ergebnissen aus der Finite-Elemente-Simulation verglichen. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurde eine Methode zur Modellierung einer Ultraschallquelle erarbeitet: Die Geschwindigkeitsamplituden der schallabstrahlenden Fläche des Ultraschallwandlers wurden mit einem Laservibrometer gemessen und daraus die Auslenkungsamplituden bestimmt. Diese wurden in der Simulationsrechnung als Randbedingungen verwendet. Eine qualitative Überprüfung der Ergebnisse erfolgte mit Hilfe der Laservibrometrie. Hierbei macht man sich die Druckabhängigkeit des Brechungsindex von Wasser zu Nutze, die eine Unterscheidung zwischen Bereichen hohen und geringen Drucks ermöglicht und eine qualitative Darstellung der vorliegenden Schalldruckverteilung ergibt. Es werden Mess- und im Vergleich dazu Simulationsergebnisse in ein- und mehrdimensionalen Stehwellenfeldern vorgestellt. Im besonderen Fokus stehen hierbei die nichtlinearen Effekte, die in dieser Form in Flüssigkeit bisher noch nicht betrachtet wurden.

• Experimental Studies concerning Ultrasonic Cleaning [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Kristen, A. Kern and R. Lerch
[A]

High-intensity ultrasound is nowadays widely used in industrial applications, including cleaning of precision manufactured mechanical parts. Increasing demands on the cleanliness of such parts ask for an improvement in the design and optimization process of ultrasonic cleaning systems. To get a deeper physical understanding of the interrelations inside the cleaning bath, it is necessary to utilize precise simulation and measurement tools to determine the relevant parameters such as the pressure field distribution. Due to the high acoustic intensity, cavitation is mostly present. Results from fundamental studies in standing wave fields within tube reactors using different measurement techniques (hydrophone and laser vibrometer) are presented. In order to determine the values of the sound intensity in a standing wave field, we have built up a new type of intensity probe. The results of all these measurements are compared with those from finite element (FE) simulations as well as with analytical solutions. When the acoustic intensity is raised above a certain level nonlinear wave propagation and cavitation effects have to be considered. Hydrophone measurements and sonoluminescence images are taken to visualize the structure of the cavitation field. These results are compared with FE simulations in which the influence of cavitation is taken into account. Finally, a new method to soil parts in a consistent way is presented. These soiled parts are exposed to the ultrasound field and the effect of cleaning is determined. A correlation between the results of the cleaning tests and the parameters of the ultrasonic field is deduced.

Kristiansen, U.

• Transient Sound Generation of a Plate Coupled to an Acoustic Cavity [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P.-O. Mattei and U. Kristiansen
[A]

The sound radiated into a cavity by the surrounding walls depends on several factors. The signal type, wall construction, cavity geometry and damping are of the most important. In this paper results that illustrate many of the basic features of vibro-acoustic coupling in the transient regime are presented. One of the aims is to describe the response of the fluid-loaded plate coupled to a rigid cavity when it is excited by a Ricker wavelet and to see the influence of the excitation on the response of system. An other goal is to compare results given by two calculation methods. The first uses an explicit finite difference scheme to discretize the governing equations in space and time. The other uses an analytic technique based on a series expansion into resonance modes. These modes, here computed using perturbation expansion to account for small damping and loading, correspond to the free oscillations of the plate-cavity system. The results from the two models are in good correspondence. Both models show that the efficiency by which the plate radiates sound into the room can in general qualitatively be explained by the speed of the Fourier frequency components of the impulse type signal. Subsonic phase velocities generate a near acoustic field, and only transfer acoustic energy to the room from the region close to the plate boundaries. For supersonic bending wave speeds energy is transferred to the room all along the trajectory.

Kröger, B.J.

• EMA-Daten und akustische Daten als Basis für artikulatorische Resynthese [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  B.J. Kröger and N. Koster
[A]

Im Rahmen eines DFG-Projektes zur gestischen Analyse von Sprechbewegungen wurde eine akustisch-artikulatorische Datenbasis von ganzen Äußerungen erstellt. Die artikulatorischen Daten wurden mittels der Methode der elektromagnetischen Artikulographie (EMA) gewonnen. Mittels unseres artikulatorischen Synthetisators wurden Resynthesen (Kopiesynthesen) für diese Äußerungen erstellt. Dabei zeigt sich, dass die EMA-Daten als Basis für eine artikulatorische Resynthese nicht hinreichend sind, da diese Technik nur die Messung der Bewegung weniger Oberflächenpunkte von Artikulatoren erlaubt. Insbesondere ist keine sichere Bestimmung der perzeptiv wichtigen Zeitpunkte der konsonatischen Verschlussbildungen und Verschlusslösungen möglich, so dass die akustischen Daten der zu resynthetisierenden Äußerung hinzugezogen werden müssen. Dagegen geben die EMA-Daten aber Aufschluss über vokalische Artikulatorbewegungen auch während der zeitlichen Phasen der konsonatischen Verschlussbildungen und über die noch während einer Vokalrealisierung vor den jeweiligen konsonantischen Verschlussbildungen auftretenden konsonantischen Schließbewegungen. Es wird ein Verfahren vorgestellt, das artikulatorische Resynthesen mittels unseres gestischen Produktionsmodells anhand von EMA-Daten und akustischen Daten erlaubt. Es wird gezeigt, dass die EMA-Daten die im gestischen Produktionsmodell vorliegenden qualitativen und quantitativen Regeln zur Koproduktion von vokalischen und konsonantischen Gesten bestätigen.

• Physikalische Modellierung der menschlichen Stimme [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Kob and B.J. Kröger
[A]

Die menschliche Stimmerzeugung kann in funktionale Komponenten zerlegt werden, die jeweils unterschiedliche Aspekte der Lautbildung übernehmen. Im Körper sind diese die Lungen als Quelle eines Volumenstroms, die Glottis als Volumenstrom-Modulator, das Ansatzrohr als Artikulationsorgan und schließlich die Mund- bzw. Nasenöffnung als Quelle der Abstrahlung in den Raum. Während die Zuordnung dieser Funktionskomponenten zu Körperorganen möglich ist, wird der Rauschanteil der Stimme dort generiert, wo der Volumenstrom durch eine Engstelle geführt wird, was je nach artikuliertem Laut an ganz unterschiedlichen Stellen geschehen kann. Die physikalische Modellierung dieser Funktionskomponenten ist die vereinfachte Beschreibung geometrischer und physikalischer Größen und ihrer Zusammenhänge im Zeitbereich. Die Umsetzung verschiedener Algorithmen für diese Modelle wurden in scshape Matlab normalfont implementiert, wobei eine Kombination der Module in einem waveguide-Modell die Berücksichtigung der Rückkopplung der Komponenten untereinander möglich macht. Eine graphische Oberfläche erlaubt den Zugriff auf die wichtigsten Parameter während der Berechnung und stellt eine Vielzahl von Visualisierungmöglichkeiten bereit, wie eine 3D-Darstellung der Stimmlippenschwingung oder die Schallausbreitung im Ansatzrohr. Das Programm ist eine Plattform für die Implementierung neuer Algorithmen und hat sich als didaktisches Hilfsmittel sowie zur Nachbildung des Funktionsprinzips auch außergewöhnlicher Gesangsstile wie dem Obertonsingen bewährt. Die Anwendung des Programms zur Modellierung von Stimm- und Sprechstörungen wird gegenwärtig erprobt.

• Eine Datenbank zur artikulatorisch-akustischen Synchronisation [DAGA 2002 (Bochum)]
  B.J. Kröger and C. Neuschaefer-Rube
[A]

Die Software SPEECHTRAINER liefert eine Visualisierung artikulatorischer Abläufe zu vorgegebenen natürlichen Sprachsignalen. Da die Artikulation mittels eines sprecherunabhängigen Modells generiert wird, ist eine Synchronisation von Artikulation und Sprachsignal unabdingbar. Diese Synchronisation erfolgt durch das Setzen artikulationsbasierter Label im akustischen Sprachsignal. Es wird angestrebt, dieses Labeln zu automatisieren. Dazu wurde eine Datenbank angelegt (zur Zeit ca. 1500 Wörter bzw. kurze Äußerungen), die neben den akustischen Signalen auch den Text, die phonetische Transkription und 2 Labelebenen speichert. Auf Labelebene 1 (Lautlabel) wird ein Label pro Laut in den zeitlichen Lautmittelpunkt gesetzt. An den damit definierten Zeitpunkten werden akustische Parameter (F0, Formantdaten, LPC-Koeffizienten, Cepstralkoeffizienten etc.) gespeichert. Die Label der Ebene 2 (artikulationsbasierte Label) können auf der Basis der Lautlabel dann automatisch gesetzt werden, müssen zur Zeit aber noch manuell überprüft und ggf. korrigiert werden.

• Artikulatorische und akustische Methoden in der Diagnostik und Therapie von Sprechstörungen [DAGA 2003 (Aachen)]
  B.J. Kröger, A. Diem and M. Siegert
[A]

Im Bereich der Diagnostik und Therapie von Sprechstörungen (motorische Störungen bei der Sprachentwicklung, Störungen aufgrund von Schädigungen der Sprechorgane, erworbene zentrale Sprechstörungen wie Dysarthrien oder Sprechapraxien) werden zunehmend akustische und artikulatorische Verfahren eingesetzt. Die Diagnostik von Sprechstörungen ist zumeist perzeptiv und damit aufwendig (mehrere Beurteiler) und schwer objektivierbar. Es soll in diesem Beitrag am Beispiel der Messung von Sprechverständlichkeit gezeigt werden, inwieweit akustische Methoden zur Objektivierung und Vereinfachung der audio-visuellen Untersuchungen eingesetzt werden können. Im zweiten Teil des Beitrages soll über den Einsatz eines artikulatorischen Modells zur Visualisierung von Sprechbewegungen in der Therapie von Sprechstörungen berichtet werden.

• Vergleich des Stimmumfangs gesangstrainierter und untrainierter Kinder mit Hilfe eines Stimmfeldmessprogramms [DAGA 2005 (München)]
  D. Houben, P. Heck, M. Kob, C. Neuschaefer-Rube and B.J. Kröger
[A]

Quantitative Aussagen über die trainierte Kinderstimme zu treffen ist ohne weiteres nicht möglich, da bisher keine Normdaten vorliegen. Die stimmliche Entwicklung im Verlauf des Kindes- und Jugendalters zeigt verschiedene Fluktuationsphasen auf. Aus stimmprophylaktischer Sicht sind jedoch genau diese quantitativen Informationen wichtig, um eine Unter- bzw. Überforderung der Kinder und damit eventuelle Stimmstörungen zu vermeiden. Die so genannte ''Stimmfeldmessung'' ist eine geeignete Methode, um Stimmumfänge von Kindern zu messen und zu analysieren. Bei einer Stimmfeldmessung werden die Intensitäts- und Frequenzdaten eines Probanden aufgenommen, wodurch eine Messkurve in Form einer Fläche entsteht, die man ''Stimmfeld'' nennt. Aus den Daten des Stimmfelds kann der erfahrene Logopäde oder Phoniater für verschiedene Sachverhalte wichtige Daten interpretieren. Ein Stimmfeld wird aufgenommen, um Aufschluss über die stimmlichen Möglichkeiten oder über eventuell bestehende Pathologien zu erhalten, aber auch um Therapie zu evaluieren oder allgemein, um vokale Veränderungen aufzuzeigen. Das am Lehr- und Forschungsgebiet für Phoniatrie und Pädaudiologie der RWTH Aachen entwickelte Computerprogramm, das zur Datensammlung dieser Studie benutzt wurde, wurde gemäß der von der Union of European Phoniatrics (UEP) empfohlenen Standards konzipiert. Auf Basis der gemessenen Frequenz- und Intensitätswerte wurden verschiedene statistische Analyseverfahren zur Interpretation der Daten angewandt. Hierbei wurden Leistungsmerkmale der Kinderstimme, wie der physiologische Stimmumfang untersucht. Es wurden die Ergebnisse gesangstrainierte Kinder (n=22) mit denen nicht trainierter Kindern (n=22) verglichen. Es wurde versucht die Hypothese zu belegen, dass gesangstrainierte Kinder einen größeren Stimmumfang haben als die untrainierte Vergleichsgruppe, wobei die stets umstrittenen geschlechtlichen Unterschiede zwischen den einzelnen Subgruppen herausgearbeitet wurden.

• Phonatorisch-artikulatorische Kompensation bei einem ALS-Patienten mit schwerer dysarthrischer Sprechstörung [DAGA 2005 (München)]
  B.J. Kröger, M. Siegert and C. Neuschaefer-Rube
[A]

Im Rahmen einer Untersuchung zur objektiven Abschätzung der Sprechverständlichkeit bei dysarthrischen Sprechstörungen wurde festgestellt, dass die Quantifizierung der Sprechverständlichkeit nur teilweise auf segmental-akustische Merkmale des Sprachsignals zurückgeführt werden kann. Insbesondere konnte festgestellt werden, dass das zur Abschätzung der Verschliffenheit von Verschlusslauten (Plosiven) oft herangezogene Merkmal der Änderung der akustischen Intensität innerhalb der Verschlussphase (Kent et al., J. Commun. Disord. 32, 1999, 141-186) in unserem Korpus keine einheitlichen Tendenzen zeigte. Hierbei fiel ein ALS-Patient mit schwerer dysarthrischer Sprechstörung auf, der in der Lage war, akustische Merkmale der oralen Verschlussbildung z.B. mittels phonatorisch-artikulatorischer Manöver zu imitieren.

• Acoustic and somatosensory information for feedback control in a neural model of speech production [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  B.J. Kröger, P. Birkholz, J. Kannampuzha and C. Neuschaefer-Rube
[A]

A comprehensive model of speech production based on artificial neural networks is introduced. The goal of this approach is to model the natural cortical and subcortical processes of speech production and perception. A sensory neural map comprising a somatosensory and an auditory part forms the central layer within this network. A speech-sound-to-sensory-state mapping activates the expected sensory state (i.e. somatosensory and auditory state) for a sound. A 3D articulatory speech synthesizer generates tactile, proprioceptive, and acoustic signals which are transformed into a sensory state representing the current articulation. The difference vector between expected and current sensory state can be interpreted as the driving force for feedback control of articulation. Thus a sensory-state-to-articulation mapping is used for controlling articulation on the basis of this sensory difference vector. This paper focuses on both parts of the sensory state map (i.e. auditory state map and somatosensory state map) and focuses on the mappings from speech sounds (i.e. phonemes) to sensory states as well as from sensory states to articulation.

• Kategoriale Sprachwahrnehmungsexperimente in der Diagnostik der Auditiven Verarbeitungs- und Wahrnehmungsstörungen (AVWS) [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  J. Mühlhaus, W. Vorwerk, S. Bartel-Friedrich and B.J. Kröger
[A]

Zielsetzung: In diesem Beitrag wird ein neues diagnostisches Verfahren zur kategorialen Wahrnehmung ambivalenter Konsonant-Vokal-Silben (CV-Silben) bei auditiv unauffälligen, gesunden Grundschulkindern und diagnostizierten AVWS-Kindern bzw. Kindern mit Verdacht auf AVWS vorgestellt. Hintergrund: Die Diskrimination und Identifikation sinnfreier Silben ist ein wichtiger Bestandteil in der Diagnostik der AVWS, um Gruppendifferenzierungen zwischen auditiv auffälligen und nicht-auffälligen Kindern vornehmen zu können. Dafür wurden zwei Stimulusgruppen (S1: Formant-Synthese-Stimuli nach Stevens et al., 1978 und S2: Sinewave-Synthese-Stimuli nach Serniclaes et al., 2001) mit ambivalenten akustischen Stimuli erstellt. Die Stimuli der Gruppe S1 wurden bereits in Experimenten zur kategorialen Wahrnehmung normalhörender Personen, die der Gruppe S2 wurden bereits in der Dyslexie-Forschung genutzt. Mit Hilfe der Testverfahren sollen AVWS-Kinder von auditiv unauffälligen Kindern abgegrenzt werden können. Methode: Es wurden 28 Grundschulkinder (6;6-10;7 Jahre; 11 männlich und 17 weiblich) und 14 Patienten (7;0-10;6 Jahre; 12 männlich, 2 weiblich) der ersten bis vierten Klasse mit beiden Stimulusgruppen untersucht. Von jeder Stimulusgruppe wurden zunächst ein Diskriminationstest und anschließend ein Identifikationstest mit randomisierter Reihenfolge der einzelnen Stimuli durchgeführt. Die Stimuli wurden via Kopfhörer angeboten und konnten benannt oder gezeigt werden. Zur Vermeidung semantischer Assoziationen wurde sinnleeres Bildmaterial angeboten. Ergebnisse: Das Diagnoseverfahren unter Nutzung der Stimulusgruppe S2 scheint als Baustein in der AVWS-Diagnostikbatterie geeignet zu sein, da es die Gruppen differenzieren kann und damit die Patienten als auffällig erkennt. Schlussfolgerung: Die hier vorgestellte Methode der Identifikation und Diskrimination ambivalenter akustischer Stimuli in der Diagnostik der AVWS scheint eine sinnvolle Ergänzung zu sein und soll als möglicher Bestandteil einer zukünftigen AVWS-Diagnostik zur Diskussion gestellt werden.

• Multidirectional mappings and the concept of a mental syllabary in a neural model of speech production [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  B.J. Kröger, P. Birkholz, J. Kannampuzha and C. Neuschaefer-Rube
[A]

As a result from modeling cortical processes of self-organization occuring during speech acquisition, a compre-hensive neural model of speech production has been developed by using self-organizing neural networks and feed-forward neural networks. This model is capable of generating acoustic speech signals and sensory feedback signals by using a high quality 3-dimensional articulatory-acoustic speech synthesizer as a front-end device. A mental syllabary forms the central layer within this model. The mental syllabary comprises a heap of neural layers which can be interpreted as a system of mirror neurons co-activating phonemic, sensory, and motor states of a syllable under production (feed-forward control). Feedback control is modeled by comparing the current sensory feedback state produced by the articulatory-acoustic model with the prestored sensory state, activated during feed-forward control via the mental syllabary. This model can be integrated easily as a phonetic part within a more general linguistic model of speech production.

Krömer, E.

• Sophisticated sonar scene simulation for acoustical imaging applications [DAGA 2002 (Bochum)]
  D. Kraus, U. Hölscher-Höbing and E. Krömer
[A]

The validation of advanced signal processing techniques for acoustical imaging applications requires the availability of data covering all kinds of scenarios. For this reason it is essential to provide a tool, which generates realistic sonar data for a wide range of sonar scenes. The presented sonar simulation program has been developed to generate realistic data as a basis for the investigation of signal processing techniques. The acoustical data are determined by incorporating the motion of the sensor carrier, antenna system, back-scattering of the - water volume, - sediment surface, - sediment volume, - target, environmental parameters like the attenuation in the water and the sediment, ambient noise. The simulation of the sediment surface, the sediment volume and the target is implemented by applying facet models. The arrangement of reflecting facets on the sediment surface, in the sediment and on the target object models a realistic backscattering for the structure of the surface, the density variation in the sediment and the target shape. Targets may be positioned on the sea floor or in the sediment volume. Basic signal processing tools like conventional beamforming and synthetic aperture sonar (SAS) beamforming are already implemented. The program is controlled by an operator using an input parameter file, which contains all required input data. This sonar simulation program now provides the opportunity to generate realistic data as required for the investigation and refinement of advanced signal processing techniques, e.g. auto-focussing techniques for SAS processing or CAD/CAC procedures. Simulation results for an exemplary minehunting scene are presented.

Kröninger, D.

• Optic Cavitation in an Ultrasonic Sound Field [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Kröninger, T. Kurz, R. Geisler and W. Lauterborn
[A]

The dynamics and luminescence of transient bubbles produced by optical breakdown in a standing ultrasonic field are investigated experimentally. For this purpose, single laser pulses of 130 fs duration and of adjustable energy are focused at the center of a water-filled cuvette insonicated at about 45 kHz. The sound generator and laser electronics are synchronized to be able to generate bubbles at well-defined, adjustable phases of the acoustic cycle. The first few oscillations of the bubbles are photographically recorded to give their radial dynamics and collapse behaviour. Alternatively, they are observed by a photo multiplier to detect possible cavitation luminesence. It is found that by the action of the acoustic field, the collapse time and maximum radius can vary significantly as a function of the initial phase. These parameters also depend on the acoustic pressure and the laser pulse energy. Luminescence has been detected almost exclusively after the first collapse, its intensity also being dependent on the initial phase. The characteristics of cavitation luminescence suggest a strong influence of the sphericity of the generated bubbles. The experimentally observed dynamics are compared with numerical calculations of a spherically symmetric Gilmore model.

• Optische Kavitation im Schallfeld [DAGA 2005 (München)]
  D. Kröninger, T. Kurz, T. Wilken and W. Lauterborn
[A]

Die optische Kavitation, d.h. die Erzeugung von transienten Kavitationsblasen durch laser-induzierten Durchbruch in Flüssigkeiten, hat sich zur detaillierten Untersuchung der Dynamik einzelner Blasen bewährt. Um sehr kleine Blasen zu erhalten, verwendet man wegen ihrer niedrigen Durchbruchsschwelle sehr kurze, intensive Pulse im Femtosekundenbereich. Dabei entstehen allerdings durch Selbst-fokussierung des Laserstrahls zylinderförmige Blasen, die unter Ringwirbelbildung kollabieren und ohne weitere Anregung keine Kavitationslumineszenz zeigen. Daher werden kleine transiente Kavitationsblasen mithilfe eines Femto-sekundenlasers in einem stehenden Ultraschall-feld erzeugt. Ihre Dynamik wird mit Kurzzeit-CCD-Aufnahmen, das Auftreten von Kavitations-lumineszenz im Kollaps mit Photomultipliermessungen untersucht. Die Wirkung verschiedener Parameter (Schallfeldphase, Schalldruck, Temperatur und statischer Druck der Flüssigkeit) auf den Blasenkollaps und die Lumineszenz soll Aufschluss darüber geben, inwieweit der Blasenkollaps verstärkt werden kann. Es zeigt sich, dass der Maximalradius einer Blase bei geeigneter Wahl der Anfangsphase im Vergleich zur nicht akustisch getriebenen Blase stark vergrößert werden kann, während das Auftreten von Lichtemission zusätzlich empfindlich von der Sphärizitä der erzeugten Blase abhängt.

• Stabilität und Lumineszenz laserinduzierter Kavitationsblasen im Schallfeld [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  T. Wilken, D. Kröninger, T. Kurz and W. Lauterborn
[A]

Kavitationsblasen, welche mit kurzen, intensiven Femtosekundenpulsen erzeugt werden, zeigen Kavitationslumineszenz, sofern sie durch ein stehendes Ultraschallfeld angeregt werden. Ohne eine solche Anregung kollabieren die Blasen asymmetrisch und ohne sichtbare Lumineszenz, da sie aufgrund der Selbstfokussierung des Laserpulses eine elongierte Form besitzen. Mithilfe von Kurzzeit-CCD-Aufnahmen der ultraschallangeregten, lasererzeugten Blasen wird ihr Einschwingverhalten, die zeitliche Entwicklung des Maximalradius über mehrere Schwingungsperioden und ihre Stabilität untersucht. Es zeigt sich ein starker Einfluss der Schalldruckamplitude auf die Kavitationslumineszenz, welche mithilfe eines Photomultipliers beobachtet wird: Bei kleiner Schalldruckamplitude sind die erzeugten Blasen über mehrere Schwingungsperioden stabil und senden schwache Lumineszenzblitze aus. Zu höheren Schalldrücken wird die Blase schon nach wenigen Schwingungszyklen instabil, durch die heftigen Kollapse ist allerdings die Lichtintensität wesentlich höher.

• Chemische Entwicklung in laser-induzierten Blasen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  D. Schanz, T. Kurz, D. Kröninger and W. Lauterborn
[A]

Durch Fokussierung eines kurzen Laser - Pulses in einer Flüssigkeit kann durch optischen Durchbruch eine einzelne Blase zu exakt bestimmter Zeit an wohldefiniertem Ort erzeugt werden. Diese Methode wurde ausführlich zur Untersuchung der Blasendynamik unter verschiedenen Umständen genutzt. Ebenso wird sie auch z.B. in der Laser-induzierten Breakdown-Spektroskopie oder der Laser-Ophthalmologie (Augenheilkunde) angewandt. In diesem Beitrag werden die gekoppelte hydrodynamische und chemische Entwicklung einer Laser-induzierten Blase in Wasser untersucht. Dies geschieht numerisch, genauer mittels Molekulardynamiksimulation des Blaseninneren und Kontinuumssimulation des Blasenäußeren.

Es werden zwei unterschiedliche Szenarien betrachtet:

(i) eine kurzlebige Blase, welche sich nach kurzem Nachschwingen auflöst, (ii) eine in ein Ultraschallfeld gesetzte Blase, die in eine stabil oszillierende Blase übergeht.

Die räumliche und zeitliche Entwicklung von Temperatur, Druck und Spezies-Konzentrationen in der kollabierenden Blase werden für unterschiedliche Fälle (Laserenergie, Schallfeld, Phase des Pulses relativ zur Periode der Anregung) dargestellt. Hervorgehoben werden dabei die Thermo- und Chemodynamik während des ersten Kollapses und die dort erzielten chemischen Ausbeuten. Für Fall (ii) wird die chemische Entwicklung der Blase über mehrere Anregungszyklen betrachtet.

Kröpfl, S.

• Wahl repräsentativer Messpunkte für statistische Vorbeifahrtpegelmessungen des Straßenverkehrs [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Kalivoda and S. Kröpfl
[A]

Die ISO 11819-1 enthält Vorschriften für die Messkonfiguration und Durchführung von statistische Vorbeifahrtpegelmessungen. Wesentlich ist dabei, dass das Mikrofon in 7,5 m Entfernung von der (betrachteten) Fahrstreifenmitte aufgestellt werden muss. Bei mehrstreifigen Richtungsfahrbahnen hat das zur Konsequenz, dass immer nur die Kfz auf einem Fahrstreifen gemessen werden dürfen, was einen zusätzlichen Messaufwand zur Folge hat. Des weiteren wird man in den meisten Fällen die Mikrofone für die Messung des äußersten Fahrstreifens auf dem Bankett aufstellen müssen, das im allgemeinen andere Absorptionseigenschaften besitzt als der betrachtete Fahrbahnbelag.

In der hier vorgestellten Untersuchung wurde überprüft, inwieweit die Ergebnisse eines bestimmten Fahrzeugkollektivs auf einer bestimmten Fahrbahn für verschiedene Messabstände abweichen. Das geschah durch statistische Vorbeifahrtpegelmessungen mit Mikrofonen in unterschiedlicher Entfernung von der Fahrstreifenachse. Neben der Frage des Messabstandes wurde auch der Einfluss eines unbefestigten Banketts auf das Messergebnis untersucht.

Kroman, L.

• Optimising Ergonomic and Acoustic Design of Hand-held Sound Level Meters [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J. Simpson, D. Manvell, L. Kroman, H. Larsen and E. Olsen
[A]

Hand-held instruments are, by their very nature, used in the hand by humans. Genetic mechanisms make sure that all humans and their hands are different; not an ideal situation for a hand-held instrument designer who would prefer clones with the same outlook in life. However, in recognition of the fact that individuality exists, a research group investigated the expectations of potential and current hand-held instrument users, and the findings were used to construct a new form of sound level meter (SLM).

The paper describes how a series of 'Panel of Experts' workshops were used to arrive at two central demands from users for hand-held instrument design - robustness (proof against dust, water, humidity etc.) and practicality in all work situations - and how these demands were used, via physical and mathematical modelling tools, as guides to optimise the often conflicting ergonomic design and IEC 61672 acoustic performance criteria. This paper also describes how, through the use of new shapes and materials, an SLM was created to fulfil the design goals to make it easier, quicker and safer for all user groups to conduct measurement assignments.

Kronast, M.

• Beispiele für den Einsatz der experimentellen Modalanalyse in der Fahrzeugentwicklung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Kronast
[A]

Eine wichtige Eigenschaft bei der Entwicklung von Fahrzeugen ist das Geräusch- und Schwingungsverhalten der beteiligten Komponenten, Systeme und des kompletten Fahrzeugs. Dieses Verhalten wird von den Eigenschwingungen der Bauteile und der Luft wesentlich beeinflußt. Anregungen, die z.B. von der Fahrbahn oder dem Antriebsstrang kommen, können durch die Eigenschwingungen so verstärkt werden, daß die entstehenden Strukturschwingungen zum Versagen von Bauteilen führen oder die erreichten Schwingungs- und Schallpegel den Komfort, die Verständigung usw. einschränken. Deshalb werden Frequenz und Ausbildung der Eigenschwingungen im Entwicklungsprozeß vorgegeben und die Einhaltung überwacht.

Durch Modalanalyse lassen sich die Eigenschwingungen bestimmen. Dazu benutzt man entweder das FE Modell oder Messdaten der zu untersuchenden Struktur. Beide Verfahren haben Stärken und Schwächen und werden heute nebeneinander in der Fahrzeugentwicklung eingesetzt. Durch Veränderungen im Entwicklungsprozeß und der Methoden selber hat es jedoch eine Verschiebung der Schwerpunkte gegeben. Im Folgenden werden einige Beispiele für die Anwendung der experimentellen Modalanalyse im Fahrzeugentwicklungsprozeß dargestellt.

Kropp, W.

• Formulierung der Schallausbreitung über einer ebenen Fläche mit variierender akustischer Impedanz im Zeitbereich [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  W. Kropp, P. Svensson and J. Forssén
[A]

Die Schallausbreitung von einer Quelle zum Empfänger kann für bestimmte geometrische Verhältnisse stark durch die akustische Impedanz der Bodenoberfläche beeinflußt werden. Um diesen Einfluß in Berechnungsmodellen für die Schallausbreitung zu berücksichtigen werden Frequenzbereichslösungen für Punktquellen über einer Ebene mit endlicher Impedanz benutzt. Die Lösung ist kompliziert und existiert nicht in geschlossener Form. Statt dessen werden approximative Lösungen angewendet. Die Verhältnisse werden noch komplizierter wenn die Impedanz des Bodens ortsabhängig ist. Ein einfaches und schnelles numerisches Verfahren wird präsentiert, das im Zeitbereich formuliert ist. Das Schallfeld setzt sich in dieser Lösung aus dem Feld der Quelle und ihrer Spiegelquelle sowie Ersatzquellen zusammen. Die Spiegelquelle ist so gewählt, daß sie zusammen mit der Originalquelle die Randbedingung für eine schallharte Bodenoberfläche erfüllt, d.h. die Schallschnelle lotrecht zur Oberfläche null ist. In Gebieten, die nicht schallhart sind, werden Ersatzquellen auf der Oberfläche plaziert. Die Amplitude dieser Quellen (Volumenfluß) wird so gewählt, daß sich zusammen mit dem totalen Schalldruck vor der Fläche (von Originalquelle, Spiegelquelle und allen Ersatzquellen) die korrekte Impedanz ergibt.

• A model for the simulation of tyre/road noise [DAGA 2003 (Aachen)]
  W. Kropp, K. Larsson, F.-X. Becot, F. Wullens and P. Anderson
[A]

Die Modellierung des Kontaktes zwischen Reifen und Fahrbahn und der damit verbundenen Geräuschentstehung ist eine der interessantesten Aufgaben im Feld der Lärmbekämpfung. Am ''Department of Applied Acoustics, Chalmers University of Technology'' arbeitet seit einigen Jahren eine Gruppe mit der Erstellung eines Berechnungsmodells für Reifenlärm, Es besteht aus drei Teilen, einem Reifenmodell, einem Kontaktmodell und einem Abstrahlungsmodell. In einem Europäischen Projekt (RATIN) wurde für jedes dieser Teilmodelle Lösungen unterschiedlicher Art erarbeitet. Im Vortrag wird ein Überblick über dies Arbeit gegeben und Ergebnisse mit Messungen im Prüfstand (Luftschall und Körperschall) präsentiert und diskutiert.

• Hilfsquellen zur Kopplung von Schallfeldern [DAGA 2003 (Aachen)]
  W. Kropp and M. Ögren
[A]

Die Schallfelder in begrenzten Räumen wird typischer Weise mit Randwerteelemente oder Finite Elemente behandelt. Ausnahmefällen sind Räume mit einfacher Geometrie und einfachen Randbedingungen (z.B. schallhart). In diesen Fällen existieren analytisch Lösungen für die Moden der Räume und mit Hilfe einer modalen Beschreibung kann das Schallfeld innerhalb des Raumes berechnet werden. Jedoch kann man sich vorstellen eine komplizierte Raumgeometrie durch eine Anzahl von einfachen Raumgeometrien zusammenzusetzen, deren Moden und Eigenfrequenzen entweder analytisch oder numerisch einfach bestimmt werden können. Die Aufgabe besteht nun darin, die einfachen Räume an deren Begrenzungsflächen miteinander zu koppeln. Dies kann mit Hilfe von Hilfsquellen (Volumen- oder Druckquellen) geschehen, deren Amplituden die Unbekannten des Gleichungssystems darstellen, das zu lösen ist. Einfache Beispiele für diese Methode werden präsentiert.

• Vibration Field on a rolling tyre – results from a simulation model [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  W. Kropp and E.-U. Saemann
[A]

Tyre road noise is the dominant source for traffic noise at driving speeds above 30 km/h. In order to achieve a substantial reduction of tyre/road noise a sound understanding of the noise generation mechanisms is required. At the Department of Applied Acoustics, Chalmers University of Technology, a simulation model for tyre/road noise generation is under development. With this model it is possible to calculate the vibration field on the tyre structure for a tyre rolling as a function of tyre properties such as tyre design, tread pattern and road parameters (i.e. road texture). The simulation model is used to predict the vibration field for different tyres at different rolling speeds. A qualitative comparison is made between simulation results and results from near field holography.

• Study of Crossbar Tyres in Rolling Conditions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Wullens and W. Kropp
[A]

A correct description of the contact between a tyre and a road is a crucial step towards the understanding and the prediction of tyre/road noise using deterministic models. The present work is about the study of crossbar tyres of the passenger car type in rolling conditions. Measurements were made on a crossbar tyre loaded on a rotating drum and acceleration signals were recorded on the tyre structure for both the tangential and normal directions. The measurement situation was also modelled using a deterministic three-dimensional contact model. Comparisons between measurements and calculations show satisfactory results when it comes to pitching frequencies and global shapes of the acceleration signals. Another result is that it can be seen that moment excitation of the tyre structure by each block hitting the road at the leading edge is an important generation mechanism to include in models.

• A phenomenological model for active constrained layers [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  H. Illaire, W. Kropp and B. Mace
[A]

In Active Constrained Layer (ACL) treatments, a layer of viscoelastic material is bonded to the host structure and constrained by an actuator. Several mechanisms simultaneously damp vibrations in ACL treatments, and an approach to quantify these damping mechanisms has been proposed [1]. A simple model of a beam treated with ACL, which allows analytical investigations of the damping mechanisms of ACL treatment, has also been developed recently [2]. The objective of this paper is to understand how to optimise the design of ACL treatments, using the tools mentioned above. The influence of the shear modulus of the viscoelastic layer on the amplitude of the control voltage and on the robustness of the control is investigated. A comparison between the conventional ACL configuration and the separated active-passive configuration, where an actuator and a passive constrained layer are separately bonded to the beam, is carried out. A control law optimising the efficiency of the ACL treatment is proposed.

[1] H. Illaire and W. Kropp, Quantification of damping mechanisms of active constrained layer treatments, to be published in the Journal of Sound and Vibration.

[2] H. Illaire, W. Kropp and B. Mace, A phenomenological model of active constrained layers, in preparation.

• Reifen–Fahrbahngeräusch, Modellieren als ein Weg zum Verständnis [DAGA 2005 (München)]
  W. Kropp
[A]

Reifen Fahrbahnlärm ist ein faszinierendes Forschungsgebiet, das sich über weite Teile der Akustik erstreckt. Körperschalleigenschaften des Reifens, Mechanik des Kontaktes, Strömungsakustik für die Vorgänge im Kontakt, Abstrahlung vom schwingenden Reifen und Materialeigenschaften der Straßenoberfläche und des Reifens sind typisch Forschungsgebiete mit denen man sich beschäftigen muss, um die Entstehung des Reifen-Fahrbahnlärms zu verstehen. Auch wenn in diesen Gebieten bereits seit mehr als 30 Jahre Forschung betrieben wird, so gibt es doch immer noch eine Anzahl unbeantworteter Fragen. Verschiedene Geräuschentstehungsmechanismen sind verantwortliche für den Beitrag von Reifen-Fahrbahnlärm in verschiedenen Frequenzbereichen. Eine endgültige quantitative Vorhersage bezüglich der verschiedenen Beiträge steht immer noch aus. Modelle für die Vorhersage des Reifen-Fahrbahnlärms sind dabei hilfreich, um den Beitrag dieser Mechanismen bestimmen zu können. Die Arbeit mit der Modellierung ist aber auch ein Weg zum besseren Verständnis der Lärmentstehungsmechanismen. Gerade das Verständnis der Mechanismen ist jedoch eine Vorraussetzung für eine systematische Minderung des Reifen-Fahrbahnlärms. Der Vortrag hat als Ziel einen Überblick über die verschiedene Lärmentstehungsmechanismen und deren Modellierung zu gegeben und dabei dem Zuhörer einen Einblick und ein Verständnis in den heutigen Wissensstand des Forschungsgebietes zu geben.

• 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.

Kroschel, K.

• Signalunterraum-Verfahren zur Störgeräuschbefreiung von Sprachsignalen mit Stimmhaft/Stimmlos-Unterscheidung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  J. Schultz, D. Ronneberger, K. Kroschel and K. Schaaf
[A]

Algorithmen zur Störgeräuschbefreiung von Sprachsignalen werden im Kraftfahrzeug im Zusammenhang mit Spracherkennern, Freisprechtelefonen und Systemen zur verbesserten Kommunikation zwischen vorderen und hinteren Passagieren (glqq Digital Voice Enhancementgrqq, DAGA'99) eingesetzt. Signalunterraum-Verfahren sind ein möglicher Ansatz zur Störgeräuschbefreiung von Sprachsignalen. Die Grundannahme besteht darin, daß weißes Rauschen kein korreliertes Signal darstellt, während Sprache eine starke Korrelation aufweist. Diese Grundannahme trifft jedoch für Zischlaute nur eingeschränkt zu. Das Signalunterraum-Verfahren wird erläutert und es wird eine Erweiterung vorgestellt, die es ermöglicht, stimmhafte und stimmlose Sprachanteile zu erkennen. Damit wird es möglich, diese Fälle getrennt zu behandeln.

• Adaptive Audio-Visual Speech Recognition with Distorted Audio and Video Data [DAGA 2005 (München)]
  M. Heckmann, F. Berthommier, C. Savariaux and K. Kroschel
[A]

Die Kombination von akustischen und visuellen Signalen bei der Spracherkennung führt insbesondere bei starken Hintergrundstörungen zu starken Verbesserungen. Abhängig von den Störungen im akustischen oder visuellen Kanal ist es nützlich, den Einfluss der beiden Kanäle während der Erkennung zu steuern. Wir präsentieren ein System, welches in der Lage ist den Grad der Störungen im akustischen Kanal zu schätzen und abhängig davon dessen Einfluss bei der Erkennung zu kontrollieren. Des weiteren zeigen wir, dass in den meisten Fällen Störungen im visuellen Kanal unberücksichtigt bleiben können ohne damit die Erkennungsergebnisse signifikant zu beeinträchtigen. Hierzu vergleichen wir die mittels des von uns entwickelten Systems zur Schätzung der Gewichte erzielten Ergebnisse mit Ergebnissen, die durch eine manuelle Anpassung der Gewichte an die Störungen im akustischen und visuellen Kanal erreicht werden. Für die Tests verwenden wir eine audio-visuelle Datenbank, welche kontinuierlich gesprochene englische Ziffernfolgen enthält. Dem akustischen und visuellen Kanal wurden dabei unterschiedliche Störungen bei unterschiedlichen SNR-Werten (Signal to Noise Ratio) hinzugemischt. Das Erkennungssystem basiert auf einem hybriden System bestehend aus einem künstlichen neuronalen Netz und einem Hidden-Markov-Model. Damit ist es uns möglich direkt die von dem neuronalen Netz geschätzten a-posteriori Wahrscheinlichkeiten zu gewichten.

• Evaluierung von natürlichen Emotionen in Sprachsignalen [DAGA 2005 (München)]
  M. Grimm and K. Kroschel
[A]

Die Erkennung von Emotionen im Sprachsignal ist in den letzten Jahren ein wichtiger Bestandteil der Forschung im Bereich Mensch-Maschine-Schnittstelle geworden. Bisher implementierte Erkennungssysteme verwenden meistens Sprachproben, die von Schauspielern gespielte Emotionen enthalten. Da diese jedoch häufig stark übertrieben sind, verfolgen wir den Ansatz, nur natürliche Emotionen zu berücksichtigen, d.h. emotionsbehaftete Sprachsignale, die von nichtprofessionellen Sprechern aufgenommen wurden.

In diesem Beitrag wird die Problematik der Verwendung natürlicher Emotionen behandelt: Da die Emotion des Sprechers nicht bekannt ist, muss eine Schätzung basierend auf den Aussagen mehrerer menschlicher Evaluierer erfolgen. Neben einem geeigneten Evaluierungsverfahren stellen wir auch eine Methode zur unterschiedlichen Gewichtung der einzelnen Evaluierer vor.

Für die Evaluierung selbst wird ein Verfahren aus der Wirtschaftspsychologie verwendet: die Self Assessment Manikins. Mit Hilfe dieser bildlichen Darstellungen von Emotionskomponenten ist es möglich, einen Emotionseindruck weitgehend textfrei zu beurteilen. Die Emotionskomponenten werden dann auf einen dreidimensionalen Merkmalsraum abgebildet.

Anschließend erfolgt die Schätzung der tatsächlich vorhandenen Emotion in der Sprachprobe anhand der Merkmalsvektoren der einzelnen Evaluiereraussagen. Es wird neben dem Maximum-Likelihood-Schätzer auch ein gewichteter Schätzer vorgestellt, der die Zuverlässigkeit der einzelnen Evaluierer berücksichtigt.

Am Beispiel einer Datenbank, die 165 emotionale Sprachsignale enthält, wird die Abbildung auf den Merkmalsraum mit drei emotionalen Basisdimensionen aufgezeigt. Durch die gewichtete Evaluierung ergeben sich zudem Verbesserungen der Statistik, da die Standardabweichung im Mittel um bis zu 11,8% reduziert wird.

• Tracking a Moving Person Based on a Microphone Array and a Stereo Camera [DAGA 2005 (München)]
  K. Kroschel, M. Schlosser and M. Grimm
[A]

kein Abstract vorhanden

• Demonstrator for Automatic Text-independent Speaker Identification [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  K. Kroschel and D. Bechler
[A]

The goal of the system is to identify in almost real time around 10 speakers who are authorized to control a machine, cars, robots etc. after a simple training procedure.

The largest 13 Mel Frequency Cepstral Coefficients decorrelated by Discrete Cosine Transform are used as features for the classifier.

The identification of the speakers is based on their specific vocal tract parameters. Since speech is a random process, the vector is described by a 13-dimensional Gaussian density specified by the mean and covariance matrix which depend on the shape of the vocal tract.

Based on these densities, a -state Gaussian Mixture Model (GMM) for different vocal tract states is constructed. Here is assumed. From a training set of feature vectors the parameter set consisting of the state probabilities and , of the GMM are derived recursively, using the Expectation-Maximization (EM) algorithm.

Having trained the detector by the procedure given above, a speaker identified by the index is detected by maximizing the conditional probability of a test feature sequence .

Experiments have shown that a training sequence of 50 s is sufficient and that for identification an utterance of 1.5 s yields reliable results if 12 speakers have to be discriminated.

• Speaker and Listener Variations in Emotion Assessment [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Grimm, K. Kroschel and S. Narayanan
[A]

In this paper, we discuss both the speaker dependent and the listener dependent aspects in the assessment of emotions in speech. These dependencies form a basis to improve current emotion recognition systems as they can be applied in man-machine interaction, for instance.

For this task, an emotional speech database of the four emotion categories angry, happy, neutral, and sad, spoken by one professional and two non-professional speakers of American English was evaluated by several human listeners. For each of the 680 sentences, the evaluators were asked to rate the values of three emotion primitives valence, activation, and dominance, on a 5-point scale each.

The assessment results were used to calculate the distributions (centroids, covariances) of the emotion classes in the emotion space spanned by the three primitives. The individual classes formed separable clusters in the emotion space.

Based on these results, we analyzed the variations of the emotion clusters as a function of speaker and listener. For the different speakers we found that the main difference was the position of the neutral cluster, being closer to happy for one speaker, and closer to sad for others. For the different listeners we found that their assessments varied most with respect to the scaling of the emotions. While some evaluators perceived extreme emotion intensities, others gave only moderate ratings.

These findings can be used to calculate a baseline for emotion trackers, and to normalize emotion assessments adequately.

• Speaker Localization and Identification in Vehicles via Acoustic Analysis [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Swerdlow, K. Kroschel and T. Machmer
[A]

The interaction between man and machine, among others via acoustic analysis systems, will gain more in importance for vehicles that will come on the market in the next years. Thereby, the position of the user within the vehicle is of peculiar interest. If it were feasible to appoint a specific seat from where the car is being controlled, it would be possible to parameterize the selected control instructions with some position specific properties. Demonstrative examples therefore are the seat and air conditioning settings within the vehicle.

Another area of applications for the acoustic scene analysis is the passenger identification, which makes it possible to identify occupants of a car by means of their linguistic usage. With that, certain specific settings of the vehicle can be automated, either entirely or partly. The position of the speaker is also of importance in order to regulate the release of the restraint system and airbags. In contrary to the optic system, which only works with lighting or rather daylight, the acoustic system can also be used at dark. This is a basic advantage, since the sitting position of the passenger typically only changes when he speaks.

A 3-D sound localization system, developed at our institute, enables the detection of audio signal sources. Therefore, a concentrated microphone array is used and one pair of microphones is needed per localization level. That for a standard vehicle sufficient work environment amounts approximately 2.5 meters. A classification method based on this system enables to identify a localized person.

• Effects of In-Car Noise-Conditions on the Recognition of Emotion within Speech [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  B. Schuller, G. Rigoll, M. Grimm, K. Kroschel, T. Moosmayr and G. Ruske
[A]

Integration of affective cues is considered a major factor towards future man-machine interaction with respect to more naturalness. Today's in-car interfaces are already enhanced by speech recognition. In this contribution we therefore investigate the effects of in-car noise-conditions on the automatic recognition of emotion within speech. A number of diverse driving situations and car-types are used for overlay over well known public emotion databases. Thereby a categorical emotion model is employed. Results are presented for these different conditions using a variety of static prosodic, articulatory and speech quality features. These are ranked in a closed-loop feature-space optimization with the classifier, namely Support-Vector-Machines, according to the different noise-types. Apart from the analysis of the general impact of noise on the overall reliability we discuss adaptation strategies to partly overcome losses.

• Acoustic Emotion Recognition in Car Environment Using a 3D Emotion Space Approach [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Grimm, K. Kroschel, B. Schuller, G. Rigoll and T. Moosmayr
[A]

In this contribution we propose a method for the automatic recognition of emotions in speech with particular focus on the situation of vehicular background noise. To address the continuum of emotional expressions in spontaneous affective utterances, we describe emotions by continuous-valued positions within a three-dimensional emotion space, consisting of three emotion primitives, namely valence, activation and dominance.

For this task, we analyzed a database of 1018 affective utterances from 47 speakers which was extracted from a TV talk-show. The data was labelled with respect to the emotion primitives by 18 human evaluators using an icon-based, text-free method and an emotion space quantization of 5 values per primitive. The evaluation results of this listening test showed a small standard deviation and a moderate to high inter-evaluator agreement.

Our proposed automatic emotion recognition method consists of 3 steps: 1) Extraction of prosodic features from the speech signal, 2) Feature selection using Sequential Forward Feature Selection technique, 3) Continuous-valued emotion estimation using Support Vector Regression. To assess the automatic emotion recognition under the conditions of environmental noise within a car, we superimposed several different types of in-car noise on the original speech signals (such as highway, country lane, urban environment).

The results suggest that, in general, detecting a driver's emotional state within a driving car is possible, and that such method might be used to automatically assess the driver's satisfaction with the car instruments.

• Speaker Position Estimation in Vehicles by Means of Acoustic Analysis [DAGA 2008 (Dresden)]
  A. Swerdlow, T. Machmer, B. Kühn and K. Kroschel
[A]

The interaction between man and machine via acoustic analysis systems gains more and more in importance for vehicles that will come on the market in the next years. Thereby, the position of the user within the vehicle is of particular interest, for example to generate some position specific properties for seat and air conditioning settings, but also for manipulations of entertainment systems.

An in-car speaker localization system presented on the DAGA 2007 enabled the detection of passengers by means of a time delay based method and a microphone array in two steps. First, the time delay of arrival (TDOA) of sound signals in a pair of spatially separated microphones had to be estimated. Then the estimated TDOA in combination with the known microphone array geometry could be used for the localization of the sound source in the environment.

The current paper evaluates an improved one-step approach for sound source localization using SRP-PHAT for the position estimation. Furthermore, different microphone array configurations are investigated to find optimal array geometry and consider requirements of the automotive industry concerning microphone positioning possibilities inside modern car models. In addition, the developed real-time system is presented.

Kruck, S.

• Segmentierung sprachlicher Information [DAGA 2002 (Bochum)]
  S. Kruck and K. Alter
[A]

Eine der Herausforderungen an das menschliche auditorische System ist, den einkommenden, kontinuierlichen Sprachschall zu sequenzieren. Zu Sequenzierung können prosodische Informationen genutzt werden. Mittels eines zeitlich hochauflösenden neurophysiologischen Verfahrens (Ereignis-korrelierten Hirnpotentialen - EKP) soll demonstriert werden, welche prosodischen Informationen auf unterschiedlichen Ebenen genutzt werden können. Auf zwei Aspekte wird dabei fokussiert: 1) auf die prosodische Domänenbildung (Silben, Sätze), 2) auf Hervorhebungen (Wortbetonung, Akzentuierung). Die prosodische Domänenbildung induziert das Vorhandensein prosodischer Grenzen: Es wird gezeigt, welche neuronalen Antworten Silbengrenzen und Grenzen von Intonationsphrasen beim Hören von wortähnlichen Stimuli und Sätzen ausgelöst werden. Hervorhebungen sind wichtig für den lexikalischen Zugriff (Wortbetonung) und für die Intepretation von Sätzen (Akzentuierung). Eine Intonationssprache wie das Deutsche enkodiert diese Hervorhebungsinformation u.a. über lokale Grundfrequenzverläufe (F0/pitch). Anhand von Beispielen der Worterkennung und der Satzverarbeitung wird hierbei gezeigt, welchen Einfluss der F0-Parameter auf die neuronalen Reaktionen und damit auf die Verarbeitungsprozesse hat. Die Sequenzierung reiteranter Silbenfolgen wird im EKP durch Positivierungen an den Silbengrenzen reflektiert (Kruck et al., in Vorb.). Intonationsphrasen zeigen ebenfalls eine Positivierung (Closure Positive Shift, Steinhauer et al. 1999) an ihrer rechten Grenze während der Satzverarbeitung. Eine früher Einfluss des F0-Parameters während des lexikalischen Zugriffs konnte bei der Verarbeitung von Wörtern mit unterschiedlichen Betonungsmustern nachgewiesen werden (Friedrich et al 2001). Die Verarbeitung von Akzenten auf der Satzebene widerspiegelt sich in frontalen Negativierungen im EKP (Hruska et al 2001). Diese Daten legen nahe, dass der Sequenzierung unterschiedlich grosser prosodischer Domänen (Silbe vs. Intonationsphrase) ähnliche Verarbeitungsprinzpien zugrunde liegen und dass es eine Interaktion zwischen prosodischer Domänenbildung und Hervorhebung während der Verarbeitung von Wortbetonung und Akzentuierung gibt. Friedrich, C., Alter, K. & Kotz, S.A. (2001). An electrophysiological response to different pitch contours in words. NeuroReport, 12 (15), 3189-3191. Hruska, C., Alter, K., Steinhauer, K., & Steube, A. (2001). Misleading dialogues: Human's brain reaction to prosodic information. In: Cavé, Ch., Guaïtella, I. & S. Santi (eds.). Orality and Gestures. Interactions et comportements multimodaux dans la communication. l'Harmattan. Paris. 425-430. Kruck, St., Tervaniemi, M. & K. Alter (in Vorb.). The neuronal processing of slow and fast temporal changes in tri-syllabic consonant vowel pairs and the influence of task effects: Evidence from ERPs Steinhauer, K., Alter, K. & Friederici, A. D. (1999): Brain Potentials Indicate Immediate Use of Prosodic Cues in Natural Speech Processing. Nature Neuroscience, 2, 191-196.

Krüger, A.

• Blinde akustische Strahlformung für Anwendungen im KFZ [DAGA 2008 (Dresden)]
  A. Krüger, E. Warsitz and R. Häb-Umbach
[A]

Mikrofongruppen ermöglichen eine qualitativ hochwertige Sprachaufnahme im KFZ, die sowohl vom Fahrer als auch von Mitfahrern genutzt werden kann.

In diesem Vortrag werden zwei neuartige akustische Strahlformungsalgorithmen für einen Einsatz im KFZ diskutiert. In beiden Verfahren ist für jede Frequenzkomponente der Eigenvektor zum größten Eigenwert eines verallgemeinerten Eigenwertproblems (GEV: generalized Eigenvalue) zu bestimmen:

- beim GEV-PF Strahlformer stellen die Filterkoeffizienten gerade obigen Eigenvektor dar. Sprachverzerrungen werden mit einem einkanaligen Nachfilter (PF: Postfilter) kompensiert.

- der GEV-GSC ist ein Strahlformer in der Struktur eines ''Generalized Sidelobe Cancellers'' (GSC), deren Blocking Matrix auf obiger Eigenvektorzerlegung basiert.

Beide Strahlformer berücksichtigen explizit Abweichungen von der Freiraumausbreitung und räumlich korreliertes Rauschen. Außerdem können sie beide als blinde Strahlformer realisiert werden, d.h. sie benötigen weder die Kenntnis der Sprecherrichtung noch der Mikrofonanordnung. Auch kann die Adaption selbst bei Vorhandensein von gerichteten oder ungerichteten Störungen durchgeführt werden. Für die Bestimmung des Eigenvektors wurde ein schneller iterativer Vektoralgorithmus eingesetzt. Während der GEV-PF sehr schnell adaptiert, erreicht der GEV-GSC insgesamt eine höhere Rauschunterdrückung.

In diesem Beitrag werden die spezifischen Vor- und Nachteile der beiden Anordnungen für eine Anwendung im KFZ diskutiert. Mit einer Kombination der beiden Varianten lassen sich deren jeweiligen Vorteile gemeinsam nutzen.

Krüger, F.

• Schalldurchgangs- und Nachhallmessungen an Schienenfahrzeugen des Nahverkehrs [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  F. Krüger
[A]

Der Innengeräuschpegel in Schienenfahrzeugen des Nahverkehrs wird maßgeblich bestimmt von den Dämmungseigenschaften des Fahrzeugkastens und der Nachhall-zeit im Fahrzeug. Der Fahrzeugkasten wird hier unterteilt in Fußboden, Seitenwände, Dach und - falls vorhanden - Faltenbälge in den Gelenken. Die wesentlichsten Geräuschquellen sind das Rad/Schiene-Geräusch sowie Geräu-sche des Antriebs und der Aggregate zur Lüftung, Kühlung, Drucklufterzeugung und Stromumformung. Bei hochflurigen Fahrzeugen liegen diese Quellen nahezu alle unterhalb des Fußbodens. Im Fahrzeuginnenraum sind Heizgebläse vorhanden, die teilweise den Geräuschpegel bestimmen. Bei niederflurigen Fahrzeugen sind dage-gen auch viele Aggregate auf dem Fahrzeugdach angeordnet und strahlen von dort aus Schall ab. An mehreren Fahrzeugen des Nahverkehrs erfolgten entsprechende Messungen. Die Durchführung dieser Messungen wird beschrieben sowie die erzielten Ergebnis-se dargestellt und diskutiert.

• Anmerkungen zur prEN ISO 3095 und Schall 03 für Nahverkehrsbahnen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  F. Krüger and H. Becker
[A]

Auf Fahrgäste in Schienenfahrzeugen des Nahverkehrs wirken unterschiedliche Geräuschquellen ein. Neben dem Rad-Schiene-Geräusch treten Geräusche durch Umformer, Lüfter, Klimaanlage, Gleichrichter (GTO) etc. auf. Außerdem schwankt der Innenschallpegel zwischen Fahrten im Tunnel und auf der freien Strecke sowie zwischen geöffneten und geschlossenen Fenstern. Einen weiteren Einfluss auf die Innenschallpegel hat die Niederflurbauweise neuerer Fahrzeuge. Diese verschiedenen Einflüsse erschweren die eindeutige Angabe von Vorgaben in Lastenheften. Untersuchungsergebnisse zu dieser Problemstellung werden vorgestellt.

• 12 Jahre BImSchV / Schall 03 – Anmerkungen aus der Sicht des Nahverkehrs [DAGA 2002 (Bochum)]
  F. Krüger
[A]

1990 wurde erstmalig die Richtlinie 16. BImSchv und die Rechenvorschrift Schall 03 in überarbeiteter Fassung herausgegeben. Insbesondere die Schrift Schall 03 ist weitgehend ein Werk der damaligen Deutschen Bundesbahn, dem Nahverkehr kommt hierbei nur eine untergeordnete Bedeutung zu. Bereits kurz nach Herausgabe der Schall 03 wurden Vorschläge für eine Neufassung einzelner Teilbereiche erarbeitet. Es werden offene Fragen diskutiert und Vorschläge für eine zu überarbeitende Schall 03 vorgestellt.

• Emissionskennwerte für Regionalverbrennungstriebwagen [DAGA 2003 (Aachen)]
  F. Krüger
[A]

In der Richtlinie zur Berechnung der Schallimmissionen an Schienenbahnen - Schall 03 - sind expliziert keine besonderen Angaben zu Korrekturwerten von Regionaltriebwagen mit Dieselantrieb enthalten. Nach Tabelle 4 - Einfluss der Fahrzeugart - fallen sie unter ''alle übrigen Fahrzeugarten'', der Fahrzeugkorrekturwert beträgt hierfür DFz = 0 dB(A). In einer Studie zum akustischen Verhalten von Regionalverbrennungstriebwagen (RVT) erfolgten auch Schallmessungen am Messpunkt 25 m / 3,5 m. Aus diesen Messwerten kann ein Korrekturwert DFz für die in die Studie einbezogenen Fahrzeuge unter den vorgegebenen Fahrwegrandbedingungen abgeleitet werden. Diese Ergebnisse werden vorgestellt.

• Ermittlung der statischen Steifigkeit von elastischen Schienenlagern im eingenauten Zustand im Gleis - Determination of the Static Stiffness of Resilient Rail Fastener in Built-in Conditions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Krüger and H. Becker
[A]

The insertion loss of a resilient rail fastener depends on its static and dynamic stiffnes. In practice the stiffness of one or several items can be obtained by measurements in a lab using a hydraulic zylinder. The stiffness in built-in conditions can be different from the measured stiffness in the lab according to the prestressing of the rail and the rail fastener itself. There will be presented some results of measured static (and dynamic) stiffness. The results measured in the lab will be compared with the results measured in build-in conditions on the line (tunnel and at grade). In addition the chosen facility is described for the measuring of the static stiffness.

• Neue Schall 03 für Bahnen nach PBefG - allgemeine Randbemerkungen [DAGA 2005 (München)]
  F. Krüger
[A]

1990 kam die jetzt gültige Schall 03 als Anlage zur 16. BImSchV heraus. Diese Berechnungsvorschrift gilt sowohl für Bahnen nach AEG (Vollbahnen)als auch für Bahnen nach PBefG (Straßen-, U- und Stadtbahnen). Bereits zu diesem Zeitpunkt war klar, dass sie nicht in allen Bereichen den Stand des damaligen Kenntnisstandes reflektierte. Für den Bereich des Nahverkehrs (PBefG) sind hierfür beispielhaft zu nennen: Kurvengeräusche, Geschwindigkeitsabhängigkeit, Fahrbahneinflüsse, Definition Schienenrauheit (durchschnittlich guter Schienenzustand) etc. Bereits im Jahr 1991 wurde mit einer Überarbeitung der Schall 03/90 begonnen. Aus verschiedenen Gründen wurde dann aber der Arbeitskreis aufgelöst. Nach mehreren Anläufen wurde im Jahr 2002 ein weiterer Versuch gestartet eine neue Berechnungsvorschrift zur Ermittlung der Schallimmissionen an Schienenwegen zu erstellen. Hierzu wurden 4 Arbeitsgruppen (AG)gebildet, die jeweils für bestimmte Themenstellungen Vorschläge für eine neue Schall 03 erabeiten sollen. Der Autor dieses Beitrages ist Obmann der AG 3 - Emission für Bahnen nach PBefG. Er stellt die bisherigen Beratungsergebnisse vor und gibt einen Ausblick auf noch offene Fragestellungen.

• Die Neufassung der DIN EN ISO 3381 zur Geräuschmessungen in spurgebundenen Fahrzeugen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  F. Krüger and C. Eichenlaub
[A]

Die Norm Geräuschmessungen in spurgebundenen Fahrzeugen (ISO 3381:2005); Deutsche Fassung EN ISO 3381:2005 regelt zukünftig die Erfassung von Schienenfahrzeug-Innengeräuschen. Gegenüber der Ausgabe von 1975, dem Entwurf der Neufassung von 2001 und der DIN 45638 ist die neue Norm umfangreicher und präziser. Neben einzelnen Änderungen der Messgrößen und Messprozeduren enthält die neue Norm eine erheblich erweiterte Beschreibung der einzuhaltenden Randbedingungen um die Sicherheit des Messergebnisses zu verbessern. Durch die Festlegung eines Mindeststandards des zu befahrenden Fahrweges wird der Einfluss nicht zum Fahrzeug gehörender Nebenbedingungen gegenüber älteren Messvorschriften minimiert. Im Vortrag werden die wesentlichen Inhalte dargestellt sowie Vergleiche zu älteren Vorschriften gezogen.

• Die Neufassung der DIN EN ISO 3095 zur Messung der Geräuschemission von spurgebundenen Fahrzeugen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  F. Krüger and C. Eichenlaub
[A]

Die Norm: Messung der Geräuschemission von spurgebundenen Fahrzeugen (ISO 3095:2005); Deutsche Fassung EN ISO 3095:2005 regelt zukünftig die Erfassung von Schienenfahrzeug-Aussengeräuschen. Bei dieser Neufassung der Norm wurde besonderer Wert darauf gelegt, einen Mindeststandard des zu befahrenden Fahrweges festzuschreiben, um die Abhängigkeit des Messergebnis von Randbedingungen, die nicht zum Fahrzeug gehören, zu minimieren. Die Messungen sollen so verlässlichere Aussagen über das Messobjekt liefern. Darüber hinaus gibt es Änderungen und präzisere Vorgaben zu Messgrößen und Messprozeduren. Im Vortrag werden die wesentlichen Inhalte der Norm dargestellt sowie Vergleiche zur Ausgabe von 1976, dem Entwurf der Neufassung von 2001 und der DIN 45637 gezogen.

Krüger, H.

• Validierung eines Fragebogens zur Erfassung der Emotionsinduktion von Umweltreizen mit Hilfe von Geräuschen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  C. Schierz, M. Brunschwiler, B. Weigel and H. Krüger
[A]

Verschiedene Umwelten rufen im Menschen verschiedene Emotionen hervor. In der Umweltpsychologie wird diese sogenannte Emotionsinduktion mit semantischen Differentialen erfasst und durch Faktoranalyse zu Wirkungen von Grundemotionen zusammengefasst. Diese bietet unter anderem die Möglichkeit, Wohlklang oder Lästigkeit von Lärmereignissen oder den affektiven Gehalt von Geräuscheigenschaften zu untersuchen. Das Ziel der Studie war, einen Fragebogen zu erstellen und zu validieren, der die Grundemotionen ''Pleasure'', ''Arousal'' und ''Dominance'' erfasst (PAD-System nach A. Mehrabian: Genetic. Soc. Gen. Psych. Monogr. V121 N3 (1995) P339-361). Das PAD-System geht davon aus, dass Emotionen wie ''wütend'', ''traurig'' etc. durch eine Linearkombination der drei Grundemotionen ausgedrückt werden können. Der Fragebogen sollte allgemeinverständliche deutsche Adjektive beinhalten. Aus englischen Fragebögen wurden Adjektivpaare ins Deutsche übersetzt bzw. es wurden Fremdwörter aus deutschen Fragebögen durch einfachere Begriffe ersetzt. Dies ergab einen Satz von 64 stufenlosen bipolaren Rating-Skalen. Die Aufgabe der 20 Versuchspersonen (davon 8 weiblich), bestand darin, die bei ihnen ausgelösten Emotionen beim Auftreten von 10 unterschiedlichen Geräuschen mit diesen Skalen zu bewerten. Die akustischen Reize wurden in einer schallarmen Kammer vorgespielt und sollten möglichst das gesamte Merkmalskontinuum des affektiven Raumes umfassen. Sie wurden mit Hilfe eines Expertenratings zusammengestellt (Beispiele: Küstenstrasse, Waldbach, Zahnarzt, Flugzeuge etc.) Aus der Faktoranalyse der Ergebnisse resultierten 18 Skalen, welche die gewünschten PAD-Grundemotionen hinreichend erfassen. Zusätzlich wurden auch Fragen zu Geräuscheigenschaften gestellt (Metallhaftigkeit, Kräftigkeit, Deutlichkeit, Rauhigkeit, Schwankhaftigkeit). Mit dem neuen Fragebogen kann der emotionale Gehalt dieser Hördimensionen erfasst und dargestellt werden.

• Unidirectional Silicon Microphones: Testing And Basic Modelling [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  H. Krüger
[A]

Unidirectional Silicon Microphones: Testing And Basic Modelling

Any microphone intended for automotive communication purposes must fulfill a long list of acoustical and electrical specifications, i.e. directivity,immunity and a purpose-built output configuration. Silicon microphonesoffer many advantages in respect of vibrational, electrical and thermal immunity, but for direct replacement of existing parts, the desired directivity pattern has to be designed inside a micromechanical environment. This paper is intended to show the early iteration process of measurement and modelling with first production samples.

Krüger, J.

• Generalized Cauchy Relation for elasticity of amorphous material [DAGA 2002 (Bochum)]
  A. Le Coutre, J. Baller, T. Britz and J. Krüger
[A]

The transition from a simple liquid into the amorphous solid state is accompanied by the appearance of a shear modulus in addition to the longitudinal modulus. Based on Brillouin spectroscopy we will show that this apparent increase of the number of independent elastic coefficients remains virtual because a linear relationship between the elastic moduli exists, which in turn reduces the number of independent elastic constants to the number of one again. This linear relationship is a generalization of the well known Cauchy relation which usually only fits under special restrictions. The scope of validity of this linear relation will be discussed empirically on the base of Brillouin spectroscopy results of quite different materials

• Hypersonic properties as a sensitive probe for the thermal glass transition [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Baller, A. Le Coutre and J. Krüger
[A]

During virtrification of liquids predominantly the mechnical properties are changed. This is especially reflected by specific changes of the static and / or dynamic hypersonic properties close to the quasi-static freezing temperature. We present the Brillouin-technique as a powerful method for investigating glass formers in order to determine linear and non-linear elastic properties in the hypersound (GHz) regime. Using these high frequencies, both longitudinal and shear modulus can be measured - even in the liquid phase. Measurements of hypersonic properties of some amorphous and semi-crystalline materials during glass formation are presented. They will be used in order to discuss the nature of the canonical glass transition.

• 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.

• Verfahren zur Bestimmung der abgestrahlten Schalleistung von Schalldämpfern [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Krüger and M. Nicolai
[A]

Neben dem vom Endrohr einer Abgasanlage abgestrahlten Mündungsgeräusch ist auch der über die Oberfläche von Schalldämpfern abgestrahlte Schall in der Fahrzeug-akustik von Bedeutung. Einerseits kann der abgestrahlte Körperschall einen Einfluß auf den gesetzlich vorgeschriebenen Vorbeifahrtpegel haben und andererseits können insbesondere Strukturresonanzen das Klangbild außerhalb und innerhalb des Fahrzeugs erheblich stören. Daher werden von vielen Automobilherstellern Grenzwerte des Schalldruckpegels aufgetragen über der Drehzahl definiert, die in einem bestimmten Abstand zur Oberfläche der Abgasanlage einzuhalten sind. Das zur Verifikation dieser Grenzwerte zur Anwendung kommende Meßverfahren ist in einem Freifeldraum zwar recht einfach durchführbar, birgt aber auch einige systematische Nachteile und Ungenauigkeiten. Eine Alternative stellt die Messung der Schalleistung in einer Hallkammer dar. Auf die theoretischen Grundlagen dieses Verfahrens wird im Vortrag ebenso eingegangen wie auf die Kalibrierung. Die erreichbare Genauigkeit wird anhand eines praktischen Beispiels demonstriert und die Vor- und Nachteile des Verfahrens werden gegenübergestellt.

• 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.

• „Vari-X“ - ein Werkzeug zur Beeinflussung von PKW-Abgasmündungsgeräuschen im Fahrbetrieb [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  U. Letens, J. Krüger and M. Jess
[A]

Für die Akustikentwicklung von Kraftfahrzeugen ist schon in einer frühen Phase die emotionale Positionierung festzulegen (z.B. sportlich vs. komfortabel). Hierzu werden mitunter noch nicht serienreife Komponenten in Fahrzeugen der Vorgängerbaureihe erprobt und beurteilt. Einige Komponenten (wie z.B. Teile der Abgasanlage - AGA) lassen sich ausgehend von einem Grundlayout konstruktiv über einen weiten Bereich akustisch abstimmen. Eine interessante Aufgabenstellung ist hierbei die ''Anreicherung'' des Klangspektrums bei nur geringfügig angehobenem Gesamtschalldruckpegel. Bei Fahrzeugen mit V-Motoren bietet sich z.B. die Übersprechstrecke in der AGA an, um ein gewünschtes ''Sound-Design'' darzustellen. Der Grad der Übersprechung zwischen den beiden Abgassträngen beeinflusst maßgeblich die Zusammensetzung des AGA-Mündungsgeräuschs. Ein wesentliches Maß ist hierbei der relative Pegel der ''Nebenharmonischen'' in Bezug auf den Geräuschanteil mit der Motorgrundfrequenz. Bei einem hohen Anteil dieser ''Nebenharmonischen'' resultiert ein stark moduliertes, als sportlich (oder ''kernig'') empfundenes Mündungsgeräusch. Für Grundsatzuntersuchungen und für Abstimmzwecke wurde eine Übersprechstrecke mit einer elektrisch einstellbaren Abgasklappe zur stufenlosen Variation des Übersprechgrades im Fahrbetrieb aufgebaut (''Vari-X'' = variable cross talk). Diese Übersprechstrecke wurde ohne weitergehende Anpassung der restlichen AGA in ein serienmäßiges Fahrzeug im Roadstersegment eingebaut. In dem Vortrag werden Messergebnisse sowie subjektive Befunde vorgestellt und diskutiert. Einige Audio-Demonstrationen unterstützen dabei die analytischen Darstellungen.

• Zur Vorhersagegenauigkeit von Kfz-Innengeräuschen in Bezug auf das Mündungsgeräusch der Abgasanlage [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Nicolai and J. Krüger
[A]

Das Innengeräusch dient als wesentliches und direkt erlebbares Produktmerkmal zur Differenzierung von Qualität und Designanspruch von Fahrzeugen. Deshalb ist es wünschenswert, schon in einem frühen Entwicklungsstadium des Fahrzeugs, Aussagen zum Innengeräusch treffen zu können und so richtungweisende Designentscheidungen zu unterstützen. Dabei wird häufig die bei Körperschallquellen bekannte und bewährte Methode der Transferpfadanalyse/Transferpfadsynthese auch auf die am Fahrzeug vorhandenen Luftschallquellen übertragen. Das Abgasmündungsgeräusch spielt als eine wesentliche Luftschallquelle häufig nicht nur im Außen- sondern auch im Innengeräusch eine erhebliche Rolle. Eine genaue Vorhersage des Innengeräuschanteils ist jedoch nur möglich, sofern nicht nur das Mündungsgeräusch selbst, sondern auch die anderen Beiträge sowie die Übertragungswege bekannt sind und die Phasenbeziehungen des Mündungsgeräuschanteils zu den anderen Quellen bei der Synthese korrekt berücksichtigt werden. In frühen Stadien der Entwicklung, wenn das Mündungsgeräusch noch auf Gasdynamikberechnungen beruht, liegen aber oft noch keine, für diesen Weg gültigen Übertragungsfunktionen vor. Im fortgeschrittenen Entwicklungsstadium, wenn Messwerte für Übertragungsfunktion und Abgasmündungsgeräusche vorliegen, besteht hingegen die Schwierigkeit, die in mehreren Messdurchläufen ermittelten einzelnen Geräuschanteile phasenrichtig zu synthetisieren. Im Hinblick darauf wird an Beispielen aufgezeigt, welche Genauigkeit bei der Prognose von Innengeräuschen in der Praxis zu erwarten ist.

Krüger, L.

• Lokalisierung hochliegender Schallquellen an Schienenfahrzeugen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  B. Kamp, C. Eichenlaub and L. Krüger
[A]

Bei Schienenfahrzeugen erhalten hochliegende Schallquellen zunehmend Bedeutung, da übliche Schallschutzwände den Schalleintrag in die Umgebung kaum mindern können. Dementsprechend wird die nächste Ausgabe der Schall 03 die Geräuschemission von Schienenfahrzeugen in bis zu drei verschiedenen Quellhöhen auflösen. Um die Schallabstrahlung im oberen Bereich von Fahrzeugen näher kennenzulernen, wurde mit einer akustischen Kamera die lokale Verteilung der Schallabstrahlung eines fahrenden elektrischen Triebzuges untersucht. Dabei wurde besonders das Umfeld des Stromabnehmers und die Bedeutung hochliegender Traktionsausrüstungen betrachtet. Im Vortrag werden Ergebnisse von Fahrten mit mittleren Geschwindigkeiten gezeigt, wie sie im städtischen Umfeld häufig vorkommen und eine Bewertung von Schallminderungsstrategien gegeben.

• Messvorschrift Kurvengeräusche [DAGA 2008 (Dresden)]
  L. Krüger and C. Eichenlaub
[A]

Kurvengeräusche durch bauliche Maßnahmen am Fahrzeug oder am Schienenweg zu reduzieren. Eine Grundvoraussetzung dafür ist die Möglichkeit der Dokumentation und des Vergleichens von Kurvengeräuschen. Die hierbei durchgeführten Messungen folgen in der Regel in ihrer Durchführung der jeweiligen Motivation und sind mangels einer einheitlichen Messdurchführung nicht vergleichbar. Im Forschungsverbund ''Leiser Verkehr'' wird im Rahmen des Verbundprojektes ''Kurvengeräusche'' eine Messvorschrift entwickelt, die auf die Besonderheiten von Kurvengeräuschen eingeht und in Struktur und Aufbau den Anforderungen einer Norm entspricht. In dem Vortrag werden unterschiedliche Messmotivationen und -situationen dargestellt sowie die daraus abgeleitete Messvorschrift im aktuellen Entwicklungsstand vorgestellt.

Krüger, S.

• The perception of relative pitch of octave-complex tones in a dichotic listening experiment [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  S. Krüger
[A]

In two experiments subjects had to judge pairs of octave-complex tones with respect to their relative pitch as ascending or descending. Octave-complex tones, first devised by Shepard (1964), are composed of octave spaced sinusoids whose amplitudes are determined by a bell-shape spectral envelope. According to Shepards theory the relative pitch of a pair of octave-complex tones depends on the distance between individual partials. The primary goal of our experiment was to test the theory proposed by Shepard. If the distance between individual partials is the key assumption for estimating relative pitch judgments, it should even hold for longer distances (more than one octave) or in dichotic listening conditions. The secondary goal of our experiment was to revisit the question if there are two independent pitch extraction mechanisms or according to Houtsma and Goldstein (1971) one central? Therefore the partials of each octave-complex tone were split into two sets, each presented to one ear. In this condition the change in distance of partials should lead to a change in perceived relative pitch. Our findings support this idea concluding that a central mechanism is involved in pitch extraction and that the distance criterion can account for the perception of Shepard-tones.

• Discriminative Kernel Classifiers in Speaker Recognition [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Katz, M. Schafföner, E. Andelic, S. Krüger and A. Wendemuth
[A]

The goal of automatic speaker recognition is to identify a speaker or to verify if a speaker is the person he claims to be. We present an overview of state-of-the-art speaker recognition systems which are usually based on speaker-dependent Gaussian Mixture Models (GMMs). In this paper we also describe different methods of integrating discriminative classifiers like the Support Vector Machine (SVM) into speaker recognition environments and show that it is possible to use the SVM methods directly on the frame-level for datasets with a small amount of speech data. On larger datasets a combination of generative and discriminative classifiers can be used. In speaker verification experiments the presented methods outperform the GMM baseline system on two speaker recognition datasets.

• Support Vector Machines as Acoustic Models in Speech Recognition [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  S. Krüger, M. Schafföner, M. Katz, E. Andelic and A. Wendemuth
[A]

Speech recognition is usually based on Hidden Markov Models (HMMs), which represent the temporal dynamics of speech very efficiently, and Gaussian mixture models, which do non-optimally the classification (acoustic modeling) of speech into single speech units (phonemes). In this paper we present an overview about the use of Support Vector Machines (SVMs) for the classification task by integrating SVMs in a HMM-based speech recognition system. SVMs are very appealing due to their association with statistical learning theory and have already shown good results in pattern recognition. In our hybrid SVM/HMM system we use SVMs as acoustic models in a HMM-based decoder. We train and test the hybrid system on the DARPA Resource Management (RM1) corpus, showing better performance than HMM-based decoder using Gaussian mixtures. To reduce the effort for training of the SVMs, we also use mixtures of SVMs which scales nearly linearly with respect to the number of training vectors making it easier to deal with the large amount of speech data.

Kruk, R.

• Neuartiger Prüfstand zur akustischen Untersuchung von Wälz- und Gleitlagern [DAGA 2008 (Dresden)]
  R. Kruk, D. Thoden and S.-G. Backhaus
[A]

Am Institut für Maschinenwesen der Technischen Universität Clausthal wurde eine neuartige Messstrategie zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens von Wälz- und Gleitlagern entwickelt. Hierzu wurde ein Prüfstand aufgebaut, mit dem ein weites Parameterfeld abgedeckt werden kann, und ein Auswerteverfahren erdacht, mit dem die frequenzabhängigen Steifigkeiten und Dämpfungen bestimmt werden können. Neben verschiedenen Lagergrößen (bis 100 mm Wellendurchmesser) und -typen können die Parameter Drehzahl (bis 5000 min-1), Belastung (radial bis 80 kN, axial bis 40 kN), Temperatur (-40 C bis 120 C), Anregungsfrequenz (bis 9 kHz), Ölsorte, Einspannsteifigkeit und Lagerverkippung variiert werden. Durch getrennte Fundamente und die sehr massive Prüfstandshauptwelle ist das Prüflager frei von Antriebseinflüssen. Durch den Einbau des Prüflagers am freien Wellenende ist der Lagerwechsel innerhalb eines Arbeitstages möglich. Die Signalübertragung von der Welle erfolgt über eine Hochleistungstelemetrie, alle Messsignale werden von einem 32-Kanal-Signalanalysator erfasst und verarbeitet. Durch den Einsatz der Vierpoltheorie kann das Prüflager getrennt betrachtet werden, wodurch sich vergleichbare Ergebnisse auch für unterschiedliche Einbau- und Betriebssituationen erzielen lassen. Mit dem sofort verfügbaren System sind neben den Übertragungsmessungen bis in den unteren Ultraschallbereich auch Eigengeräuschuntersuchungen möglich.

Krumbholz, K.

• What do feature-specific neuromagnetic responses tell us about auditory processing?
  K. Krumbholz, R.D. Patterson, A. Seither-Preisler and B. Lütkenhöner
[A]

Attempts to use the neuromagnetic N100m response to the onset of a tonal sound to study pitch processing are compromised by the fact that a large proportion of the N100m simply reflects the onset of sound energy. Recent findings suggest that it is possible to circumvent the energy-onset response and isolate the response associated with the processing of pitch by directly preceding a test sound that possesses pitch with a spectrally matched control sound that has no pitch. The transition from the control to the test sound elicits a prominent response, whose amplitude and latency has been shown to depend on the strength and the value of the pitch, suggesting that its neural generators are involved in pitch processing. In the current study, we show that the transition from one pitch value to another may also elicit a response, but the size of this pitch-change response is not related to the size of the pitch change, as one might have expected if pitch were coded by the spatial distribution of discharge in cortical neurons. At the same time, however, the pitch-onset response (POR) appears to exhibit stimulus-specific adaptation in that its amplitude can be reduced by closely preceding it with another POR, and the amplitude reduction is the larger the more similar the pitches that elicited the responses. These seemingly conflicting findings have implications on the interpretation of the POR, and indeed other feature-specific responses, in terms of the mechanisms by which auditory information is represented in cortex.

Krummheuer, H.

• Vergleichsmessung im Impedanzmessrohr [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  P. Krämer, H. Krummheuer, R. Bungenberg, C. Völker and A. Uygun
[A]

Vergleichsmessung der Schallabsorption im Impedanzmessrohr

Krump, G.

• Zur Wahrnehmbarkeit von tieffrequenten Verzerrungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  G. Krump
[A]

Zahlreiche Lautsprecher zeigen schmalbandige Überhöhungen und Einbrüche im Übertragungsbereich um 1 kHz, deren Ursache in der Verbindung zwischen einem relativ harten Kegel mit einer weichen Sicke zu suchen ist, wodurch infolge von Impedanzsprüngen Interferenzen und komplexe Moden entstehen. Viele Lautsprecherhersteller versuchen daher mit relativ hohen Kosten stärkere Abweichungen vom gewünschten glatten Frequenzgang zu vermeiden, indem sie Sickengeometrien und Materialkombinationen optimieren. Um den Aufwand in vernünftigen Grenzen zu halten, sind hierzu jedoch Kenntnisse über die Wahrnehmungsgrenzen derartiger Peaks und spektraler Lücken notwendig. Für diese Untersuchung wurden rechnergenerierte Multisinussignale mit konstanter Amplitude und zufällig gleichverteilten Phasen mit Spektrallinien zwischen 1 Hz und 20 kHz verwendet. Bei 1 kHz wurden spektrale Überhöhungen bzw. Absenkungen mit Bandbreiten von 1 Hz sowie von einer halben, einer und zwei Frequenzgruppen mit jeweils fünf verschiedenen Frequenzgruppenpegeln erzeugt, indem die entsprechenden Spektrallinien eine höhere bzw. geringere Amplitude aufwiesen als die benachbarten Linien. Zehn Versuchspersonen verglichen den Ankerschall, welcher aus Spektrallinien mit stets konstanten Amplituden bestand, mit dem veränderten Linienspektrum im Paarvergleich und achteten auf hörbare spektrale Unterschiede. Die Signale wurden in zufälliger Reihenfolge über Kopfhörer mit Freifeldentzerrer mit 70 dB SPL dargeboten. Die Wahrnehmungsschwellen unterscheiden sich bei Linienspektren mit spektraler Überhöhung von denen mit spektraler Absenkung und hängen sowohl von der Bandbreite als auch vom Frequenzgruppenpegel der Änderungen ab. Die Schwellen können mit berechneten Mithörschwellen und Literaturdaten erklärt werden.

• Zur Wahrnehmbarkeit von schmalbandigen Frequenzgangvariationen bei Lautsprechern [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  G. Krump
[A]

In der Automobilindustrie, aber auch bei HiFi und TV-Anwendungen werden infolge der zunehmend leistungsfähigeren Verstärkerelektronik immer mehr in ihrem Groß-signalverhalten optimierte Lautsprecher mit entsprechend großer Auslenkung gefordert. Gerade bei tiefen Frequenzen wird damit der Lautsprecher im stark nichtlinearen Bereich betrieben. Für eine optimale und kostengünstige Auslegung von Antrieb und Schwingsystem sind daher Kenntnisse über die Wahrnehmbarkeit von quadratischen und kubischen Verzerrungen notwendig, welche beide je nach Entstehungsort bei Subwoofern mit großem Hub verstärkt auftreten. Daher wurden bei rechnergenerierten schmalbandigen Multisinustönen um 100 Hz verschieden große Anteile an Verzerrungen zweiter bzw. dritter Ordnung durch Hinzufügen entsprechender Spektrallinien um 200 Hz bzw. 300 Hz simuliert, deren Amplitude jeweils in 2 dB Schritten verändert wurde. Die verwendeten Bandbreiten betrugen 50 Hz (eine halbe Frequenzgruppe) und 100 Hz (eine Frequenzgruppe), wobei der Pegel der über Kopfhörer mit Freifeldentzerrer dargebotenen Signale von 70 dB bis 100 dB SPL in 10 dB Schritten variiert wurde. Im Paarvergleich mit einem Ankerschall ohne Verzerrungen wurden von 10 Versuchspersonen die zugehörigen Hörschwellen ermittelt. Die Vergleichsschwellen hängen in starkem Maße vom Darbietungspegel und der Verzerrungsordnung ab, wobei kubische Verzerrungen wegen ihrer Abweichung vom Oktavschema leichter wahrzunehmen sind. Die gefundenen Hörschwellen werden mit Literaturdaten und Prognosen mittels der entsprechenden Mithörschwellenmuster verglichen.

• Einsatz numerischer Verfahren bei der Berechnung der nichtlinearen Eigenschaften von elektrodynamischen Lautsprechern [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Rausch, M. Kaltenbacher, L. Kreitmeier, G. Krump, H. Landes, R. Lerch and R. Simkovics
[A]

Es wird ein Verfahren zur numerischen Berechnung der nichtlinearen Eigenschaften von magneto-mechanischen Wandlern vorgestellt. Die an der Wandlung bzw. Abstrahlung beteiligten elektromagnetischen, mechanischen und akustischen Felder samt ihren Kopplungen werden durch Anwendung einer Finite-Elemente-Methode (FEM) simuliert. Im weiteren werden die magnetischen Nichtlinearitäten aufgrund örtlicher Magnetfeldinhomogenitäten sowie die mechanischen Nichtlinearitäten infolge großer Verformungen und nichtlinearer Materialeigenschaften berücksichtigt. Dieses Verfahren wird eingesetzt, um elektrodynamische Lautsprecher inklusive ihrer akustischen Abstrahlung mit hoher Genauigkeit zu berechnen. Im Rahmen der Computersimulationen werden zunächst die nichtlinearen Kraft-Weg-Kennlinien der Membranaufhängungen durch einen Vergleich mit der Messung verifiziert. In einem zweiten Computermodell wird das Magnetfeld des Permanentmagneten mit allen Streueinflüssen modelliert. Weiterhin werden die von den Spulenströmen hervorgerufenen elektromagnetischen Lorentzkräfte samt der daraus resultierenden Membranauslenkungen sowie der Schalldruck in der Umgebung der Membran in einem Rechenschritt rechnerisch erfaßt. Durch einen Vergleich von berechneten und gemessenen Membranauslenkungen und Druckverteilungen wurden die Algorithmen verifiziert. Die Effizienz der computerunterstützten Entwicklung von elektrodynamischen Lautsprechern wird an einem praktischen Anwendungsbeispiel, der Untersuchung der sog. Jump-out Auslenkung, unter Beweis gestellt. Durch Anwendung dieses Verfahrens läßt sich eine Parameteroptimierung von elektrodynamischen Lautsprechern bei einer minimalen Prototypenanzahl erreichen, wodurch sowohl die Entwicklungszeit als auch die Entwicklungskosten reduziert werden. Im Zuge weiterer Arbeiten soll das CAD-System zu einem vollständigen CAE-Arbeitplatz für das computerunterstützte Design von elektrodynamischen Lautsprechern ausgebaut werden.

• Zur Wahrnehmbarkeit von Modulationsverzerrungen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  G. Krump
[A]

Infolge der zunehmend leistungsfähigeren Verstärkerelektronik und der stets abnehmenden Lautsprechergröße werden immer höhere Ansprüche an das Großsignalverhalten eines Lautsprechers gestellt. Durch die großen Auslenkungen wird der Lautsprecher vielfach im stark nichtlinearen Bereich betrieben, so daß ohne elektronische Korrektur mit entsprechenden Verzerrungen zu rechnen ist. Modulationsverzerrungen charakterisieren hierbei das Übertragungssystem im Ver-gleich zu harmonischen Verzerrungen breitbandiger und sind aufgrund ihrer höheren Amplitude und ihrer inharmonischen Verzerrungsprodukte wesentlich kritischer, wobei hauptsächlich die Differenzprodukte störend wirken, da sie vom Gehör kaum maskiert werden und daher relativ gut wahrnehmbar sind. In der vorliegenden Untersuchung werden die typischen quadratischen und kubischen Modulationsverzerrungen für die häufigsten Fehlerbilder eines Lautsprechers wie z.B. unsymmetrischen Spulensitz oder unterschiedliches positives und negatives Auslenkverhalten dargestellt und diskutiert. In Hörversuchen werden die entsprechenden Wahrnehmungsschwellen bei verschiedenen Darbietungspegeln und Frequenzen ermittelt. Die gefundenen Hörschwellen werden mit Literaturdaten sowie Prognosen mit Hilfe der zugehörigen Mithörschwellenmuster verglichen.

• Numerische Analyse und Computeroptimierung von elektrodynamischen Lautsprechern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  M. Rausch, M. Kaltenbacher, L. Kreitmeier, G. Krump, H. Landes and R. Lerch
[A]

In dieser Arbeit wird die Anwendbarkeit eines numerischen Verfahrens für die computerunterstützte Entwicklung von elektrodynamischen Lautsprechern unter Beweis gestellt. Die partiellen Differentialgleichungen, welche das magnetische, mechanische und akustische Feld samt den Kopplungen beschreiben, werden mit Hilfe einer Finiten-Elemente-Methode (FEM) gelöst. Im weiteren werden die magnetischen Nichtlinearitäten aufgrund örtlicher Magnetfeldinhomogenitäten durch Anwendung einer sog. Moving Material Methode sowie die mechanischen Nichtlinearitäten infolge großer Verformungen und nichtlinearer Materialeigenschaften berücksichtigt. Für eine benutzerfreundliche computerunterstützte Entwicklung wurde das Software-System zu einem vollständigen CAE-Arbeitsplatz für elektrodynamische Lautsprecher ausgebaut. Dieses System beinhaltet Module für das Pre- und Post-Processing sowie Module für die automatische Parameteroptimierung. Im Rahmen der Computersimulationen werden zunächst die nichtlinearen Kraft-Weg-Kennlinien der Membranaufhängungen durch einen Vergleich mit der Messung verifiziert. In einem zweiten Computermodell werden die von den Spulenströmen hervorgerufenen elektromagnetischen Lorentzkräfte samt der daraus resultierenden Membranauslenkungen sowie der Schalldruck in der Umgebung der Membran in einem Rechenschritt rechnerisch erfasst, wobei eine gute Übereinstimmung zwischen gemessenen und simulierten Klein- und Großsignalverläufen erzielt werden konnte. Die Effizienz der computerunterstützten Entwicklung von elektrodynamischen Lautsprechern wird anhand zweier praktischer Anwendungsbeispiele belegt. Einerseits konnten Einbrüche im Frequenzgang des Schalldruckverlaufes durch Designveränderungen an der Membranrandeinspannung eliminiert werden, andererseits werden die Einflüsse der einzelnen nichtlinearen Effekte auf das Lautsprecherverhalten erforscht und die Klirrfaktoren durch Parameteränderungen an der Membranaufhängung und am Magnetsystem reduziert. Durch Anwendung dieses Verfahrens lässt sich somit eine Parameteroptimierung von elektrodynamischen Lautsprechern bei einer minimalen Anzahl an tatsächlich aufgebauten Prototypen erreichen, wodurch sowohl die Entwicklungszeit als auch die Entwicklungskosten drastisch reduziert werden.

• Untersuchungen zum Impulsverhalten von Lautsprechern [DAGA 2002 (Bochum)]
  G. Krump
[A]

Die Impulswiedergabe ist bei Lautsprechern in allen Bereichen der Anwendung ein wichtiges Kriterium. Tiefe Frequenzen müssen von Lautsprechersystemen bei entsprechender Lautstärke nicht nur möglichst verzerrungsfrei wiedergegeben werden, sondern auch mit der notwendigen Impulshaftigkeit und Dynamik. In der vorliegenden Untersuchung werden unterschiedliche Lautsprecher zunächst in Hörversuchen bezüglich ihrer Impulswiedergabe miteinander verglichen. Anhand der Ergebnisse wird der Antrieb und die zu bewegende Masse der ausgewählten Lautsprecher zueinander in Relation gesetzt. Mit Hilfe von Multisinus-Signalen mit konstanten Phasen und unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung wird die Impulswiedergabe schließlich physikalisch ermittelt und die zugehörigen Spektren berechnet. Korrelationsanalysen zwischen Anregungssignal und Wiedergabesignal im Zeit- und Spektralbereich sollen Maßzahlen liefen, die das Impulsverhalten der verwendeten Lautsprecher charakterisieren.

• Loudspeaker Frequency Response Targets at High Frequencies [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  G. Krump
[A]

For tuning a loudspeaker box system targets of frequency response curves are very important. Should the speaker system have a neutral tuning with linear frequency response over complete frequency range or an increase of high frequency level to equalize the lower sensitivity of ear? Is then a lower loudspeaker level round 3.5 kHz necessary to reduce the higher hearing sensi-tivity caused by ear tube resonance? In order to receive a quantitative answer different tracks with a prepared music sequence were created on a CD by increasing and decreasing frequency response levels at 3.5, 8, 12, and 16 kHz with a Q-factor of 0.7 in steps of 1.5 dB. Ten test persons have estimated the sound of the tracks produced by a loudspeaker box with flat frequency response regarding brilliance, sharpness and high frequency reproduction with dif-ferent test procedures. Further they have choosen the track with the preferred sound. The results of the different test methods will be compared and proper frequency response targets will be discussed in consideration of the measured threshold in quiet of the test persons.

• Der Lautsprecher als Synthese von Messtechnik, Simulation und Psychoakustik [DAGA 2005 (München)]
  G. Krump
[A]

Der Lautsprecher stellt ein sehr interessantes interdisziplinäres Forschungsobjekt dar, da er unter Ausnutzung magnetischer Energie elektrische Energie in mechanische Schwingungen umsetzt und diese schließlich in akustische Informationsenergie überträgt. Neben dieser Transformation verschiedener Energieformen treten zusätzlich Temperatur- und Strömungsprobleme auf. Ersatzschaltbilder haben in der Vergangenheit die komplexen Zusammenhänge teilweise beschrieben, doch erst in letzter Zeit wurde dem stark nichtlinearen Verhalten des Wandlers mehr und mehr Rechnung getragen und leistungsfähige Messverfahren entwickelt. Durch moderne Simulationstechniken wie die Finite-Element-Methode werden Antrieb, Aufhängung sowie das komplexe partiale Schwingungsverhalten der Membrane bis in den Hochtonbereich nachgebildet und verbessert. Spezielle Messungen liefern die hierzu notwendigen Materialeigenschaften. Psychoakustische Untersuchungen beurteilen die technischen Realisierungen und weisen auf Unzulänglichkeiten und hörbare Artefakte hin. Sie geben aber auch den hinreichenden Grad an Verbesserungen vor. Eine Signalverzerrung, die nicht wahrgenommen wird, muss nicht weiter reduziert werden.

Der Vortrag stellt das Zusammenspiel von Messtechnik, Simulationsverfahren und psychoakustischen Ergebnissen vor, welches eine permanente Optimierung des Wandlers und Anpassung an Randbedingungen zum Ziel hat. Ausgehend von der historischen Entwicklung werden der augenblickliche technische Stand und zukünftige Trends erörtert.

• Evaluierung eines virtuellen Kopfhörers bezüglich Lateralisation [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Scherr, K. Laumann, G. Theile and G. Krump
[A]

Auf der DAGA 2006 wurde von Menzel et al. ein Verfahren zur Binauralen Raumsynthese mittels Wellenfeldsynthese vorgestellt. Kernstück des auch als ''Binaural Sky'' bekannten Verfahrens ist ein so genannter ''virtueller Kopfhörer'', der nach Prinzipen der Wellenfeldsynthese fokussierte Quellen erzeugt, die durch die kontinuierliche Ermittlung der aktuellen Kopfbewegung eine stabile Position relativ zu den Ohren des Hörers einhalten. Zusammen mit einer geeigneten Kompensation des Übersprechens basierend auf einer Filterung mit invertierten kopfbezogenen Übertragungsfunktionen (HRTFs) lassen sich die Systemeigenschaften eines realen Kopfhörers nachbilden.

Zur Evaluierung dieses ''virtuellen Kopfhörers'' ist es notwendig, seine Eigenschaften mit denen eines realen Kopfhörers hinsichtlich verschiedener Beurteilungsattribute zu vergleichen. Ein charakteristisches Phänomen der Kopfhörerwiedergabe ist die Im-Kopf-Lokalisation und entsprechende Gesetzmäßigkeiten der Lateralisation.

In Hörversuchen wurde die Position der im Kopf erzeugten Phantomschallquelle beurteilt. Untersucht wurden dabei neben der seitlichen Verschiebung auch die Auslenkungen nach vorne bzw. hinten sowie in der Vertikalen. Die Daten zeigen Abweichungen bei der Wiedergabe mit dem realen Kopfhörer im Vergleich zum ''virtuellen Kopfhörer''. Die Ergebnisse werden dargelegt und diskutiert.

Kruschke, H.

• Ökonomische Repräsentation natürlicher Intonationskonturen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Mersdorf, H. Kruschke, O. Jokisch and D. Hirschfeld
[A]

F''ur verschiedene Anwendungsf''alle (Intonationsforschung, Prominenzdetektion in der Spracherkennung, Datenbeschreibung und Kategorisierung f''ur die Sprachsynthese), ist es w''unschenswert, nat''urliche prosodische Parameterverl''aufe ''okonomischer darzustellen bzw. nur die linguistisch relevanten Merkmale zu extrahieren und aufzubewahren. Das ist insbesondere f''ur Rohverl''aufe der Grundfrequenz schwierig, da die linguistisch relevanten Merkmale von verschiedenen Effekten ''uberlagert und verdeckt werden: * Die Mikrointonation hat artikulatorische Ursachen. F''ur bestimmte Lautverbindungen k''onnen typische Unstetigkeiten im Grundfrequenzverlauf beobachtet werden. Problematisch ist dabei, da''s mikrointonatorische ''Anderungen in kurzen Zeitr''aumen ablaufen und einen gro''sen Wertebereich umfassen k''onnen. * Durch den Wechsel stimmhafter und stimmloser Sprachabschnitte ist die Messung einer kontinuierlichen Grundfrequenzkontur unm''oglich. Zus''atzlich zu den fehlenden Me''swerten sind die ''Ubergangsbereiche vom stimmhaften zum stimmlosen Signal Orte mit starken Mikrointonations-Effekten, was eine einfache Interpolation im stimmlosen Bereich erschwert. Im vorliegenden Artikel wird ein Verfahren zur Gl''attung von Intonationskonturen beschrieben. Das Verfahren kam bei der Datenaufbereitung f''ur die datenbasierte Sprachsynthese und bei der automatischen prosodischen Etikettierung zum Zwecke der Sprechstilerkennung zum Einsatz. Die N''utzlichkeit des Verfahrens wird f''ur diese zwei Anwendungsf''alle demonstriert.

• Ein Toolkit zur Erstellung von Sprachkorpora [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  H. Kruschke, U. Koloska, G. Strecha, M. Eichner, D. Hirschfeld and U. Kordon
[A]

Für alle Disziplinen der Sprachverarbeitung rücken große, nach verschiedenen Kriterien etikettierte Korpora in den Mittelpunkt der Forschungsarbeit. Die Erstellung und Aufbereitung von Sprachkorpora ist jedoch mit erheblichem Aufwand verbunden. Oft stellt man nach der langwierigen Bearbeitung fest, dass der Korpus den inzwischen gewachsenen Anforderungen nicht mehr genügt. Die ständig wachsenden Datenmengen und die stark abweichenden Zielrichtungen (Korpora werden benötigt für automatische Lernverfahren zur Prosodiegenerierung, Phrasierung, zum Anlernen von Spracherkennern und Alignern und für die Inventargenerierung bei der Sprachsynthese) sind nicht mehr manuell beherrschbar. Das Dresdner Corpus-Generation-Kit, bietet kormfortable Unterstützung bei der Korpus-definition, -aufnahme, -aufbereitung und -optimierung. Seine modulare Architektur ist offen für Erweiterungen und Verbesserungen und bietet für verschiedene Bearbeitungsschritte alternative Werkzeuge. Der neue Dresdner Korpus wird für die Nutzung durch Sprachsynthese- und Spracherkennungs-Algorithmen entworfen. Es werden zentrale Komponenten des Toolkits vorgestellt und ein Einblick in die verschiedenen Bearbeitungsstufen des Sprachmaterials gegeben.

Kruse, R.

• HEACE: Simulation von Schall und Vibrationen im Kabinensimulator [DAGA 2003 (Aachen)]
  R. Weber, I. Baumann, M. Bellmann, S. Buss, P. Faulhaber, N. Freese, E. Groll-Knapp, S. Hallmann, C. König, R. Kruse, T. Leitmann, V. Mellert, H. Remmers, A. Röder, B. Schulte-Fortkamp and M. Trimmel
[A]

Gestiegene Kundenerwartungen an den möglichst unverwechselbaren Klang eines Fahrzeugs und an den akustischen Komfort im Innenraum machen eine aufwendige gehörbezogene Analyse der unterschiedlichsten Geräuschphänomene notwendig. Die akustischen Anforderungen variieren zwischen den verschiedenen Fahrzeugtypen und Klassen und haben längst im Zuge der Objektivierung von subjektiven Geräuschwahrnehmungen und -beurteilungen zu einer bedeutenden Nutzung psychoakustischen Know-Hows geführt. Das betrifft einerseits psychoakustische Messmethodik als auch die Anwendung psychoakustischer Signalparameter auf die Klassifizierung und Quantifizierung verschiedenster akustischer Geräusch- und Klangphänomene. Neben der Globalbeurteilung der Innenraumakustik fallen darunter auch die Bewertung einzelner Teilkomponenten, über deren Funktionsweise der Fahrer akustisch orientiert sein muss. Die Bestimmung der Sprachverständlichkeit im Innenraum bei verschienenen Betriebszuständen, der Klang der qualitätsvermittelnden Türschlaggeräusche, die Analyse der Reifengeräusche und der aerodynamischen Windgeräusche usw. verlangen gehörrichtige Bewertungen und Beurteilungskriterien, um bei der Fahrzeugentwicklung richtige Maßstäbe für die Güte des Modells einsetzen zu können.

• HEACE: Versuchsdesign zur Erfassung der Belastung, der Beanspruchung und des Komforts von Passagieren und Crew in einem Kabinensimulator [DAGA 2003 (Aachen)]
  E. Groll-Knapp, I. Baumann, M. Bellmann, S. Buss, N. Freese, S. Hallmann, C. König, R. Kruse, T. Leitmann, V. Mellert, H. Remmers, B. Schulte-Fortkamp, M. Trimmel and R. Weber
[A]

I. Baumann3, M. Bellmann2, S. Buss3, N. Freese3, E. Groll-Knapp4, S. Hallmann3, Ch. König3, R. Kruse3, T. Leitmann1, V. Mellert3, H. Remmers2, B. Schulte-Fortkamp1, M. Trimmel4, R. Weber3 1TU Berlin, 2itap GmbH, 3Universität Oldenburg, 4Universität Wien In einem Kabinensimulator sollen die Auswirkungen variierter und realitätsnaher Umgebungsbedingungen auf die Crew untersucht werden. In diesem Beitrag wird vorgestellt, welche Elemente einer tatsächlichen Flugzeugumgebung während eines simulierten Fluges von Wien nach Alicante mit ''echten'' Passagieren, Flugbegleitern/innen und Piloten realisiert werden. Diese Bedingungen umfassen einmal die objektiven Umgebungsvariablen, wie die simulierten Geräusche, Vibrationen, variiertes Luftklima und die Bewegung (Motion) des Simulators. Zum anderen werden die Belastungen der Kabinencrew und des Piloten zusätzlich durch sehr realitätsnahe Arbeitsabläufe der Flugsituation angenähert und die Wirkungen mit psychologischen, soziologischen und physiologischen Methoden erfasst. Es wird ein Überblick über das Versuchssetting einschließlich des eingesetzten Messinstrumentariums und der erfassten Parameter gegeben. [HEACE wird im EU-Programm GROWTH unter Projekt Nr. GRD1-2001-40118 gefördert].

• Flight Simulations: Influence of Environmental Factors on Passenger Comfort
  C. König, I. Baumann, S. Buss, N. Freese, S. Hallmann, R. Kruse, V. Mellert and R. Weber
[A]

There is a number of factors that influence the passenger comfort in an aircraft cabin. The influence of environmental variables - noise and vibration, temperature and relative humidity - on passengers comfort is analysed in the EU-Project FACE (Friendly Aircraft Cabin Environment). An environmental comfort index (ECI) to describe the influence of the environmental variables on passenger comfort is important for the manufactures of aircrafts. Because the environmental variables cannot be varied adequately in real flights the effect of varied environmental conditions on passengers are examined in a cabin simulator at Watford, UK with 364 test persons. In order to arrange a realistic simulation there are flight attendances and food services during the tests. Each environmental parameter was set independent to three different values. This leads to 27 different environmental conditions. It has been attempted to predict the overall cabin comfort with a linear model. The parameters of the linear model are the direct ratings of the environmental variables.

[FACE is funded by the European Community under the 'Competitive and Sustainable Growth' Program, Project Nr. GDR1-2001-40205]

• Ein Demonstrationsexperiment zur parametrischen Schallerzeugung in Luft [DAGA 2005 (München)]
  V. Mellert, R. Kruse and B. Epp
[A]

kommt noch

• Einfluss des Schalls und anderer Umgebunsvariablen auf das Komfortempfinden in der Flugzeugkabine [DAGA 2005 (München)]
  S. Buss, R. Kruse and R. Weber
[A]

Der Komfort der Passagiere in einem Flugzeug wird von verschiedenen Parametern beeinflusst. U.a. Umgebungsparameter und das Befinden der Passagiere vor dem Flug wirkt sich möglicherweise auf den empfundenen Komfort aus.

Experimente in einem Flugzeug-Simulator werden durchgeführt, um den Einfluss der Umgebungsparameter auf den Komfort der Passagiere zu untersuchen. Systematisch variiert werden die Umgebungsparameter Schall, Vibrationen, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Mit einem Fragebogen werden das Komfortempfinden der Passagiere und die Beurteilung der Umgebungsbedingungen erfasst.

Betrachtet wird der Einfluss des Schallpegels auf die Beurteilung der Umgebungsparameter und des Komforts. Außerdem wird der Einfluss der übrigen Umgebungsparameter auf die Schall- und Vibrationsbeurteilung untersucht. Ebenfalls in Betracht gezogen wird der Einfluss des Befindens vor dem Flug auf das Komfortempfinden.

• In-situ Impedanzmessung mit einem kombinierten Schnelle- und Drucksensor [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  R. Kruse and V. Mellert
[A]

Die Messung der Oberflächenimpedanz mittels in-situ Methoden bietet gegenüber konventionellen Verfahren (z.B. ISO 10534-2) eine Reihe von Vorteilen: Die Messung kann am installierten Bauteil bei beliebigem Einfallwinkel ausgeführt werden. Hierzu werden üblicherweise Impuls-Echo Verfahren oder das Zwei-Mikrofon Verfahren angewandt. Durch die Möglichkeit der Direktmessung der Feldimpedanz mittels einer Mikrofon/Microflown Kombination kann ebenfalls die Oberflächenimpedanz ermittelt werden. Messungen der Impedanz wurden an verschiedenen Absorbern für unterschiedliche Einfallswinkel durchgeführt. Hierbei wurde besonders der Einfluß der Kalibration des Microflowns, der Probengröße sowie der Meßgeometrie untersucht. Die Ergebnisse werden mit Impedanzrohr-Messungen sowie Ergebnissen der Zwei-Mikrofon Methode verglichen.

• Messung der Bodenimpedanz im Freiland [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  R. Kruse, P. Rong and V. Mellert
[A]

Die Bodenimpedanz hat einen wesentlichen Einfluss auf die Schallausbreitung, insbesondere bei Entfernungen bis ca. 100 m. Zur ihrer Bestimmung sind in-situ Verfahren besonders geeignet. Die für Straßenoberflächen und Schallschutzwände üblichen Verfahren wie ISO 13472-1 und CEN/TS 1793-5 (Adrienne-Verfahren) beruhen auf der Annahme ebener Wellen und sind daher wenig geeignet für tiefe Frequenzen und flache Einfallswinkel. Mit dem Standard ANSI S1.18-1999 (Template Method for Ground Impedance) ist ein Verfahren gegeben, um aus der Transferfunktion zwischen zwei über der untersuchten Oberfläche positionierten Mikrofon die Absorberkennwerte des Bodens und somit die Impedanz zu bestimmen. Dieses erfolgt durch Vergleich der Transferfunktion mit vorberechneten Spektren für div. Absorberparameter(-kombinationen) und Geometrien. Im Zuge der aktuellen Revision dieses Standards ist eine Direktbestimmung der Impedanz mittels eines verbreiteten Schallfeldmodels (Nobile, Hayek 1985) vorgesehen. Die Autoren haben in diesem Zusammenhang eine Reihe von Messungen im Freiland und im Labor ausgeführt, um die Zuverlässigkeit des vorgeschlagenen Verfahrens zu prüfen. Besondere Beachtung fanden hierbei die Eignung für tiefe Frequenzen sowie die Bestimmung einer besonders fehlerunempfindlichen Messgeometrie.

Kubaczyk, C.

• Freefield Measurements of Radiated and Structure Borne Sound of a Ship [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  V. Nejedl, J. Ehrlich and C. Kubaczyk
[A]

The radiated underwater sound of technical structures into the far field is of widespread interest, especially for naval ships. A part of the radiated field is caused by structure borne sound excited by the ship's vibrational sources (engines, pumps etc). Actually, there is no reliable physical model that describes the relation between source properties inside the ship and the radiated sound into the far field. Therefore a concept for the identification and quantification of the essential effects is needed.

The paper describes the investigation concept and the experimental configuration for the simultaneous measurement of both, the structure borne sound and the radiated sound of a ship. The trials were carried out with the research vessel 'PLANET' in the Celtic Sea. The structure borne sound was measured using up to 18 accelerometers placed on several aggregates and frames along the ship. For the measurement of the radiated sound field an autonomous, buoyant vertical line array was used. In addition to the ships sound sources, defined signals were generated by two self mounted shakers. The evaluation of the experimental data focusses on the identification of the dominating sound sources and their relations to the radiated field. Selected results as well as essential problems will be discussed.

Kubicek, R.

• Meaning of projectile sound by shooting sound emissions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  L. Förster, R. Kubicek and R. Müller
[A]

There are only two factors that are decisive for the emergence of the projectile sound and the area that is covered when the projectile sound spreads. These are the speed of the projectile and the length of its flight path. For various projectile speeds that can be assigned to three different cases the theoretically expected distributions of the projectile sound levels are discussed and then compared with the actually measured ones.

• Möglichkeiten und Wirksamkeitsgrenzen des baulichen Schallschutzes an offenen Bahnenschießanlagen [DAGA 2005 (München)]
  L. Förster, R. Kubicek and R. Müller
[A]

Möglichkeiten und Wirksamkeitsgrenzen des baulichen Schallschutzes an offenen Bahnenschießanlagen

Bei schalltechnischen Untersuchungen an offenen Bahnenschießanlagen zur Nachweisführung der Wirksamkeit nachträglich durchgeführter baulicher Schallschutzmaßnahmen in Form von Teilumhausungen der Schießbahnen wurde festgestellt, dass die erzielte Dämpfungswirkung des sich in der Wohnnachbarschaft einstellenden Einzelschusspegels stark vom abgefeuerten Waffen- und Munitionstyp abhängt. Für 'Unterschall'-Waffen wurden wesentlich höhere Dämpfungswirkungen erzielt als für 'Überschall'-Waffen. In einer Feldstudie an typischen Schießanlagen des Landes Thüringen wurde das Emissionsverhalten von Handfeuerwaffen für die als Ursache in Frage kommenden Schießgeräuscharten Mündungsknall und Geschossknall und deren Ausbreitungsdämpfung über die Schießstands- und Sicherheitsbauten untersucht. Hierzu wurde eigens ein praktikables - sowohl im Freifeld als auch innerhalb der Schießstände anwendbares Separierungsverfahren zur messtechnischen Trennung von Mündungs- und Geschossknall entwickelt und erfolgreich angewendet. Die Messergebnisse für den separierten Mündungs- bzw. Geschossknall sowie deren Überlagerung zum mittleren Einzelschusspegel nach VDI 3745, Bl.1 zeigen, dass die Dämpfungswirkung der Teilumhausungen für Mündungsknall je nach Aufwand der Baumaßnahme bis 40 dB erreichen kann, für den separierten Geschossknall jedoch unwirksam ist. Deshalb kann beim Abfeuern von Überschallwaffen (deren Geschosse mit Überschallgeschwindigkeit fliegen) die insgesamt erzielbare Dämpfungswirkung der baulichen Schallschutzmaßnahmen in Form von Teilumhausungen der Schießbahnen nur so hoch sein wie der separierte Mündungsknall der 'Überschall'-Waffe deren separierten Geschossknall überragt. Die Gesamt-Dämpfungswirkung der oftmals mit hohen Kosten verbundenen baulichen Schallschutzmaßnahmen fällt damit für Überschallwaffen mit 8 bis 10 dB wesentlich geringer aus als für Unterschallwaffen, die lediglich Mündungsknall abstrahlen.

Kubin, G.

• Erkennung regionaler Varietäten des Deutschen unter Verwendung prosodischer Merkmale [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Hagmüller and G. Kubin
[A]

In dieser Arbeit wird versucht, allein aufgrund prosodischer Merkmale die nationalen Varietäten des Deutschen in Österreich und Deutschland zu unterscheiden. Es werden die Sprachgrundfrequenz (F0) und Sprachintensität von kurzen Sätzen eines kleinen Datensatzes (je Varietät 90 Sätze/10 Sprecher analysiert. Es werden Methoden der Parametrisierung der F0 aus der Sprachsynthese (Fujisaki, Intofit) verwendet und auch statistische Merkmale (Standardabweichung, Skewness, Kurtosis, Perzentile) von Signalen wie Ableitung, Korrelation von F0 und Intensität berechnet. Die Merkmale werden mit dem t-Test und mit einem einfachen Klassifikationsalgorithmus bzw. einem mehrlagigen Perzeptron evaluiert. Es werden bis zu 3 Merkmale kombiniert,wobei Kombinationen mit Fujisaki Parametern die besten Ergebnisse liefern. Die Erkennungsrate ist mit 72% vergleichbar mit der, die in der Literatur bisher fuer die automatische Unterscheidung gaenzlich verschiedener Sprachen erzielt wurde.

Kubo, N.

• Engine sound noise - Apart from so-called engine order analysis [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  N. Kubo, V. Mellert, R. Weber and J. Meschke
[A]

Improvement of car engine sound plays a great role in its development nowadays, especially sporty cars and luxurious cars. Therefore it is necessary to understand the underlying auditory features of perception to sporty and luxurious sound.

Firstly in this research the meaning of sporty and luxurious impression are investigated with a number of test persons.

Secondly the time-dependent spectral change of an engine noise due to accelleration is investigated. Interesting correlation between a 'sporty' percept and transient properties of the sound pressure signal is observed.

Additionally, a principal component analysis of questionnaire indicates good correlation between well-known stationary psychoacoustic parameters (loudness, roughness) and the over-all 'luxurious' impression.

The sporty or luxurious impression of an engine noise is additionally investigated with synthetic sounds in which the relevant and time-varying features are systematically adjusted.

• Application of musical harmonic theory to engine sound design [DAGA 2005 (München)]
  N. Kubo, V. Mellert, R. Weber and J. Meschke
[A]

Die Anwendung der Musiktheorie auf Maschinengeräusche wird aktuell diskutiert. Zur Verbesserung der Geräuschqualität von Motoren wird untersucht, ob die Theorie der Harmonie funktionieren kann. Bis jetzt gibt es nur wenige Untersuchungen zur Musiktheorie, die Hinweise zur Verbesserung der Geräuschqualität geben. Der vorliegende Artikel konzentriert sich darauf den Geräuscheindruck ''sportlich'' eines Fahrzeuges durch die Theorie zu untersuchen und quantitatives Verbesserungspotenzial aufzuzeigen. Motorengeräusche haben verschiedene harmonische Klänge als Motorordnungen. Normalerweise beurteilt man die Geräusche nach den Eigenschaften der Hauptordnung. Um die Beziehung zwischen Hauptordnung und sonstigen Ordnungen zu analysieren, werden die Geräusche so modifiziert, dass sie nur eine dominierende Ordnung aufweisen. Dann wird wie in der Musiktheorie eine zusätzliche Ordnung beigegeben. Mit harmonischen Klängen wird die Anwendung der Methode auf ihre Verbesserung des Geräuscheindrucks ''sportlich'' untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Musiktheorie für Geräuschdesign von Motorengeräusche anwendbar ist. Jedoch sind die musikalischen Toneindrücke, wie Konsonant und Dissonant, bei der Beschreibung des Geräuscheindrucks ''sportlich'' ohne Bedeutung. Stattdessen sind Unterschiede von einer halben bzw. ganzen Oktave zwischen Hauptordnung und zusätzlichen Ordnungen entscheidend.

Kühn, B.

• Speaker Position Estimation in Vehicles by Means of Acoustic Analysis [DAGA 2008 (Dresden)]
  A. Swerdlow, T. Machmer, B. Kühn and K. Kroschel
[A]

The interaction between man and machine via acoustic analysis systems gains more and more in importance for vehicles that will come on the market in the next years. Thereby, the position of the user within the vehicle is of particular interest, for example to generate some position specific properties for seat and air conditioning settings, but also for manipulations of entertainment systems.

An in-car speaker localization system presented on the DAGA 2007 enabled the detection of passengers by means of a time delay based method and a microphone array in two steps. First, the time delay of arrival (TDOA) of sound signals in a pair of spatially separated microphones had to be estimated. Then the estimated TDOA in combination with the known microphone array geometry could be used for the localization of the sound source in the environment.

The current paper evaluates an improved one-step approach for sound source localization using SRP-PHAT for the position estimation. Furthermore, different microphone array configurations are investigated to find optimal array geometry and consider requirements of the automotive industry concerning microphone positioning possibilities inside modern car models. In addition, the developed real-time system is presented.

Kühne, K.

• Ultrasonic multifeature tissue characterisation for prostate diagnostics [DAGA 2002 (Bochum)]
  U. Scheipers, H. Ermert, A. Lorenz, A. Pesavento, H. Sommerfeld, M. Garcia-Schürmann, K. Kühne, T. Senge and S. Philippou
[A]

The incidence of the prostate carcinoma is one of the highest cancer risks in men in the western world. Its position in cancer mortality statistics is also among the highest. The prostate carcinoma is only curable at an early stage. Therefore, early detection is extremely important. The different types of diagnostics that are used today lack reliability and are therefore not sufficient. Diagnosis of the prostate carcinoma using multifeature tissue characterization in combination with ultrasound allows the detection of tumors at an early stage. Radio-frequency ultrasonic echo data of the prostate is captured during the usual examination of the patient with standard ultrasound equipment. The data is transmitted to a PC and subdivided into up to 1000 segments per prostate slice. Up to 40 spectral and texture parameters are calculated for each segment. Two fuzzy inference systems working in parallel classify and separate the segments into two classes (negative/positive). The results of the two fuzzy inference systems are combined to build a malignancy map, which consists of a traditional B-mode image in which areas of a high cancer probability are marked in red. The malignancy map is presented to the physician during the examination on a PC screen. During a clinical study, radio-frequency ultrasonic echo data of 100 patients have been recorded. Prostate slices with histological diagnosis following radical prostatectomies act as the gold standard. The ROC curve area is between A=0,76 and A=0,83. Sensitivities and specificities, which depend on each other, can be chosen freely.

Kühne, M.

• Stimmaktivierung eines Spracherkenners unter Berücksichtigung prosodischer Merkmale und der Variabilität der Aussprache [DAGA 2005 (München)]
  M. Kühne, M. Wolff, M. Eichner, S. Werner and R. Hoffmann
[A]

Einen kritischen Punkt für den praktischen Einsatz von Spracherkennern stellt die Aktivierung des Systems dar. Viele aktuelle Systeme erfordern eine 'push-to-talk'-Freischaltung durch den Benutzer. Für die Mehrzahl der Anwendungen ist eine manuelle Aktivierung jedoch unzweckmäßig. Eine automatische Freischaltung des Erkenners ermöglicht eine deutlich ergonomischere Bedienung durch ein komplettes 'hands-and-eyes-free' Sprachinterface. Üblicherweise werden solche Systeme als Schlüsselwortdetektoren implementiert, welche den Spracheingabestrom kontinuierlich nach einem vordefinierten Ansprechwort durchsuchen. Prosodische Faktoren wie die Stimmmelodie oder die Modellierung der Aussprachevariabilität des Schlüsselwortes fanden bisher in den Verfahren zur Stimmaktivierung nur sehr geringe Beachtung.

In einem ersten Schwerpunkt wird ein sprecherunabhängiges Verfahrens zur Integration prosodischer Merkmale in die Erkennungstrategie vorgestellt. Basierend auf der Grundfrequenz- und Energiekontur des Schlüsselwortes beim Ansprechen des Erkenners wurde ein Hidden Markov Modell trainiert. Das prosodische Modell wurde anschließend zur Überprüfung der Schlüsselworthypothesen des Kommandoerkenners verwendet. Durch die Verwendung von Aussprachevarianten des Schlüsselwortes konnte die Erkennungsleistung leicht gesteigert werden. Die Berücksichtigung prosodischer Informationen führte zu einer signifikanten Reduzierung der Fehlerraten, insbesondere der Fehlalarmrate des verwendeten Kommandoerkenners. Die Erkennungsleistung des prosodischen Modells wurde mit den Ergebnissen von Versuchspersonen in Hörversuchen bei identischer Aufgabenstellung verglichen.

In einem zweiten Schwerpunkt wird gezeigt, dass die Modellierung der Aussprachevariabliltät des Schlüsselwortes die Erkennungsleistung ebenfalls verbessert kann. Die Aussprachevarianten des Schlüsselwortes wurden mit Hilfe eines phonetischen Netzwerkes dargestellt, welche automatisch aus Sprachaufnahmen trainiert werden können. Auf ein entsprechendes Lernverfahren wird kurz eingegangen.

Kühne, R.

• Pilotprojekt: 2 OPA als innerstädtische Lärmschutzmaßnahme [DAGA 2005 (München)]
  A. Attenberger and R. Kühne
[A]

Im August 2003 wurde zum ersten Mal in Deutschland auf der B 17 im Stadtgebiet Augsburg auf einer Länge von 560 m ein zweilagiger offenporiger Asphalt (2 OPA) mit Erfolg eingebaut. Der 2 OPA soll den Emissionspegel bei 50 km/h und 100 km/h um mindestens 5 bzw. 8 dB(A) mindern. Die Wirkung muß mehr als 8 Jahre anhalten. Der Referenzbelag ist Gussasphalt bei gleicher Prognoseverkehrsbelastung. Für den Einbau des 2 OPA hat das Bayerische Landesamt für Umweltschutz (LfU) fachliche Auflagen erarbeitet. Sie befassen sich mit den Verantwortlichkeiten, der Planungs- und Bauphase sowie mit dem Betrieb der Straßendecke. Das Pilotprojekt wurde fachtechnisch und wissenschaftlich begleitet. Es soll dazu beitragen, den Stand der Technik für 2 OPA zu einer Regelbauweise zu machen. Der 2 OPA eignet sich für Straßenabschnitte, an denen viele Lärmbetroffene wohnen, herkömmliche Lärm-schutzmaßnahme versagen oder städtebauliche Gründe gegen deren Bau sprechen. Wenn Lärmschutzwälle und -wände beiderseits der Fahrbahn erforderlich sind, kann ein 2 OPA besonders wirtschaftlich sein. Er stellt eine high tech-Bauweise dar, die ganz besondere Sorgfalt bei Planung und Einbau erfordert. Die Erfahrungen mit dem Pilotvorhaben führen zu einem fortzuschreibenden Leitfaden, der aus den fachlichen Auflagen entwickelt wurde.

Kühnel, V.

• Nützlichkeit und Akzeptanz einer automatischen Programmwahl in Hörgeräten [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  M. Büchler, N. Dillier, V. Kühnel and S. Launer
[A]

In modernen Hörgeräten wird die Wahl des optimalen Programms auch durch die aktuelle akustische Umgebung bestimmt. Dabei schaltet das Hörgerät in Abhängigkeit der akustischen Situation (z.B. Ruhe, Lärm, Musik) automatisch zwischen verschiedenen Programmen um. Die Nützlichkeit und Akzeptanz einer automatischen Programmwahl aus der Sicht der Hörgeräteträger wurde untersucht. Die Probanden wurden mit einem modernen digitalen Hörgerät versorgt, das automatisch erkennt, ob eine ruhige oder eine geräuschvolle Hörumgebung herrscht, und zwischen zwei Programmen hin und her schaltet. Nachdem die Probanden die Hörgeräte einige Zeit im Alltag getragen hatten, wurden ihre Erfahrungen mit der automatischen Programmwahl mit Hilfe eines Fragebogens erfasst. Von Interesse war dabei insbesondere, wie die Umschalthäufigkeit beurteilt wird, ob die Programmwahl immer richtig scheint, und ganz allgemein wie nützlich eine automatische Programmwahl ist. Die Auswertung des Fragebogens zeigt, dass rund 75 % der Probanden eine automatische Programmwahl als nützlich betrachten. Die Umschalthäufigkeit wird jedoch sehr unterschiedlich beurteilt, was ein individuelles Anpassen dieses Parameters wünschenswert macht. Auch die Erwartungen an das Verhalten des Hörgerätes in der Situation ''mehrere Sprecher im Störlärm'' sind individuell unterschiedlich: Während die einen Probanden in dieser Situation lieber ein eingeschränktes Hörfeld (Richtmikrofon) schätzen, bevorzugen die andern ein offenes Hörfeld, um Sprecher aus verschiedenen Richtungen hören zu können. Gesamthaft gesehen sind die meisten Probanden mit der automatischen Programmwahl zufrieden.

• Speech intelligibility as a function of temporal resolution and the number of stimulation channels for signal processing using the sinusoidal speech model [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  O. Timms, S. Allegro, V. Kühnel, A. von Buol and N. Dillier
[A]

In the investigation of a sinusoidal speech signal processing scheme, the number of stimulation channels as well as the temporal and spectral resolution required for 100% speech intelligibility were determined. German vowels, consonants and sentences (MACarena test and Oldenburg sentence test) spoken by a male speaker were processed with an algorithm based on the sinusoidal speech model of Quatieri and McAulay (T.F. Quatieri and R.J. McAulay, ''Audio signal processing based on sinusoidal analysis / synthesis'', chapter 9 of ''Applications of Digital signal processing to audio and acoustics'', edited by M. Kahrs and K. Brandenburg, Kluwer Academic Publishers, 1998). The algorithm uses a limited number of stimulation channels (1-5) as well as different temporal and spectral resolutions (FFT frame length 128, 256 and 512 points sampling frequency 22050 Hz). Speech intelligibility tests in quiet were performed with normal hearing native German speaking adults using conventional diagnostic speech perception tests as well as paired comparison vowel and consonant tests. The test results show that different numbers of stimulation channels are required for 100% speech recognition in sentences processed with different temporal and spectral resolution. A tendency of increased speech intelligibility was observed by either increasing temporal resolution or decreasing spectral resolution. In addition significant learning effects were observed. The results of this study will be presented and discussed in detail.

Kühnelt, H.

• Tonerzeugung in Flöten - Dreidimensionale Simulation mit der Lattice-Boltzmann-Methode [DAGA 2005 (München)]
  H. Kühnelt
[A]

In Kernspaltinstrumenten wie Quer-, Blockflöten und labialen Orgelpfeifen wird der Ton durch die Wechselwirkung von Luftstrahl und Schallfeld im Instrument erzeugt. In einem mesoskopischen Ansatz simuliert die Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) die von den Navier-Stokes-Gleichungen bestimmte Dynamik eines idealen Gases bei niederen Mach-Zahlen. Es wird gezeigt, daß die LBM geeignet ist, die schwache Interaktion zwischen Strömung und Akustik zu simulieren. In dreidimensionalen Simulationen realistischer Geometrien wird die Klangerzeugung in Flöten untersucht. Das Verhalten des schwingenden Systems in Zeit- und Frequenzbereich und der durch strömungs-akustische Interaktion erzeugte Schall werden betrachtet, ebenso wie die Auswirkung kleiner Änderungen der Geometrie im Labialbereich auf den Klang.

• Vergleich von LBM und LES zur Simulation der Tonerzeugung bei Flöten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  H. Kühnelt and C. Reichl
[A]

Die Tonerzeugung bei Flöteninstrumenten und labialen Orgelpfeifen ist (vor allem) durch die strömungs-akustische Wechselwirkung von Luftstahl und akustischem Feld der stehenden Welle im Instrument bestimmt. Im Mund des Instruments besitzen der Luftstrahl, der vor allem durch seine Wirbelkomponente als inkompressibel charakterisiert werden kann, und das akustische Schnellefeld, das ein kompressibles Potentialfeld ist, Geschwindigkeiten von ähnlicher Größenordnung, wodurch diese beiden Komponenten koppeln. Zur Simulation der Tonerzeugung bei Flöten mit Hilfe von CFD müssen die verwendeten Algorithmen in der Lage sein 1) das Strömungsfeld des Luftstrahls mit Geschwindigkeiten, die klein sind im Vergleich zur Schallgeschwindigkeit, 2) die Schallausbreitung und 3) die Erzeugung von Schall durch Wirbel-Schall-Wechselwirkung zu beschreiben. In diesem Vortrag werden zwei grundsätzlich unterschiedliche Simulationsalgorithmen miteinander verglichen: Die Lattice-Boltzmann-Methode (LBM), die als Diskretisierung der Boltzmanngleichung im fluiddynmaischen Limit die kompressible Navier-Stokes-Gleichungen für niedrige Machzahlen simuliert, und die Large-Eddy-Simulation (LES), die auf einer Filterung der Navier-Stokes-Gleichungen beruht. Nach einem allgemeinen Vergleich der hydrodynamischen und akustischen Eigenschaften beider Algorithmen werden Ergebnisse der Simulation von block- und querflötenähnlichen Geometrien, wie zum Beispiel Geschwindigkeits- und Druckfeld gegenübergestellt. Schwächen und Stärken der beiden Methoden werden im Anschluß diskutiert.

Kühner, D.

• Ist Fluglärm lästiger? [DAGA 2002 (Bochum)]
  D. Kühner
[A]

Der Zusammenhang zwischen dem Tag/Nacht Pegel Ldn von Straße, Schiene und Luftverkehr und den Wirkungskategorien ''annoyed'' oder ''highly annoyed'' wird in der Studie des Holländischen Gesundheitsrates als Zusammenfassung aus der Vielzahl von Untersuchungen dargestellt. Danach wird Flugverkehrslärm bei gleichem Ldn lästiger als Straßenverkehr und Straßenverkehr lästiger als Schienenverkehr empfunden. Weiter wird in der Studie angemerkt, dass die Zusammenhänge nicht statitistisch argnifikant gesichert sind. Damit stellt sich die Frage, ob der statistisch nicht gesicherte Zusammenhang nicht durch andere Fakten begründet werden kann. Die deBakom hat ein messtechnisches Verfahren zur automatischen Identifizierung von Straßen-, Schienen- und Fluglärm entwickelt, das diese Quellen ab ca. 3 dB über dem Hintergrundpegel bei freier Schallausbreitung sicher (besser als 90%) auf der basis einer Beobachtungszeit von 1.2 s identifizieren kann. Das patentierte Verfahren beruht auf einem spektralen Vergleich, der auf dem Spektrum und der spektralen Rauigkeit aufbaut. Es lässt sich nun anhand dieser für die Mustererkennung abgeleiteten Spektren zeigen, dass deren EPN-Pegel als Maß der Lärmigkeit bei bzw. Lärmstärke bei gleichem A-Schallpegel vor einem Gebäude in Raäumen die Pegelunterschiede liefern, die auf der Basis der eingangs genannten Zusammenhänge zu erwarten sind. Weiter zeigt sich anhand der Muster, dass einzelne Flugsituationen bezüglich Ihrer Lästigkeit vergleichbar sind mit entsprechenden Mustern, die dem Schwerlastverkehr zugeordnet sind, oder andererseits, dass Güterzüge mit Dieselloks in der Lästigkeit vergleichbar höher sind als PKW-Verkehrslärm.

• Dreidimensionale Windmessung und deren Nutzungsmöglichkeit für die Umweltakustik [DAGA 2002 (Bochum)]
  D. Kühner
[A]

Mit der Einführung des Langzeitmittelungspegels in der TALärm und der ISO 1996-2 nimmt die Bedeutung der Kenntnisse über die Zusammenhänge zwischen Schallausbreitung und meteorologischen Parametern zu. Dies betrifft einerseits den Faktor Cmet der ISO 9613-2 und andererseits das Konzept des meteorologischen Fensters der ISO 1996-2 ''Bestimmung von Schallimmissionspegeln''. Die letztere will die bekannten Wechselwirkungen zwischen Schallausbreitung und Meteorologie für eine Messstrategie nutzen. Dabei wird davon ausgegangen, dass bei positiven Krümmungsradien (Strahl wird nach unten gekrümmt) die Varianz der Immissionspegel gering und die Ausbreitungsbedingungen gut sind, wobei die ISO 1996-2 den Begriff der Krümmung als Inverses des Krümmungsradius' einführt. Durch Messen des dreidimensionalen Windvektors lässt sich sowohl die horizontale als auch die vertikale Strömung wie auch deren Turbulenz direkt erfassen. Geeignet für diese Aufgabe sind Geräte, die auf der Messung der Schallgeschwindigkeit mit Ultraschallsensoren in drei Richtungen aufbauen. Ausgehend von diesen Messdaten lässt sich der Krümmungsradius für die relevante Ausbreitungsrichtung im Sinne des Abschnitts 7 der ISO 1996-2 unmittelbar abschätzen und die Größe der Schattenzonen, die für Cmet relevant ist.

• Modellierung der Schallausbreitung in einer realen Atmosphäre [DAGA 2002 (Bochum)]
  D. Kühner
[A]

Die Entwicklung der Rechner und geeigneter Algorithmen zur Lösung partieller Differentialgleichungen ist so weit fortgeschritten, dass unmittelbar kein Grund zu erkennen ist, sich noch mit Lösungen des mathematischen Problems der Schallausbreitung in einer realen Atmosphäre zu befassen. Im Rahmen des europäischen Projekts ''Harmonoise'', mit dem ein harmonisiertes Ausbreitungsmodell für ganz Europa geschaffen werden soll, wird von dem ''goldenen Modell'' gesprochen, mit dem alle Ingenieurmodelle geeicht werden könnten. Der Kern der Lösung liegt jedoch nicht in der Lösung von Differentialgleichungen, sondern in der Beschreibung der realen Atmosphäre und ihrer Wechselwirkungen mit der Topogra-phie. Dabei stellt sich die Frage, welche Kenngrößen diese reale Atmosphäre soweit beschreiben, dass die Lösungen mit dem ''goldenen Modell'' auch tatsächlich die ausreichend genauen Daten liefern. Gesucht ist das Schallgeschwindigkeitsfeld und dessen Turbulenz. Kennt man Temperatur, Feuchte, den dreidimensionalen Windvektor und die Strahlungsbilanz, dann kann, wie ausführlich beschrieben wird, anhand einschlägiger meteorologischer Modelle aus dem Forschungsgebiet der Meteorologie der bodennahen Atmosphäre (bis ca. 100 m über Grund) das Wind- und Temperaturfeld und dessen Turbulenz modelliert wer-den. Danach stellt sich die Frage, ob das ''goldene Modell'' im Vergleich zu Messungen die richtigen Werte liefert, oder ob in Anbetracht des nur näherungsweise beschreibbaren Schallgeschwindigkeitsfeldes ein einfaches, gegebenenfalls auf Strahlenansätzen beruhendes wellentheoretisches Modell ausreichend genau die Schallausbreitung beschreibt.

• Messungen von Straßenverkehrsgeräuschen in Ladenburg und Uttrichshausen und von Schienenverkehrsgeräuschen in Twistringen [DAGA 2003 (Aachen)]
  D. Kühner
[A]

Im obigen Projekt für ein harmonisiertes europäisches Schallausbreitungsmodell, das von der EU und dem Umweltbundesamt gefördert wird, haben wir das Arbeitspaket ''Validierung'' übernommen. Zur Validierung der hamonisierten Modelle sind Messungen erforderlich, um einen Vergleich zwischen berechneten und gemessenen Immissionspegeln zu ermöglichen. Zielgröße ist der Langzeitmittelungspegel, d.h. neben dem Mitwindpegel werden auch Häufigkeit und Ausbreitungsbedingungen für alle übrigen meteorologischen Situationen benötigt. Von der Messplanung her wird davon ausgegangen, dass die wesentlichen Einflussgrößen Windrichtung, atmosphärische Stabilität und Windgeschwindigkeit sind. Diese Größen werden mit einem Windmesser erfasst, der den horizontalen und vertikalen Windkomponenten erfassen kann und schnell genug ist, um die Turbulenz mit zu erfassen. Es werden 10 Ausbreitungssituationen untersucht, von denen 5 die mittel- u. nordeuropäische Situation erfassen sollen und 5 den mediterranen Klimabereich. Die Messentfernungen liegen zwischen 25 und 1400 m. Die Erfassung erfolgt kontinuierlich fpr jeweils 3 Messperioden in unterschiedlichen Jahreszeiten. Erste Resultate von Dauermessungen an 2 Autobahnen und einer Bahnlinie werden vorgestellt.

• Diskussion der TA Lärm. Was brauchen wir wirklich?
  D. Kühner
[A]

Diskussion der TA Lärm. Was brauchen wir wirklich?

• Richtlinien ISO 17201 über die Messung und Prognose von Schießlärm [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  D. Kühner
[A]

Bei Schießlärm handelt es sich um transiente Vorgänge, die nicht mit den bisher üblichen Methoden zur Charakterisierung der Quelle durch eine Schallleistung behandelt werden können. Daher führt der obige Normenzyklus, der fünf Teile umfasst, die auf eine Sekunde bezogene Schallenergie ein. Es wird anhand gemessener Beispiele die Methode zur Bestimmung der Schallenergie und der Richtwirkung dargestellt, bzw. deren Vorausberechnung aus technischen Daten. Neben dem Mündungsknall ist unter bestimmten Umständen der Geschossknall zu berücksichtigen. Die Prognose dieser Anteile wird dargelegt, wie auch die Berechnung aus technischen Daten.

• Berechnung der Abschirmung bei stark gerichteten Quellen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  D. Kühner
[A]

Die ISO 9613-2 'Schallausbreitung im Freien' baut bei der Berechnung der Abschirmung auf eine von Maekawa entwickelte Näherung auf. Dieser Näherung liegen ungerichtete Kugelwellenzugrunde. Es wird gezeigt, wie mit der von Fraunhofer entwickelten Näherung zur Beugung die Abschirmung berechnet werden kann. Dies wird am Beispiel eines Schusses mit einer Schrotflinte und einer hinter dem Schützen angeordneten Abschirmung auch demonstriert.

• Sigma-Regelung Fluglärm [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  D. Kühner and B. Vogelsang
[A]

Im Mai 2005 wurde vom Bundesministerium für Umwelt und Reaktorsicherheit ein Gesetzesentwurf zur Verbesserung des Schutzes vor Fluglärm in der Umgebung von Flugplätzen vorgelegt. Diese Novelle erfordert erhebliche Veränderungen des Berechnungsverfahrens der Beurteilungspegel gegenüber der AzB, sowie ein neues Verfahren zur Berechnung der NAT-Werte. Weiter enthält diese Novelle eine Vorgabe zur Berücksichtigung der jährlich schwankenden Nutzung der Bahnsysteme eines Flughafens, die als Sigma-Regelung bezeichnet wird. Im Folgenden soll die Umsetzung dieser Vorgabe in ein Berechnungsverfahren dargestellt werden.

Kühnicke, E.

• Brechung von begrenzten Schallbündeln [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  E. Kühnicke
[A]

Die idealisierten Randbedingungen - schallharte und schallweiche Grenzfläche - enthalten die Vereinfachungen, daß keine Transmission von Wellen in das angrenzende Medium erfolgt, daß keine Grenzflächenwellen an der Grenzfläche auftreten und keine Wellenmodenwandlung stattfindet. Für diese idealisierten Randbedingungen lassen sich Greensche Funktionen z.B. mit Hilfe der Spiegelquellenmethode oder einer Fourier-Entwicklung ableiten. Betrachtet man die Schallabstrahlung von einer Grenzfläche zwischen zwei Festkörpern bzw. zwischen einem Festkörper und einer Flüssigkeit, so liegen keine idealisierten Randbedingungen vor. Für diese Fälle bereitet die Aufstellung von Greenschen Funktionen mit dem üblichen Formalismus Schwierigkeiten. Die Integraltransformationsmethoden sind ein effektives Werkzeug zur Lösung des Rand-Anfangswert-Problems auch bei komplizierteren Randbedingungen. Sie liefern Lösungen in Form von zeitabhängigen oder harmonischen Greenschen Funktionen. Durch Transformationen lassen sich partielle Differentialgleichungen in gewöhnliche überführen. Die Lösung des Rand-Anfangswert-Problems erfolgt im transformierten Gebiet. Von der Dimension sowie der Symmetrie des Problems hängt die Anzahl der notwendigen Transformationen und somit auch die Anzahl der Rücktransformationen ab. Der Beitrag enthält eine Darlegung der Ableitung von zweidimensionalen Greenschen Funktionen für verschiedene Randbedingungen mit Hilfe von Integraltransformationen. Es werden exakte Lösungen des Rand-Anfangswert-Problems und Näherungslösungen erläutert. Das Feld für eine ausgedehnte Quelle ergibt sich aus der Superposition der Felder aller Elementarpunktquellen. Die so erhaltenen Integrale für die Abstrahlung in Festkörper und fluide Medien werden mit der Huygensschen und der Rayleighschen Integralform verglichen.

• Integraltransformationsmethoden zur Ableitung von Greenschen Funktionen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  E. Kühnicke
[A]

Der vorliegende Beitrag zeigt, daß der Brechungswinkel entsprechend dem Snelliusschen Brechungsgesetz das Maximum in der abgestrahlten Richtcharakteristik eines unendlich ausgedehnten Streifens in Fraunhoferscher Näherung ist. Deshalb ist das Brechungsgesetz nicht zur Berechnung des Brechungswinkels eines in beiden Richtungen begrenzten Schallbündels zu verwenden. Der Beitrag untersucht das von einer endlichen Quelle ausgesendete Schallfeld bei harmonischer und transienter Anregung. Der Einfluß der Schwingergröße, der Frequenz bzw. Mittenfrequenz und der Zeitanregung des Wandlers auf den Brechungswinkel wird diskutiert. Anhand von Simulationsrechnungen für die Schallfelder von Ultraschall-Winkelprüfköpfen, wie sie in der Zerstörungsfreien Prüfung verwendet werden, wird gezeigt, daß das Brechungsgesetz bei kleinen Schwingern (in der Größenordnung der Wellenlänge) und im Bereich des Grenzwinkels der Totalreflexion auch bei Schwingern in der Größenordnung von einigen Wellenlängen bis zu 20 abweichende Brechungswinkel liefert. Viele Schallfeldberechnungsprogramme verwenden ebene Reflexions- oder Transmissionskoeffizienten verbunden mit einer Diskretisierung der Quelle in einzelne Elementarpunktquellen. Da diese Programme somit auch von einer Überlagerung ebener Wellen ausgehen, ist der Punktquellenabstand von entscheidender Bedeutung für ihre Genauigkeit. Es wird gezeigt, daß ein Punktquellenabstand von einer halben Wellenlänge nicht ausreichend ist, insbesondere zur Berechnung des Schallfeldes in mehrschichtigen Systemen.

• Bewertung von gemessenen Ultraschallsignalen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  E. Kühnicke, H.G. Trier, R.V. Hahn and A. Lohfink
[A]

Das von einem Ultraschallwandler ausgesendete Schallfeld kann mit Hilfe unterschiedlicher Meßverfahren charakterisiert werden. Bei der Prüfung medizinischer Ultraschallsysteme werden dazu u.a. Kugelreflektoren, Hydrophone, Ultraschallprüfköpfe und Thermosensoren verwendet. Entsprechend dem verwendeten Meßsystem erfolgt eine völlig unterschiedliche Bewertung der Parameter des ausgesendeten Schallfeldes. Basierend auf Simulationsrechnungen diskutiert der Beitrag die verschiedenen Meßverfahren, zeigt die Abhängigkeit der Meßergebnisse von der Empfängerart, von der Größe der Empfängerfläche und von dem detektierten Frequenzbereich. Wichtige Hinweise zum Aufbau der Meßanordnung werden abgeleitet. Meßergebnisse für die verschiedenen Verfahren werden vorgestellt.

• Akustische Sensoren für die Zerstörungsfreie Prüfung und die medizinische Diagnostik [DAGA 2003 (Aachen)]
  E. Kühnicke
[A]

In der zerstörungsfreien Prüfung und in der medizinischen Diagnostik sind Ultraschalluntersuchungen weit verbreitet. Meist wird mit der Impuls-Echo-Methode gearbeitet, das bedeutet, daß das von dem Fehler bzw. den Organgrenzen reflektierte Signal empfangen und ausgewertet wird. Die Qualität bzw. sogar die Durchführbarkeit der Untersuchung hängt davon ab, ob das Schallfeld im Untersuchungsobjekt an der zu untersuchenden Stelle fokussiert ist und ob das Objekt unter dem gewünschten Einschallwinkel getroffen wird. Nebenstrukturen sind unerwünscht, da sie Fehlbewertungen verursachen können. Da das Schallfeld durch schrägliegende und gekrümmte Grenzflächen abgelenkt, fokussiert bzw. defokussiert wird, hängt es sowohl von den Parametern des Schallkopfs, als auch von den Parametern des Ausbreitungsmediums ab. Der Beitrag diskutiert anhand von Simulationsrechnungen den Einfluß der verschiedenen Schallkopfparameter sowie der Parameter des Untersuchungsobjektes auf das Schallfeld. Das Vorgehen bei der Entwicklung von angepaßten Schallköpfen bzw. Meßanordnungen für Prüfprobleme in der ZfP wird erläutert. Der Beitrag zeigt außerdem, daß die Kenntnis des Schallfeldes bei den jeweiligen Meßbedingungen eine bessere Bewertung der Meßsignale ermöglicht.

• Optimierung der Richtcharakteristik von Ultraschall-Arrays [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  E. Kühnicke
[A]

Sowohl bei Arrays für die medizinische Diagnostik als auch bei Arrays für die Zerstörungsfreie Prüfung wird möglichst ein Mittenabstand zwischen den Elementen von einer halben Wellenlänge im Gewebe bzw. im Prüfobjekt eingehalten. Der Beitrag untersucht diese Bedingung näher. Anhand von berechneten Schallfeldern wird der Einfluss der Elementbreite, des Schwenkwinkels sowie der Dauer des Anregungssignals auf die Größe und den Winkel der Seitenzipfel untersucht. Dazu werden für ein ebenes Array die harmonischen und transienten Schallfelder in Wasser und im Prüfobjekt berechnet. Für ein konvexes Array zur Innenrohrprüfung erfolgt eine Optimierung der Ansteuerung. Entsprechend der gewählten Verzögerungszeiten der einzelnen Elemente lässt sich der Fokus an unterschiedlichen Stellen in der Rohrwand platzieren. Dafür wird eine Methode genutzt, die auf der Simulation des harmonischen Schallfeldes beruht. Es wird gezeigt, dass das harmonische Schallfeld bei der Mittenfrequenz des Breitband-Arrays eine gute Näherung für das transiente Feld ist und dass daraus die richtige Ansteuerung resultiert. Im Gegensatz dazu führen geometrische Berechnungen oft zu falschen Ergebnissen.

• Messung der Kanaldämpfung von Schalldämpfern in einem erweiterten Kundt'schen Rohr mit Hilfe des Übertragungsmatrixverfahrens [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  T. Geyer, J. Hübelt and E. Kühnicke
[A]

Das im Vortrag vorgestellte Messverfahren in einem erweiterten Kundt'schen Rohr basiert auf der Bestimmung der komplexen Wellenzahl in axialer Richtung des zu prüfenden Schalldämpfers. Dazu werden vier Mikrofone verwendet, je zwei Mikrofone befinden sich vor dem Messgegenstand und zwei dahinter. Damit ist die in den Schalldämpfer eintretende sowie die austretende bzw. transmittierte Schallleistung messbar. Aus der auf diese Art gemessenen komplexen Größe kann die Kanaldämpfung des untersuchten Schalldämpfers bestimmt werden. Dieses Verfahren ermöglicht die Messung von Absorptionsschalldämpfern aller gebräuchlichen Geometrien, wie den Schlitzkanal, den Rechteckkanal oder den Kreiskanal, aber auch von Reflexionsschalldämpfern. Die Ergebnisse dieser Messungen werden verglichen mit herkömmlichen Verfahren zur Messung des Einfügungsdämpfungsmaßes sowie des Durchgangsdämpfungsmaßes in einem Messkanal mit reflexionsarmem Abschluss entsprechend DIN EN ISO 7235.

Künstner, N.

• Ableitung von Testszenarien für Spracherkenner und Sprachdialogssysteme aus einer Nutzerstudie [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  G. Seitz, N. Künstner and O. Meyer
[A]

Derzeit werden vermehrt Sprachdialogsysteme zur Steuerung von Komponenten im Fahrzeug eingesetzt. Die Funktionsauswahl erfolgt typischerweise anhand einer Menüführung. Die Rahmenbedingungen während einer kundentypischen Sprachinteraktion (z.B. Geschwindigkeit, Störgeräusch, Verkehrsdichte) und das Verhalten des Nutzers sowie dessen Verhaltensanpassung an ein Dialogsystem sind im Kraftfahrzeug z.Zt. nicht umfassend untersucht. Der Test von ASR Systemen im Realfahrzeug wird heutzutage mit nutzungsuntypischen Szenarien durchgeführt. Es wird eine Nutzerstudie vorgestellt, die basierend auf einem Seriensystem, akustische Parameter für automatisierte Tests von Spracherkennern als auch Sprachdialogsystemen ableitet.

Kuentz, T.

• Akzeptanz von baulichen Lärmschutzmassnahmen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  F. Fischer, T. Meloni and T. Kuentz
[A]

F. Fischer, T. Meloni, T Kuentz Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL) Abteilung Lärmbekämpfung CH-3003 Bern Akzeptanz von baulichen Lärmschutzmassnahmen In einer Feldstudie wird der Einfluss von baulichen Lärmschutzmassnahmen auf die Belästigungsreaktion der Anwohner untersucht. Als bauliche Lärmschutzmassnahmen definieren wir Einrichtungen, welche die direkte Schallausbreitung zwischen der Lärmquelle und dem Wohnhaus unterbrechen. Neben ihrem Hauptzweck, der Schallreduktion, wirken sie über nicht-akustische Effekte indirekt auf das subjektive Erleben der Lärmsituation. Ziel dieser Untersuchung ist, die unterschiedlichen Faktoren in Bezug auf die erlebte Lärmminderung der baulichen Lärmschutzmassnahmen zu vergleichen und zu quantifizieren. Damit eingeschlossen ist die Diskussion der Akzeptanz von baulichen Lärmschutzmassnahmen. Anhand 17 verschiedenen Kombi-nationen aus baulichen Lärmschutzmassnahmen und Siedlungstypen werden für Strassenverkehrs- und Eisenbahnlärm die Belästigungs- respektive Störungsreaktionen in telefonischen Interviews erhoben. Erste Resultate weisen darauf hin, dass das subjektive Erleben entscheidend durch die nicht-akustischen Einflüsse der baulichen Lärmschutzmassnahmen mitbestimmt wird. 11. Oktober 1999/FF/Mel/Kz

Künzel, K.

• Messung und Beurteilung der Geräuschbelastung bei Aufpflasterungen zur Verkehrsberuhigung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  S. Grande, F. Heisig, K. Künzel, A. Rothe and D. Schmidt
[A]

Insbesondere in Neubau- und Siedlungsgebieten sowie bei der Rekonstruktion städtischer Wohngebiete werden seit geraumer Zeit verschiedenste Strukturelemente in die Straßenoberfläche eingefügt, um die Verkehrsteilnehmer zur Einhaltung einer vorgeschriebenen Geschwindigkeitsbegrenzung zu zwingen. Neben sehr sinnvollen und gestalterisch interessanten Lösungen gibt es allerdings auch solche, die in der unmittelbaren Wohnnachbarschaft zu erheblichen Belästigungen durch Verkehrsgeräusche (Rollgeräusche) führen, wie von uns meßtechnisch nachgewiesen werden konnte. In diesem Zusammenhang sind speziell Kippschwellen und Aufpflasterungen zu nennen. Die Störwirkung ist sowohl auf den Belagwechsel als auch auf die Überhöhungen in der Straßenoberfläche zurückzuführen. Die Pegelunterschiede gegenüber glattem Straßenbelag können bis zu 5 dB(A) betragen. In einem Posterbeitrag sollen zahlreiche Beispiele vorgestellt und hinsichtlich ihrer zeitlichen und spektralen Struktur analysiert werden.

• Geräuschbelastung und Hörschwellenverschiebungen bei Kindern und jungen Erwachsenen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  D. Schulz, K. Künzel, L. Hentschel and F. Szymczak
[A]

In der Fachliteratur sowie in der Tagespresse sind während der letzten Jahre eine beträchtliche Anzahl von Publikationen erschienen, in denen eine zunehmende Verschlechterung der Hörfähigkeit junger Menschen festgestellt wird. Diese Tatsache ist vermutlich auf heutige Lebensgewohnheiten, z.B. auch geräuschintensive Freizeitbeschäftigungen, zurückzuführen. Um Erkenntnisse über die realen Geräuschbelastung zu erhalten, wurden dosimetrische Untersuchungen in Schulen, in Discotheken, bei Sportveranstaltungen usw. durchgeführt. Die äquivalenten Schalldruckpegel in Discotheken erreichen 95 ... 105 dB(A), bei einigen Hallensportveranstaltungen wurden ähnliche Werte gefunden. Bei häufigem Besuch derartiger Veranstaltungen können daher Schallbelastungen entstehen, die höher als die beruflich tolerierten Belastungen von 85 dB(A) über 40 Arbeitsstunden / Woche sind. Weiterhin werden Ergebnisse audiometrischer Untersuchungen bei Kindern und jungen Erwachsenen im Alter von 14 ... 25 Jahren vorgestellt. Insbesondere wird auch der Höchstton - Bereich (8 ... 16 kHz) betrachtet, da dieser vermutlich von besonderer Bedeutung bei der Früherkennung von Gehörbeeinträchtigungen ist. Mittels statistischer Verfahren werden Zusammenhänge zwischen Hörfähigkeit, Alter und spezifischen Lärmbelastungen, die aus Befragungen ermittelt wurden, untrsucht.

• Nutzung von Projektarbeiten für Forschung, Lehre und Öffentlichkeitsarbeit : „Außerberufliche Geräuschbelastung und Hörfähigkeit bei Jugendlichen“ [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  D. Schulz and K. Künzel
[A]

Nutzung von Projektarbeiten für Forschung, Lehre, Gewinnung von Akustikernachwuchs und Öffentlichkeitsarbeit :''Außerberufliche Geräuschbelastung und Hörfähigkeit bei Jugendlichen'' D. Schulz, K. Künzel Hochschule Mittweida (FH) Seit 1993 werden an der Hochschule Mittweida Arbeiten zum Thema ''Außerberufliche Geräuschbelastung und Hörfähigkeit bei Kindern und jungen Erwachsenen'' durchgeführt. Am Beispiel dieses Vorhabens werden Erfahrungen zu folgenden Problemen dargelegt : a) Wie konnten Studenten des Studienganges Umwelttechnik frühzeitig in die Forschungsarbeit einbezogen und dabei für die Spezialisierungsrichtung ''Umweltakustik'' interessiert werden? b) Wie kann durch eine enge Zusammenarbeit mit örtlichen Schulen das Thema ''Lärm'' stärker publik gemacht und gleichzeitig für die Hochschule geworben werden? c) Welche Möglichkeiten ergeben sich daraus, ein umfangreiches Datenmaterial zum Thema ''Lärm und Gehör'' zu erheben, ohne dass für dieses Vorhaben Fördermittel zur Verfügung standen? Im zweiten Teil des Vortrages werden einige Ergebnisse dieses Projektes vorgestellt, z.B. zur Lärmbelastung Jugendlicher (Disco, Sportveranstaltungen, Schule u.a.), zur Hörfähigkeit und zum Zusammenhang zwischen Gehörbeeinträchtigungen und verschiedenen Formen der Lärmbelastung. Insbesondere werden die Ergebnisse einer Studie diskutiert, bei der Schüler mehrerer 7.-10. Klassen einer Mittelschule jeweils über zwei bis vier Jahre jährlich audio- metrischen Untersuchungen unterzogen wurden. Es werden Trends bei der Entwicklung der Hörfähigkeit unter besonderer Berücksichtigung des Höchstton-Bereiches (8...16 kHz) abgeleitet. D. Schulz Hochschule Mittweida (FH) FB MPI Technikumplatz 17 09648 Mittweida

• Akustikpraktika in der Ausbildung von Umwelttechnikern / Umweltakustikern [DAGA 2002 (Bochum)]
  D. Schulz and K. Künzel
[A]

An der Hochschule Mittweida entwickelte sich aus der Studienrichtung ''Umwelttechnik'' des Studienganges ''Physikalische Technik'' im Jahre 1995 der eigenständige Studiengang ''Umwelttechnik'' mit drei Studienrichtungen, u.a. ''Umweltakustik''. Die Ausbildung in den Studienrichtungen beinhaltet ein Komplexpraktikum von insgesamt 4 SWS, verteilt auf zwei Semester. Das Komplexpraktikum ''Umweltakustik'' umfasst derzeit 17 Versuche und 3 Spezialseminare von jeweils 1-2 Doppelstunden zu den Themenkomplexen Grundlagen der Schallmesstechnik, Schallimmission / Schallausbreitung, Akustische Materialeigenschaften, Bauakustik, Maschinenakustik. Es wird ein Konzept für ein erweitertes, modular aufgebautes Praktikum vorgestellt, welches innerhalb der nächsten 2-4 Jahre realisiert werden soll. Dabei werden u.a. folgende Ziele verfolgt : - Flexiblere Gestaltung des Praktikums durch einen größeren Fundus an Versuchen (z.B. Aufteilung in Grundlagenversuche und Wahlpflicht-Versuche); - Verbreiterung des Spektrums der Versuchsthemen, z. B. bezüglich physikalisch - technischer Prinzipien der Lärmminderung sowie der Hörakustik / Psychoakustik im Zuge der vorgesehenen Erweiterung der Akustik-Ausbildung um 4 SWS; - Schaffung der Voraussetzungen dafür, einzelne Module ggf. auch für die Ingenieurausbildung in anderen Studiengängen (Maschinenbau, Elektrotechnik) anbieten zu können, sofern die personelle Kapazität dieses gestattet. Weitere Akustik - relevante Praktika sind in die Lehrveranstaltung ''Messwertverar-beitung / Signalanalyse'' eingebunden, welche z.Zt. als Wahlpflichtfach im Studiengang ''Umwelttechnik'' angeboten wird und zukünftig als Pflichtfach vorgesehen ist. In diesem Zusammenhang ist ein eigenständiges Praktikum (1 SWS) geplant.

• Tendencies in the Worsening of Hearing Thresholds of Pupils with Regard to Leisure Noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Schulz and K. Künzel
[A]

There has been considerable literature over the past decade ascertaining a worsening of the hearing capability of young persons. Within the scope of a long-term-investigation we performed annual audiometric testing of pupils of 7th - 10th classes during 3-4 years (longitudinal hearing study). This testing was supplemented by a questionnaire regarding noise - relevant aspects of the behaviour in the leisure time (e.g. hobbies) and of the state of health. Apart from an increase in attending discotheques no strong alterations of the behaviour could be detected. Comparing especially pupils of 8th - 10th and 9th - 10th classes of the same samples a worsening of the hearing thresholds was found. The average hearing thresholds of these samples increased significantly in the frequency range of 1 - 6 kHz and 14 - 16 kHz. Hints for specific patterns of hearing impairments and correlations with noisy activities are discussed.

• Schallschutzkapseln mit alternativen Absorberwerkstoffen [DAGA 2005 (München)]
  K. Künzel, D. Schulz and A. Siegemund
[A]

Gebläse für Kläranlagen werden in der Regel mit Schallschutzkapseln geliefert, um die Geräusche sowohl in den Betriebsgebäuden als auch in der Nachbarschaft auf ein verträgliches Maß zu reduzieren. Im Rahmen eines durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt geförderten Projektes war zu untersuchen, inwiefern sich ein in jüngster Zeit vom Fraunhofer - Institut für Bauphysik entwickeltes Blähglasgranulat als Absorbermaterial für solche Kapseln eignet. Von zahlreichen unterschiedlich beschaffenen Proben wurde der Absorptionsgrad im Impedanzmessrohr bestimmt und mit dem Absorptionsverhalten üblicherweise verwendeter Absorbermaterialien aus verschiedenen Schäumen verglichen. Desweiteren wurde der längenspezifische Strömungswiderstand als ein maßgeblicher Parameter für die rechnerische Auslegung einer Schallschutzkapsel gemessen. Das poröse Blähglasgranulat hat die Eigenschaft, bereits bei mittleren Frequenzen sehr gut zu absorbieren. Dieser Vorzug tritt vor allem dann hervor, wenn das Emissionsspektrum von Gebläsen gegenübergestellt wird. Abschließend wird die Einfügungsdämmung einer mit Blähglasgranulat ausgekleideten Kapsel vorgestellt.

• Beeinflussung der Geräuschqualität von Gebläsen durch Kapselung [DAGA 2005 (München)]
  D. Schulz, K. Künzel, M. Klemm and S. Schröter
[A]

Die Güte einer Kapsel wird meistens anhand des Einfügungsdämmmaßes D(fi) sowie der Pegelminderung (bzgl. des A-bewerteten Pegels für ein vorgegebenes Geräusch) beurteilt. Obwohl sich letzteres Kriterium besonders bzgl. der gesundheitlichen Wirkung von Schall gut bewährt hat, ist der A-bewertete Schalldruckpegel als Maßstab für die Geräuschqualität nur bedingt geeignet. Es soll deshalb folgenden Fragestellungen nachgegangen werden: Wie ändern sich psychoakustische Messgrößen bei Kapselung? In welchem Verhältnis stehen diese Änderungen im Vergleich zur Änderung des mittleren Schalldruckpegels? Die Messungen wurden an 6 Gebläsen auf Kläranlagen im ''Normalbetrieb'' durchgeführt. In den Spektren dominieren Anteile zwischen 100 Hz und 2000 Hz, wobei ausgeprägte Peaks herausragen. Die Lautheit wird durch die Kapselung näherungsweise halbiert, dadurch verringern sich auch Schärfe und Rauhigkeit. Zur Verminderung der Schärfe trägt weiterhin bei, dass hochfrequente Anteile im Spektrum stärker gemindert werden als tieffrequente. Dagegen erhöht sich im Mittel die Tonalität um ca. 65%, was mit einer Zunahme der Lästigkeit verbunden sein kann. Die Pegelabsenkung infolge Kapselung erreicht erst bei Frequenzen oberhalb 150 Hz nennenswerte Beträge. In diesem Bereich knickt die Kurve L(f) des gekapselten Gebläses nach unten ab, wodurch Peaks im unteren Frequenzbereich stärker herausgehoben werden. Die Änderung des Lautheitspegels entspricht zahlenmäßig etwa der Änderung des linearen Schalldruckpegels, der A-bewertete Schalldruckpegel überschätzt die empfundene Lautstärkeminderung etwas.

• Einfluß des Zustandes des Absorbermaterials auf Lärmminderung und Verbesserung der Geräuschqualität durch Kapselung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  D. Schulz, K. Künzel, T. Behr, C. Steiger and M. Koch
[A]

Zur Lärmminderung von Maschinen und Anlagen ist im Rahmen eines Projektes eine Kapsel unter Verwendung des Absorbermaterials REAPOR entwickelt und getestet worden. Für verschiedene Maschinengeräusche wurden neben Pegelminderungen von ca. 20 - 30 dB(A) auch deutliche Veränderungen psychoakustischer Messgrößen wie Lautheit, Schärfe, Rauhigkeit und Tonalität festgestellt. Das Ausmaß dieser Veränderungen hängt maßgeblich vom Zusammenspiel des Spektrums des Geräusches mit dem frequenzabhängigen Absorptionsgrad des Absorbermaterials im Kapselinneren ab. Im Zusammenhang mit dem Praxiseinsatz dieser Kapseln (z.B. bei Gebläsen auf Kläranlagen) trat u.a. die Frage auf, ob und wie sich der Absorptionsgrad von REAPOR im Vergleich zu anderen bisher verwendeten Materialien bei Verunreinigungen durch Wasser oder Öl ändert. Dabei ist von besonderem Interesse, ob solche Veränderungen reversibel oder irreversibel sind.

• Projektarbeit mit internationaler Beteiligung: Lärmrasterkarte für die Stadt Guaratinguetá [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  K. Künzel, D. Schulz, H. Santos, J. Gullo, L.M. Santos, T. Behr, M. Sachse and R. Schimmel
[A]

Seit vier Jahren arbeiten Studenten der Fachrichtung Umweltakustik in Mittweida gemeinsam mit Studenten der UNESP in Guaratinguetá an Lärmkarten für brasilianische Städte, in denen sich die Verkehrssituation zu einem ernsthaften Problem ausgewachsen hat. Gegenwärtig sind fünf Studenten, zwei aus Mittweida in Brasilien und drei aus Brasilien in Mittweida, mit einer Immissionsprognose einschließlich Betroffenheitsanalyse für die an der Magistrale São Paulo - Rio de Janeiro gelegene Universitätsstadt Guaratinguetá befasst. Die Projektarbeit wird für die brasilianischen Studenten an der Hochschule Mittweida begleitet von Vorlesungen zu ausgewählten Themen der Technischen Akustik, speziell zu Fragen der Schallausbreitung im Freien (Umweltakustik). Für die Datenverarbeitung steht das Programm IMMI der Firma Wölfel zur Verfügung. Im Vortrag werden Schwierigkeiten bei der Anwendung europäischer Normen auf Länder aus einem gänzlich anderen Kulturkreis aufgezeigt. Im Mittelpunkt steht aber der Nutzen einer solchen Herangehensweise für die Lehre der Akustik.

• Das schwarze Jahr 1894 der deutschen Physik und August Eduard Eberhard Kundt [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  K. Künzel, C. Steiger and D. Schulz
[A]

'Jäh brach das schwarze Jahr 1894 der deutschen Physik herein, das sich besonders für unsere (Physikalische) Gesellschaft verhängnisvoll auswirkte. Am 1. Januar starb im blühenden Mannesalter Heinrich Hertz. Am 21. Mai folgte ihm August Kundt, und der 8. September raubte uns den Mann, der die Spitze der deutschen Wissenschaft, den Stolz unserer Gesellschaft darstellte, zugleich einen der letzten Vertreter der klassischen Physik: Hermann von Helmholtz. Dieser Tag bezeichnet den wichtigsten Einschnitt in der Geschichte unserer Gesellschaft.'' So kommentierte Max Planck die Ereignisse zu Beginn des Jahres 1894. Drei große Namen in der Akustik - Heinrich Hertz, August Kundt, Hermann von Helmholtz. Wer aber war August Kundt, der am 21. 05. 1894 auf seinem Landsitz in Israelsdorf bei Lübeck an einem Herzleiden verstarb, welches ihn schon seit seiner Studienzeit beeinträchtigte? Wer waren seine Wegbegleiter, seine Schüler und Mitarbeiter. Welchen Einfluss hatten diese auf das Schaffen des Mitgliedes der Preußischen Akademie der Wissenschaften, August Kundt, und welches waren seine phänomenalen Erfindungen und Entdeckungen, die seit mehr als einem Jahrhundert die Fortschritte auf dem Gebiet der Akustik beflügeln. Im Beitrag soll vor allem die Vielseitigkeit im wissenschaftlichen Schaffen des Physikers aufgezeigt werden, der wohl den meisten unter uns nur durch das Kundt'sche Rohr - wenn überhaupt - bekannt ist.

• Hörschwellen von Jugendlichen und Geräuschbelastungen in der Freizeit [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  D. Schulz, K. Künzel, M. Schlaffke and S. Felbel
[A]

Vor allem während der letzten zwei Jahrzehnte wird in einer großen Anzahl von Studien über eine Verschlechterung der Hörfähigkeit schon bei jungen Menschen berichtet. Diese Erscheinungen werden vor allem mit veränderten Lebensbedingungen und Lebensgewohnheiten in Verbindung gebracht, bei Jugendlichen speziell mit Schallbelastungen im Freizeitbereich. In diesem Zusammenhang diskutiert man insbesondere den Einfluss von Diskothek- und Konzertbesuchen sowie das laute Musikhören über Kopfhörer, zum Teil auch mit kontroversen Ergebnissen und Schlussfolgerungen. Diese Aspekte waren auch Teil einer 1996 bis 2005 durchgeführten Längsschnittstudie mit Schülern der 7. - 10. Klasse einer Mittelschule. Mit Hilfe eines Hochtonaudiometers wurde jährlich die Entwicklung des Hörvermögens untersucht. Daneben sind mittels Befragung geräuschrelevante Aspekte des Freizeitverhaltens erhoben sowie Tendenzen und Zusammenhänge ermittelt worden. Diese Untersuchungen werden durch ein derzeit laufendes studentisches Projekt ergänzt, bei welchem die Häufigkeit und die typischen Schalldruckpegel bei der Nutzung tragbarer Wiedergabegeräte bei Schülern und Studenten erfasst werden sollen.

Küpper, K.

• Getrieberasseln und seine Abstellmaßnahmen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  A. Linow, K. Küpper and U. Teichert
[A]

Die in das Getriebe eingeleiteten Drehungleichförmigkeiten des Motors, die spezifische Getriebegeometrie und die akustischen Übertragungswege des Fahrzeugs (Luft- und Körperschall) sind an der Entstehung von Rasseln beteiligt. Dieses Signal kann sowohl innerhalb als auch außerhalb des Fahrzeugs hörbar sein. Typische Fahrsituationen sind Beschleunigungen; aber auch Konstantfahrten im Stau oder durch enge Häuserschluchten. Das Rasseln kann sowohl durch Maßnahmen am Antriebsstrang als auch der Übertragungswege beeinflußt werden, wobei Eingriffe am Entstehungsort das größere Potential zeigen. Konventionelle Kupplungen übertragen die Drehungleichförmigkeiten nahezu 1:1; Zweimassenschwungräder zeichnen sich durch eine mehr als 50%-ige Isolation der Drehungleichförmigkeiten aus. Durch die vermehrte Einführung von direkteinspritzenden Diesel- und Ottomotoren erhöht sich die Motoranregung und damit die Rasselenergie im Antriebsstrang. Ein Einsatz von Zweimassenschwungrädern wird daher auch für kleine und mittlere Fahrzeuge attraktiver, vorausgesetzt die Zusatzkosten sind akzeptabel.

• Drehschwingungsdynamik und Geräuschbildung am PKW-Antrieb [DAGA 2003 (Aachen)]
  K. Küpper and H. Stoffels
[A]

Die Drehschwingungspegel in neuen PKW Antrieben erreichen mit steigendem Drehmoment des Motors unerreichte Höhen. Grund ist der Kundenwunsch nach hoher Fahrzeugbeschleunigung bei niedrigen, verbrauchsgünstigen Drehzahlen in allen Schaltstufen des Getriebes. Die hohen Pegel führen zu hohen Impulsanregungen im Getriebe, Resultat ist ein nicht akzeptables Rasselgeräusch. Es werden konstruktive Abhilfemaßnahmen vorgestellt.

Kuhl, S.

• Design und Anwendung eines Low-Cost-Kunstkopfes für gehörrichtige Aufnahmen [DAGA 2005 (München)]
  T. Back and S. Kuhl
[A]

Am Fachgebiet Mechatronik und Maschinenakustik an der Technischen Universität Darmstadt wurde ein kostengünstiges, binaurales Kunstkopf-Meßsystem für gehörrichtige Aufnahmen und Signalanalyse aufgebaut.

Bei neuen Entwicklungen in der heutigen Zeit spielen die akustischen Eigenschaften eine immer größere Rolle. Häufig sind sie einer der wenigen Eigenschaften, sich vom Mitbewerber zu unterscheiden. Dies führt dazu, dass Maschinen und Bauteile immer leiser werden. Dies hat jedoch auch zur Folge, dass nicht mehr der absolute Schalldruckpegel im Vordergrund steht, sondern der subjektive Gehöreindruck immer mehr an Stellenwert gewinnt.

Um diesen subjektiven Gehöreindruck aufzeichnen und archivieren zu können, wird der Einsatz eines so genannten Kunstkopfes benötigt. Da kleinere Institute die hohen Kosten eines kommerziellen Kunstkopfes oft nicht aufbringen können und der hohe Qualitätsstandard dieser Messtechnik nicht benötigt wird, ist es nahe liegend sich ein binaurales Meßsystem selbst aufzubauen. Für den Aufbau des Kunstkopfes ist es von Vorteil, dass es keine Norm für Messungen mittels der Kunstkopftechnologie gibt.

An unserem Institut wurde dazu eine Schaufensterpuppe mit Silikon-Ohren und kostengünstigen Silicon-Mikrofonen ausgerüstet. (Kosten der Mikrofone ca. 18 Euro incl. Vorverstärker, Materialkosten des gesamten Meßsystems ca. 100 Euro). Anschließend wurde dieser Low-Cost-Kunstkopf in einem schalltoten Raum vermessen und mit einem kommerziellen Kunstkopf verglichen und die Ergebnisse bewertet.

In dem Beitrag wird zusätzlich auf die Grundlagen der Kunstkopftechnologie eingegangen, die für den Bau eines binauralen Meßsystems notwendig ist.

• Identifikation von Körperschallpfaden mittels Strukturintensitätsrechnung
  S. Kuhl
[A]

Analog zur Schallintensität in Luft gibt es für feste Körper die Strukturintensität oder Körperschallintensität. Da bei festen Körpern der Spannungstensor meist vollständig besetzt ist, ist die Berechnung aufwändiger als bei der Luftschallintensität. Man benötigt hierzu den vollständigen Spannungstensor und den Schnellevektor. Die Werte zur Berechnung kann man für einfache Strukturen, wie Platten analytisch berechnen oder für komplexe Strukturen mittels FEM berechnen. Es ergibt sich für jeden Berechnungsknoten ein komplexer Intensitätsvektor. Während der Imäginärteil der Strukturintensität die Betriebsschwingform darstellt, ergibt sich aus dem Realteil der Leistungsfluss. Bisherige Berechnungen für Plattenstrukturen zeigen, dass der Leistungsfluss für einzelne Moden stark unterschiedlich verläuft. Ziel der Untersuchungen ist es durch konstruktive Maßnahmen (Bohrungen, Sicken, Dämpfer oder Tilger) den Leitungsfluss gezielt zu beeinflussen.

Kuhn, C.

• Augmented Reality Using Wave Field Synthesis for Theatres and Opera Houses [DAGA 2005 (München)]
  R. Pellegrini and C. Kuhn
[A]

Wave Field Synthesis has proven its applicability to many fields of sound reproduction in the past. The focus of this paper is to explore the applicability of WFS to live environments such as Theaters and Opera houses. WFS can be used for room enhancement and sound reinforcement. Special care has to be taken on the synchronicity of both, audio & parameters during processing and reproduction. Further issues include the directivity of virtual sound sources reproduced by WFS and windowing effects due to non-ideal array-positioning. Practicable implementations are introduced.

• Simulation und Untersuchung subjektiver Fahreindrücke mit Hilfe von Wellenfeldsynthese [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  C. Kuhn, G. Seitz, R. Pellegrini and M. Rosenthal
[A]

Es wird ein Ansatz zur Schallfeldwiedergabe für die subjektive Untersuchung von Fahrzeuginnengeräuschen beschrieben. Die Wellenfeldsynthese erlaubt bei der Audiowiedergabe eine korrekte Lokalisation, ohne dabei auf Kopfhörer angewiesen zu sein. Damit werden überzeugende Audioumgebungen ermöglicht, die gerade bei untrainierten Testpersonen die Zuverlässigkeit von Testergebnisse verbessern können. Lösungen zur Kompatibilität mit binauralen Systemen werden diskutiert. Praktische Umsetzungen für eine holographische Wiedergabe des Fahrzeuginnengeräuschs werden vorgestellt.

Kuhn, P.

• Schallquellenortung mit der Zylindrischen Nahfeld-Holographie [DAGA 2003 (Aachen)]
  A. Gerlach, P. Kuhn and H.-P. Grabsch
[A]

Für Aufgaben der Lärmminderung und der Geräuschgestaltung sind in einer ersten Bestandsaufnahme oft die Teilschallquellen des untersuchten Objektes zu ermitteln. Für eine solche Schallquellenortung im Luftschallfeld gibt es verschiedene, bereits erprobte Verfahren angefangen vom ''Überstreichen'' mit einer Schallintensitätssonde bis hin zu einer Schallfeldkartierung (Schalldruck oder Schallintensität). Bei korrelierten Teilschallquellen entsteht durch Superposition ein Interferenzbild, das bei diesen Verfahren eine geometrische Zuordnung von Teilschallquellen schwierig macht. Abhilfe schafft die planare Nahfeld-Holographie, bei der auf einer Ebene der Schalldruck gemessen und auf einer anderen Ebene unmittelbar vor der zu untersuchenden Quelle berechnet werden kann, auf der die Interferenzen weniger ausgeprägt sind. Die planare Nahfeld-Holographie ist ein in der Praxis etabliertes und kommerziell verfügbares Werkzeug, das z. B. für Messungen am Motorraum angewandt wird. Für kleinere kompakte Produkte ist jedoch eine Methode erforderlich, die die Schallabstrahlung in alle Richtungen ermittelt. Dieser Anforderung wird die zylindrische Nahfeld-Holographie besser gerecht, bei der auf einer Zylinderschale das Schallfeld gemessen und auf einer anderen berechnet werden kann. Da es dazu kein kommerzielles Programm gibt, wurde die diesbezügliche Literatur ausgewertet, um eigene Untersuchungen ergänzt und darauf aufbauend die Methode in einem Programm umgesetzt. In diesem Beitrag stellen wir den rechnerischen und messtechnischen Einsatz der zylindrischen Nahfeld-Holographie vor. Am Beispiel einer Quelle mit bekannter Anordnung der Teilschallquellen zeigen wir, wie sich durch Berechnung des Schallfeldes auf einer oberflächennahen Zylinderschale die Ortbarkeit der Schallquellen gegenüber einer Schallfeldkartierung im größeren Abstand verbessert.

Kuhn-Rahloff, C.

• 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.

Kuhnen, K.

• Inverse Steuerung von Festkörperaktoren und ihre Anwendung in Systemen zur Schwingungsdämpfung
  K. Kuhnen
[A]

Ein entscheidender Grund für das stark gestiegene Interesse an piezoelektrischen und magnetostriktiven Materialien besteht darin, daß die genannten Werkstoffe neben aktorisch nutzbaren Effekten zugleich auch sensorisch nutzbare Effekte aufweisen und daher aktorische und sensorische Funktionen im mechatronischen Gesamtsystem übernehmen können. Diese Multifunktionalität der piezoelektrischen und magnetostriktiven Materialien begünstigen einen sehr kompakten, einfachen und kostengünstigen mechatronischen Systemaufbau. Darüberhinaus liefern sie hohe Kräfte bei hohen Frequenzen aber geringen Auslenkungen und sind damit prädestiniert für die aktive und semi-aktive Schwingungsdämpfung in mechanischen Strukturen.

Aufgrund hoher Ansteueramplituden zur Erhöhung der Auslenkung treten in der Praxis in den genannten Werkstoffen in unterschiedlich starker Ausprägung unerwünschte komplexe Hystereseeffekte auf, die einen Einsatz in Systemen zur Schwingungsisolation, -tilgung und -dämpfung erheblich erschweren.

Im Vortrag werden Verfahren zur Kompensation der komplexen hysteresebehafteten Nichtlinearitäten in Echtzeit vorgestellt und deren Wirkungsweise am Beispiel eines magnetostriktiven Schwingungstilgers demonstriert. Diese Elemente werden vorwiegend zur Schwingungsdämpfung in Flugzeugstrukturen eingesetzt und führen zu einer reduzierten Schallabstrahlung ins Innere des Flugzeuges.

Kuhnt, S.

• Statistical modelling of exposure-response relationships in the analysis of multiple transportation noises [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  S. Kuhnt and C. Schürmann
[A]

Transportation noise from diverse sources results in different subjectively felt loudness and annoyance. To assess this relationship quantitatively one wants to have exposure-response models. We consider data from experiments, which expose subjects to multiple transportation noises consisting of different levels of road and rail traffic noise.

When analysing the effect of noises, rating scales are often used such that subjects can record their individual perceptions quite precisely. In these cases the assumption of a Normal distribution for the ratings underlying the classical linear model is usually not appropriate. So-called generalised linear models extend the linear model in two ways: data are not necessarily assumed to be normally distributed but have a distribution from an exponential family and the mean is not necessarily modelled as a linear combination of certain covariates but some function of the mean is. We show how this model class can be used to derive a prediction model for annoyance resulting from multiple transportation noise.

We use a dataset from an experimental set-up where subjects have had to accomplish grammatical reasoning tasks under certain surrounding noise scenarios. The effect of noise on the subject is measured mainly by the subjectively felt annoyance and loudness. Further covariates like daytime of exposure, sex, laboratory and difficulty of the task are also considered.

Kulka, M.

• Ergonomische Bewertung der Sprachverständlichkeit [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  L. Volberg, M. Kulka, C.A. Sust and H. Lazarus
[A]

Störungsfreie Sprachkommunikation am Arbeitsplatz ist eine wesentliche Voraussetzung für einen reibungslosen Arbeitsablauf und eine menschengerecht gestaltete Arbeitstätigkeit. Eine gestörte Sprachverständlichkeit vermindert die Arbeitsqualität und beeinflusst Befindlichkeit, Verhalten und allgemeine Gesundheit. Durch die in ISO 9921 festgelegten Standards soll das Mindestmaß an benötigter Sprachverständlichkeit in unterschiedlichen Kommunikationssituationen sichergestellt werden. In bisherigen Untersuchungen zur Sprachverständlichkeit wurde vorwiegend der Prozentsatz der vom Hörer richtig wiedergegebenen verrauschten Sprachreize (sinnlose Silben, Wörter oder Sätze) erhoben. Die zur Aufnahme der Sprachreize herangezogenen Sprecher waren zumeist trainiert. Häufig wurde das verwendete Sprachmaterial von nur wenigen oder sogar nur einem einzigen Sprecher aufgezeichnet. In der hier vorzustellenden Untersuchung sollten verschiedene alltagsrelevante Kommunikationsbedingungen berücksichtigt werden. Deshalb wurde den Hörern nicht nur von einem Profi-Sprecher aufgesprochenes Sprachmaterial dargeboten, sondern auch das von verschiedenen nicht-trainierten Sprechern. Erfaßt wurde der Prozentsatz der richtig wiedergegebenen Sprachreize. Zusätzlich wurde die subjektive Bewertung der Sprachverständlichkeit durch die Hörer mittels Fragen zu den Bereichen Coping, Konzentration, Belästigung, Verständlichkeit und Aufmerksamkeit erhoben. Es zeigte sich, daß sowohl die Ergebnisse zur objektiven Sprachverständlichkeit (Prozentsatz richtig wiedergegebener Sprachreize) als auch die subjektiven Bewertungen in hohem Maße sprecherabhängig waren. Weiterhin ergab die Prognose der Antworten auf die Bewertungsfrage ''Wie gut haben Sie die Sprache verstanden?'' durch die objektive Sprachverständlichkeit eine Varianzaufklärung von lediglich 71%.

• Evaluation of traffic noise by quality of speech communication [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  C.A. Sust, H. Lazarus, R. Steckel and M. Kulka
[A]

Evaluation of traffic noise by quality of speech communication by Ch. A. Sust1, H. Lazarus2, R. Steckel2, M. Kulka2

1Above GmbH; 2BAuA (Federal Institute of Occupational Safety and Health) Speech is the most important medium of communication. Disturbing communication by noise influ-ences the quality of dwellings, leisure areas, and workplaces. The quality of speech communica-tion is mainly influenced by speech intelligibility, which is used as an important instrument for dis-criminating the effects of different noises. High signal-to-noise-ratios result in a relative high speech intelligibility which is defined with defined speech material as a percentage of recognised speech items (0 to 100 %). But a high speech intelligibility does not mean automatically a high quality of speech communication, which is also influenced f.e. by necessity of concentration, of coping strategies, etc. In two experiments speech communication will be simulated under defined conditions, which al-lows an effective evaluation of different - concerning frequency and time structure - traffic noises. That means defined speech material - monosyllables and semantically contextfree, but grammati-call correct sentences - has been recorded from different speakers (male, female, native and non-native speakers) and is presented under six different signal-to-noise-ratios (from -15 to +20 dB) of traffic noises to subjects, who have to repeat the monosyllables and the sentences. After present-ing three items subjects have to evaluate the quality with a rating scale which includes aspects of subjective speech intelligibility, concentration, annoyance and coping strategies. Results of the first experiments, where noises varying in frequency (RR, road and train traffic noise) are used, are presented.

Kummer, S.

• Anwendung der Ultraschalldämpfungsspektroskopie zur Prozessüberwachung in der Kunststoffverarbeitung [DAGA 2008 (Dresden)]
  J. Müller, S. Kummer and D. Fischer
[A]

In der kunststoffverarbeitenden Industrie kommt der Prozessüberwachung von Synthese- und Verarbeitungsprozessen eine stetig wachsende Bedeutung zu. Eine Vielzahl an für die finalen Produkteigenschaften relevanten Informationen muss direkt im Schmelzezustand während der laufenden Verarbeitung echtzeitnah bestimmt werden. Hierfür wurde ein in-und on-line Ultraschall-Messsystem entwickelt, mit dem mittels zweier Transmissionssonden die Ultraschallgeschwindigkeit und -dämpfung bestimmt werden. Insbesondere erwies sich die Auswertung von Ultraschalldämpfungsspektren im Bereich von 1 bis 8 MHz als gut anwendbare Auswertemethode. Durch die Verwendung multivariater Verfahren (Partial-Least-Square-Verfahren) können nach vorheriger Kalibrierung sowohl eine quantitative Bestimmung der Zusammensetzung als auch Aussagen zur Morphologie (Partikelgröße und -verteilung) von Polymerblends und Polymer/Füllstoffsystemen gemacht werden. Bei der in-line Analyse von Kompositmaterialien während der Verarbeitung konnten aus den gemessenen Dämpfungsspektren die Konzentrationen unterschiedlicher Füllstoffe mit hoher Genauigkeit berechnet werden.

Kunadt, A.

• Untersuchungen zu einem hersteller- und typunabhängigen Verfahren zur Kalibrierung von Schallintensitätssonden im akustischen Freifeld [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Kunadt
[A]

Die Kalibrierung von Schallintensitätssonden erfolgt zumeist konventionell mit Hilfe spezieller Kalibratoren, die nach dem Prinzip der akustischen Druckkammer arbeiten. In der Praxis werden Schallintensitätssonden jedoch hauptsächlich in freifeldähnlichen Umgebungen eingesetzt. Die Empfindlichkeit der Intensitätssonden im praktischen Einsatz kann sich dabei deutlich von den bei der Druckkammer-Kalibrierung ermittelten Werten unterscheiden. Zudem ist eine Kalibrierung von Schallschnellewandlern mit den existierenden Kalibratoren nicht möglich. Als Weiterentwicklung der Kalibrierdienstleistungen der Spektra Schwingungstechnik und Akustik GmbH Dresden wurden daher Untersuchungen zur hersteller- und typunabhängigen Freifeldkalibrierung von Schallintensitätssonden durchgeführt. Im Vergleich zur Einpunkt-Druckkammerkalibrierung von Schallintensitätssonden kann mit dem entwickelten Verfahren der Empfindlichkeitsverlauf im Frequenzbereich 250 Hz bis 10 kHz bestimmt werden. Ebenso werden die Restintensität und der Einfluss des Sondenaufbaus auf die Empfindlichkeit der Wandler im akustischen Freifeld gemessen. Mit dem entwickelten Verfahren werden sowohl etablierte Zweimikrofonsonden als auch Schallschnellewandler kalibriert. Die Grundlage dafür bietet das von der Spektra GmbH Dresden entwickelte und DKD-zertifizierte Kalibriersystem CS18AK.

• Kalibrierung akustischer Messmittel - Anforderungen, aktueller Stand und Probleme
  H. Weißing and A. Kunadt
[A]

Die Kalibrierung akustischer Messmittel, d. h. Messmikrofone, Schallpegelmesser, Kalibratoren, Schallintensitätssonden etc., ist eine grundlegende Voraussetzung für gültige und vergleichbare Messungen. Zusätzlich zu der Vor-Ort-Kalibrierung der Messmittel ist eine turnusmäßige Rekalibrierung in professionellen Kalibrierlaboratorien notwendig, insbesondere im Rahmen der Qualitätssicherung und Messmittelüberwachung.

Als staatlich zertifiziertes Kalibrierlabor stellt die SPEKTRA Schwingungstechnik und Akustik GmbH Dresden die in der Praxis eingesetzten Kalibrierverfahren vor. Der Umfang erstreckt sich dabei von einfachen Kalibrierungen mit Schallkalibratoren bei einer Frequenz bis zur Kalibrierung von Frequenzgängen in weiten Frequenzbereichen im akustischen Freifeld und im Druckkammerkuppler. Neben den grundlegenden Problemen bei der praktischen Umsetzung der in der Theorie oft einfach erscheinenden Kalibrierverfahren werden insbesondere die bei der Kalibrierung auftretenden Störgrößen sowie deren Überwachung, Regelung und Minimierung aufgezeigt. Desweiteren werden ökonomisch sinnvolle Grenzen der Messgenauigkeit eines Kalibrierlabors genannt.

Kuno, K.

• Criteria for Environmental Noise based on Neutral Reaction of Inhabitants [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  K. Kuno, M. Omiya, Y. Okumura, A. Hayashi, Y. Mishina and Y. Oishi
[A]

The environmental quality standards for noise in Japan were established to protect public health and conserve the daily living environment. They are revised to define the guidelines for environmental noise in term of equivalent sound pressure level LAeq in 1999. The new guidelines were settled on studies of speech interference, sleep disturbance and noise effect to inhabitants. Concerning dose-response for noise, the reaction of highly annoyed is adopted to decide the criteria in many social surveys. Strong reaction is, however, minor and neutral reaction extends primarily in usual case. Environmental noise measurements and social surveys have been conducted in Nagoya City since 1982. This paper aims to derive the criteria based on neutral reaction as well as positive reaction. In addition, we discuss the stability of criteria with respect to the number of samples that are used to derive the criteria.

Kuntz, A.

• On the Extrapolation of Room Impulse Responses from Circular Measurements for Data Based Wave Field Synthesis [DAGA 2008 (Dresden)]
  A. Kuntz and R. Rabenstein
[A]

Data based wave field synthesis systems calculate the loudspeaker driving signals from sound fields that are extrapolated to the loudspeaker positions. For the auralization of acoustic environments extrapolated room impulse responses are convolved with dry source signals during the sound field reproduction.

To measure the spatio-temporal characteristics of wave fields, circular microphone setups are often used. If the measurements are carried out in a sequential way, room impulse responses can be captured with very high resolution at relatively low expenses.

The extrapolation is usually carried out on a separation of the wave field into plane waves from different directions. As an intermediate step in the calculations the measured sound field is decomposed into circular harmonics. Due to the imperfections of the measurements (spatial discretization and sensor noise) only a limited number of circular harmonics can be used.

This publication discusses the selection of usable circular harmonics when extrapolating the measured room impulse responses for a data based wave field synthesis system. Common approaches are considered as well as an approach for a selection based on a modal Wiener filter.

Kunze, H.

• Akustische Holografie und Schallintensitätssonde für die Kartierung der Schallintensität im akustischen Nahfeld – Ergebnisse und Diskussion experimenteller Untersuchungen an Plattenstrukturen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Quickert, M. Gnauck, H. Kunze and R. Neugebauer
[A]

Bei der Untersuchung der Schallabstrahlung von Maschinen und Bauteilen ist oft die Frage nach dem Beitrag einzelner Teilbereiche zu beantworten. In der Praxis ist der Einsatz der Kartierung der Schallintensität mit Hilfe einer p-p-Sonde oft anzutreffen. Ein Problem dabei besteht jedoch in dem zu findenden Kompromiss zwischen hinreichender Auflösung der Kartierung und einer Messung im Nahfeld. Ein ausgeprägter reaktiver Anteil des akustischen Nahfeldes verfälscht die Ergebnisse der Schallintensitätsmessung. Die Anwendung der akustischen Holografie mit Hilfe von Mikrofonarrays führt hier zum Ziel. Es werden Ergebnisse experimenteller Untersuchungen an Plattenstrukturen vorgestellt und diskutiert.

Kunze, R.

• 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.

Kunzmann, B.

• Eingliederung von ISO 1996 in das bestehende Normenwerk [DAGA 2002 (Bochum)]
  B. Kunzmann
[A]

Normen, die reinweg auf ISO-Ebenen entstehen, werden oft mit Interesse, doch oft auch mit hinreichender Gelassenheit verfolgt. Ein Grund dafür ist, dass Mitgliedsländer der ISO nicht zur nationalen Übernahme von ISO-Normen verpflichtet sind, so wie dies z.B. bei Europäischen Normen der Fall ist. Dennoch gibt es Beispiele dafür, dass solche Normen als nationale Normen übernommen bzw. in Verordnungen eingebunden wurden. Für diejenigen, die darauf nicht vorbereitet waren, endete dann die Gelassenheit oft mit einem abrupten Erwachen. Hierbei ist unter anderem auf (DIN) ISO 9613-2 und (DIN) ISO 8297 zu verweisen. Diese Normen sind u.a. in der TA Lärm einbezogen worden und erhalten dadurch einen ganz anderen Stellenwert.. Auf diesem Hintergrund ist es ratsam, die Entwicklung der Normenreihe ISO 1996 zu verfolgen und deren Einbindung in das bestehende nationale und internationale Normenwerk zu bewerten. Das erklärte Ziel von ISO 1996 ist, verwendete Verfahren zur Beschreibung, Messung und Beurteilung von Umweltlärm international zu harmonisieren. Mit dieser Normenreihe sollen damit Werkzeuge bereitgestellt werden, um nationale Normen, Regelwerke und Verordnungen auf einer gemeinsamen Basis zu entwickeln. Der nunmehr zur öffentlichen Diskussion stehende Inhalt beider Normteile ist als mehrheitlicher Konsens zu bewerten. Dies hat zur Folge, dass bestimmte Inhalte auch dann Bestand haben, wenn diese nicht einvernehmlich getragen werden. Es wird aufgezeigt, in welcher Weise sich daraus Zwänge und Einfluss auf nationale Regelwerke bzw. Verfahrensweisen ergeben können. In diese Betrachtung ist auch die Europäische Richtlinie über die Bewertung und Bekämpfung von Umgebungslärm mit einzubeziehen.

Kurth, F.

• 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.

• Rhythmusbasierte Audiomerkmale und Anwendungen in der Musikerkennung [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  F. Kurth, T. Gehrmann and M. Müller
[A]

Die Beschreibung von Audiosignalen durch Merkmale mit zeitlich lokalem Bezug ist in vielen Anwendungen im Bereich des Music Information Retrieval von großer Bedeutung. Meist kommen hier spektrale Merkmale zum Einsatz, die etwa die Harmonizität, die Tonhöhe oder die Klangfarbe des Signals an einer Zeitposition beschreiben. In unserem Beitrag stellen wir demgegenüber eine neue Klasse von Signalmerkmalen vor, die in Anlehnung an den musikalischen Rhythmusbegriff entworfen wurde. Genauer beinhaltet jedes solche Merkmal für den betreffenden Signalausschnitt eine Schätzung des lokalen Tempos, des Rhythmus sowie des Metrums. Hierbei übertragen wir das aus dem Bereich der tonhöhenbasierten Merkmale bekannte Konzept der Chromaklassen auf den Tempobereich. Als Anwendung zeigen wir, wie diese rhythmusbasierten Merkmale zur Erkennung zeitlich skalierter Audiosignale eingesetzt werden können, wobei ein höherer Grad an Robustheit erreicht wird, als bei bislang vorgeschlagenen Verfahren.

• 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.

• Audio Matching für symbolische Musikdaten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  F. Kurth, M. Müller and C. Fremerey
[A]

In diesem Beitrag wird die Aufgabenstellung des Audio Matching auf den Fall symbolisch vorliegender Musikdaten (z.B. Partitur- oder MIDI-Daten) erweitert. Ausgangspunkt des klassischen Audio Matching Problems ist 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. Um nun auch symbolische z.B. durch OMR (Optical Music Recognition) gewonnene Musikdaten untereinander und mit den Audiodaten vergleichbar zu machen, werden sowohl die Symbol- als auch die Audiodaten in eine gemeinsame 'Mid-Level'-Darstellung transformiert. Hierzu verwenden wir Chroma-basierte CENS-Merkmale, die den groben Harmonieverlauf eines Musikstücks beschreiben. Weiterhin stellen wir ein auf den CENS-Merkmalen basierendes Matching-Verfahren vor, das einen hohen Grad an Robustheit sowohl gegenüber klanglichen und zeitlichen Variationen in den Audiodaten als auch gegenüber bei OMR-Verfahren üblicherweise auftretenden Erkennungsfehlern aufweist. Unser Matching-Verfahren bildet damit die Grundlage für robuste und praktikable Navigationstechniken in inhomogenen und fehlerbehafteten Musikdatenbeständen.

• 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.

Kurtz, P.

• Einheitliche Beschreibung der Körperschallleistung in Balken verschiedener Gestalt [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  G. Hübner and P. Kurtz
[A]

Bei Anwendung der Wellentheorie (WT) zur Beschreibung des Körperschalls in Balken und Platten unterschiedlicher Gestalt wird der Vektor der Verschiebungen einheitlich bestimmt durch Differentialgleichungen der 2. Ordnung sowohl bezüglich der Zeit als auch des Ortes. Die Beschreibung erfordert die Berücksichtigung aller sogenannter ''Nebeneinflüsse'', verursacht durch Rotationsträgheiten, axiale Dehnbarkeit und spezielle Einflüsse der Schubkräfte, womit zudem der Anwendungsbereich der Theorie zu höheren Frequenzen hin erweitert wird. Der auf dieser Grundlage abgeleitete Energieerhaltungssatz beinhaltet explizit den WT-Term der Körperschallleistung P. Bemerkenswert ist dabei, dass diese Größe P für alle Arten von Balkenformen nur durch den Verschiebungsvektor und seine 1. Ortsableitung ausgedrückt wird. Dies ist ein großer Vorteil im Vergleich zu den entsprechenden bekannten ''klassischen'' Beschreibungen der Körperschalleistung. Die klassische von Noiseux, Pavic und Verheij benutzte Schallleistungsbeschreibung weist bereits für den sehr einfachen Fall von Biegewellen in geraden Balken Ableitungen von 3. Ordnung als auch gemischte Zeit/Orts- Ableitungen auf. Der Vortrag diskutiert Details der WT-Körperschallleistung und stellt einige praktische Beispiele vor.

• Geräuschemission von Tastaturen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  I. Arendt and P. Kurtz
[A]

Die zunehmende Technisierung der Arbeitswelt wird auch an der Ausstattung eines modernen Büroarbeitsplatzes deutlich. Die Folge davon ist, dass die im Büro durch hohe mentale Anforderungen gekennzeichnete Arbeit häufig durch Lärm von Büro-maschinen und Kommunikationseinrichtungen gestört wird. So erzeugen Arbeits-platzcomputer, Drucker, Scanner, Kopierer, Faxgerät und auch Kommunikationsein-richtungen Geräuschemissionen, die zu einer erheblichen Lärmbelastung am Ar-beitsplatz beitragen. Eine effektive Lärmminderung lässt sich nun insbesondere durch den Einkauf von im Vergleich leiseren Produkten erreichen. Als kennzeichnen-de Größe für die Geräuschemission von Büromaschinen gilt dabei der Schallleis-tungspegel, ermittelt nach ISO 7779 und angegeben entsprechend ISO 9296. Auf der Basis entsprechender Geräuschangaben lassen sich z.B. PCs von verschie-denen Anbietern vergleichen, um ein leises Produkt auszuwählen. Obwohl eine nied-rige Geräuschemission bei PCs heute durchaus einen vermarktbaren Vorteil darstellt, wird hier von Seite der Kunden in erster Linie an die Geräuschemission des eigentli-chen Rechners gedacht, d.h. Netzteil- und CPU- als auch Grafikkartenlüfter und Laufwerksgeräusche sind hier zu beachten. Was dabei leider vergessen wird, sind die Tastaturen. Diese sind zwar notwendiger Bestandteil eines Arbeitsplatzcompu-ters, werden von den Lieferanten und Herstellern von PCs aber eher als Beipackarti-kel, der möglichst wenig kosten sollte, angesehen. Dies führt dazu, dass Tastaturge-räusche insbesondere in Großraumbüros häufig die Hauptgeräuschquelle darstellen. Um hier einen genaueren Überblick über den Schallleistungspegel von Tastaturen unter normaler Bedienung durch Schreibkräfte zu erhalten, wurden im akustischen Labor der BAuA Geräuschemissionsmessungen an einer größeren Anzahl von auf dem Markt angebotenen bzw. im Paket mit PCs ausgelieferten Tastaturen durchge-führt. Über die Ergebnisse soll berichtet werden.

• Darstellung und Berechnung von Körperschall in Maschinenbauelementen mit Hilfe der Wellentheorie [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  G. Hübner and P. Kurtz
[A]

Maschinenbauelemente zeichnen sich durch eine große geometrische Vielfalt aus, gekennzeichnet durch unterschiedlich gekrümmte und gewundene 'Stäbe' variablen Querschnitts sowie 'Schalen' verschiedener, selten ebener Gestalt. Für eine weiterführende Bestimmung des vom Körperschall dieser Elemente abgestrahlten Luftschalls interessiert ferner ein erweiterter Frequenzbereich bis mindest ca. 6 kHz. Die 'klassische Körperschallbeschreibung' verwendet zur Lösung derartiger Körperschallaufgaben partielle Differentialgleichungen, die je nach Bauteilgestalt durch partielle Differentialgleichungen unterschiedlichster Ordnungen beschrieben werden, wie z.B. von 4. Ordnung für die Biegewelle im geraden Stab, von 6. Ordnung für den konstant gekrümmten Kreisbogen und von 12. Ordnung für die Spirale. Als abhängige Variablen gehen in diesen Gleichungen im übrigen nur bestimmte Einzelkomponenten der Gesamtverschiebung ein und durch Vernachlässigung der sogenannten 'Nebeneinflüsse' ist der frequenzmäßige Anwendungsbereich nach oben hin sehr beschnitten. Die klassische Beschreibung von Körperschall in 'Platten' und 'Schalen' zeichnet sich durch die gleichen zuvor beschriebenen Probleme aus. Die für eine ingenieurmäßige Lösung von Körperschallaufgaben des Maschinen- und Fahrzeugbaus entwickelte 'Wellentheorie' fasst dagegen übergreifend die hierfür bisher klassisch behandelten Körperschallvorgänge zusammen, erweitert dieses Feld auf praktisch alle im Maschinenbau vorkommenden Stabgeometrien und beschreibt insbesondere diese gesamte Aufgabenstellung einheitlich durch eine einzige Differentialgleichung mit im übrigen nur 2. Ordnung von Ort und Zeit. Ferner ist der Anwendungsbereich dieser Wellentheoretischen Beschreibung zu höheren Frequenzen hin erweitert durch Berücksichtigung sämtlicher 'Nebeneinflüsse'. Die Verschiedenheit der Stabgeometrien und Werkstoffeigenschaften drückt sich dabei lediglich durch unterschiedliche Koeffizienten-Matrizen der Differentialgleichung aus. Schließlich werden dabei die Verschiebung und Beanspruchung den Bewegungsfreiheitsgraden zugeordnet durch 6-komponentige Vektoren beschrieben, in denen die klassisch verwendeten Komponenten gleichberechtigt zusammengefasst sind. Analoge einheitliche Beschreibungen werden auch für 'Schalen' verschiedener Gestalt vorgestellt.

• Maschinenakustik – Eine europäische Forderung! [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  P. Kurtz
[A]

Traditionell wird die Qualität einer Maschine an Parametern festgemacht, die in erster Linie mit der von der Maschine zu leistenden Arbeit verbunden sind. In zunehmenden Maß gewinnen aber auch Qualitätsparameter wie die Ergonomie, und eine geringe Emission an Bedeutung. Dies ist nicht zuletzt auf die Umsetzung von EG-Richtlinien ins nationale Recht zurückzuführen. So stellt die EG-Maschinenrichtlinie an die Konstruktion von Maschinen bzgl. des Sicherheits- und Gesundheitsschutzes wesentliche Anforderungen, wobei die 'Minimierung der Gefahren an der Quelle' und die 'Information über die Restgefahren' im Vordergrund stehen. Konkret bedeutet dies für den Maschinenhersteller, dass Maschinen durch Maßnahmen an der Quelle in Richtung niedrigster Geräuschpegel konstruiert werden müssen und Informationen für den Maschineneinkäufer über die Schallemission der Maschinen zu liefern sind. Dabei sind der Emissionsschalldruckpegel und gegebenenfalls zusätzlich der Schallleistungspegel anzugeben. Auf der anderen Seite hat der Maschinenbenutzer d.h. der Arbeitgeber als Verpflichtung aus der EG-Richtlinie 2003/10/EG Physikalische Agenzien Lärm diese Angaben zur Minderung des Lärms am Arbeitsplatz zu verwenden. Er ist als Arbeitgeber verpflichtet bei der Beschaffung von Maschinen auf der Basis von Geräuschemissionsangaben möglichst leise Maschinen auszuwählen um damit die Lärmbelastung der Arbeitnehmer so weit wie möglich zu senken. Dieses in der europäischen Union etablierte Konzept, dass sowohl den Maschinenhersteller als auch den Maschinenanwender verpflichtet eine geringe Geräuschemission von Maschinen anzustreben macht deutlich, dass die Entwicklung leiser Maschinen auf Basis maschinenakustischer Prinzipien nicht nur sinnvoll sondern auch erforderlich ist. Der Vortrag erläutert die Zusammenhänge und beschreibt den Beitrag der Forschung als auch die Unterstützung durch die Normung.

Kurtze, L.

• Reduction of sound immission in buildings by sound insulation using active facades [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  L. Kurtze, T. Back and R. Nordmann
[A]

Low sound immissions into rooms have become more and more important for the construction of large buildings such as hotels, hospitals, or conference centres. Particularly near airports, major roads, or railway lines, the acoustic shielding of ambient noise is, in many cases, difficult to handle with classical passive methods. The reasons lie mainly in the physical and financial limitations of the construction. In modern architecture, facades serve as the outer skin of a building and so have to fulfil the demand of static strength. However, if facades are planned in a suitable way, they can act as a barrier for incident sound fields (for example by the use of active noise control).

The investigation of the possibilities for a reduction of structure borne sound using active techniques is the object of a research project initiated by the German Ministry of Education and Research. One of the central questions so far addressed by the project is the investigation and the experimental detection of the lower natural frequencies and eigenmodes on a reference facade composed of several frame elements. The mode shapes were then compared with the results of numerical FEM calculation. The next step is to find an actuator design for generating anti-vibrations. After that, suitable positions for the actuators and an appropriate control system must be determined. At the conference, the results of the first year of research will be presented. This will include a report on the experiment conducted at the facade test facility and the calculations to determine the natural frequencies and the mode shapes of the reference facade.

• Design and Application of a Low-Cost Microphone Array for Nearfield Acoustical Holography [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J. Bös and L. Kurtze
[A]

An 8x8 microphone array consisting of 64 low-cost microphones was developed at the Department of Mechatronics and Machine Acoustics, Darmstadt University of Technology, and applied to nearfield acoustical holography (NAH) measurements at the Fraunhofer Institute for Structural Durability LBF. Since microphone arrays usually require a large number of microphones for NAH to cover a reasonable frequency range, it is particularly attractive to reduce the cost per microphone. A silicon microphone was chosen because it is very cheap (approx. 18 Euros including preamplifier vs. 350 to 500 Euros for ''professional'' array microphones - a factor of about 25!), temperature and shock resistant, and insensitive to structure borne noise. It has a flat frequency response, which was confirmed by comparisons with a Brüel&Kjaer microphone. The dimensions of the array (1.4 m x 1.4 m) result in a lower frequency limit of approx. 250 Hz, the microphone spacing (currently 200 mm, adjustable to smaller values) leads to an upper frequency limit of approx. 850 Hz. The microphone array is used to perform NAH measurements on various test objects using a Scadas III front-end and Cada-X software, both from LMS. The results of the NAH predictions are verified by sound pressure measurements (sound pressure distribution), laser vibrometer measurements (velocities at the source), and sound intensity measurements using a 2D intensity probe.

• Maßnahmen zur akustischen Optimierung von Serverschränken [DAGA 2008 (Dresden)]
  L. Kurtze and K. Wolf
[A]

Durch moderne, leistungsstarke Computersysteme muss in Serverschränken immer mehr Wärme abgeführt werden. Die Geräuschentwicklung der dafür notwendigen Belüftungssysteme nimmt entsprechend zu. Aber auch die in den Schränken eingebauten Server werden tendenziell lauter. In einem Gemeinschaftsprojekt der Arbeitsgruppe ''Maschinenakustik'' an der TU-Darmstadt und der Rittal GmbH & Co. KG in Herborn werden Serverschränke auf akustische Schwachstellen hin untersucht. Daraus resultierend wurden sowohl passive als auch aktive Verbesserungsmaßnahmen entwickelt. Die tonalen Frequenzanteile zwischen 100 Hz und 1000 Hz sind besonders störend. Sie werden vor allem von der Lüfterdrehfrequenz und deren Vielfachen verursacht. Im Rahmen eines Advanced Design Projects wurde von Studenten die Lüfterwanne optimiert und ein Absorptionsschalldämpfer entworfen. Dabei konnte der Schallleistungspegel um 8,4 dB(A) reduziert werden. Aufgrund der von den eingebauten Servern verursachten Geräusche ist die Erhöhung der Luftschalldämmung des Serverschranks ein weiteres, wichtiges Thema. Auch diesbezüglich wurden passive Optimierungsmaßnahmen durchgeführt. Um die Schwingungen der Glasscheibe in der Schranktür zu reduzieren, wird bei einem Prototyp ein aktives System getestet. Dabei kommen Piezoaktoren zum Einsatz, die am Rand der Scheibe befestigt sind. In der Präsentation werden die Vor- und Nachteile der jeweiligen passiven und aktiven Verfahren gegenübergestellt.

Kurz, R.

• Schallschutz von Montagetreppen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  R. Kurz and F. Schnelle
[A]

Zur Kennzeichung des Trittschallverhaltens sämtlicher Konstruktionen wird zur Zeit einheitlich die Bezugskurve nach DIN EN ISO 717-2 mit dem Frequenzbereich f = 100 - 3150 Hz zur Ermittlung des bewerteten Norm-Trittschallpegels L'n,w verwendet. Seit längerem ist bekannt, daß bei bestimmten Deckenkonstruktionen (z. B. Holzbalkendecken) die empfundenen Geräusche nicht adäquat durch die Bezugskurve widergespiegelt werden. Im informativen Anhang A der genannten Norm wird bereits auf die Problematik des Zusammenhanges zwischen dem bewerteten Norm-Trittschallpegel und den Gehgeräuschen hingewiesen. Zusätzlich wurde aus diesem Grund im Anhang der Norm der Spektrum-Anpassungswert CI eingeführt, wobei hier der Frequenzbereich gegenüber der Bezugskurve bis auf 50 Hz erweitert wurde. Anhand von Messungen der Gehgeräusche neben der üblichen Anregung mit dem Norm-Hammerwerk werden die Beziehungen zwischen den Größen verdeutlicht. Es wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem eine Erweiterung der Beurteilung auf die zu erwartenden Geräuschpegel bei unterschiedlichen Anregungen auf Deckenkonstruktionen (z. B. Gehen, Absetzen von Gegenständen) möglich ist.

• Bewerteter Norm-Trittschallpegel L’n;w = Bewertung des Schallschutzes? Holzbalkendecken in sanierten Altbauten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  F. Schnelle and R. Kurz
[A]

Pfosten-Riegel-Fassaden werden häufig in Büro und Verwaltungsbauten eingesetzt, vereinzelt erfolgt auch die Anwendung im Wohnungsbau. In den letzten Jahren wurden Untersuchungen zur Schallängsleitung von Pfosten-Riegel-Fassaden in horizontaler Richtung veröffentlicht, Angaben zur Schallängsleitung in vertikaler Richtung sind bisher kaum publiziert worden. Bei einem Schadensfall ergab sich in einem Mehrfamilienhaus eine unzureichende Luftschalldämmung der Wohnungstrenndecke (R'w = 47 dB). Die Ursache lag in einer erhöhten Schallübertragung über die durchlaufende Pfosten-Riegel-Fassade. Nach Durchführung von Verbesserungsmaßnahmen an der Pfosten-Riegel-Fassade wurde eine ausreichende Luftschalldämmung der Wohnungstrenndecke erreicht (R'w = 56 dB). Mit Körperschallmessungen an der Fassade konnte der Einfluß der Schallübertragung über die Fassade im ursprünglichen Zustand und nach der Durchführung von Sanierungsmaßnahmen eindeutig nachgewiesen werden.

• Druckkammer – einfaches Körperschallmessgerät für Bauakustikmessungen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  D. Groß and R. Kurz
[A]

Neben der Bestimmung der Luftschalldämmung und des Trittschallpegels sind bei Bauakustikmessungen häufig auch die Kenntnis der Körperschallschwingungen auf den Bauteilen sinnvoll bzw. erforderlich, um z. B. im Rahmen der Ursachenforschung einen näheren Einblick in die Schallübertragungswege zu erhalten. Solche Körperschallmessungen zur Bestimmung der Biegeschwingungsamplituden erfolgen i. d. R. mit piezoelektrischen Beschleunigungsaufnehmern und den damit verbundenen Schwierigkeiten und Zeitaufwand bei der mechanischen Ankopplung dieser Aufnehmer (siehe z. B. auch Entwurf DIN ISO 5348). Alternativ dazu wird ein einfaches Körperschallmessgerät (''Druckkammer'') vorgestellt, das als Vorsatz vor üblichen 1/2''-Mikrofonen von Bauakustik-Meßsystemen angebracht werden kann und gegen das schwingende Bauteil gedrückt wird. Aufgezeigt wird der prinzipielle Aufbau dieser ''Druckkammer'' sowie anhand von Beispielen die Einsatzmöglichkeiten bei bauakustischen Messungen

• Vertikale Schallängsleitung bei Pfosten-Riegel-Fassaden [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  F. Schnelle and R. Kurz
[A]

In der Baupraxis treten immer häufiger Beschwerden, z. B. von Bewohnern in 1-Fam.-Reihenhäusern, über einen völlig ungenügenden Trittschallschutz gegenüber der Treppe im benachbarten Haus auf. Bei messtechnischen Überprüfungen wird nicht selten ein erhöhter Schallschutz gemäß Beiblatt 2 zu DIN 4109 der Treppe im benachbarten Reihenhaus festgestellt. Dieses Ergebnis trifft jedoch auf völliges Unverständnis der Bewohner, da trotz des erhöhten Schallschutzes die Gehgeräusche auf der Treppe im benachbarten Reihenhaus zu erheblichen Störungen führen. Es stellt sich die Frage, inwieweit die derzeit gültigen und zukünftig zu erwartenden Anforderungen bzw. Vorschläge an den Trittschallschutz von Treppen überhaupt ausreichend sind und inwieweit eine Trittschallmessung mit dem Normhammerwerk den Trittschallschutz von Treppen ausreichend reproduziert. Es werden neben dem Anforderungsniveau und den Messergebnissen aus der Praxis Verbesserungsmaßnahmen und Möglichkeiten von Berechnungsmethoden zur Bestimmung des zu erwartenden Trittschallschutzes von Treppen mit dem Ziel einer besseren Planungssicherheit und der Vermeidung von Rechtsstreitigkeiten diskutiert.

• Zur Schalldämmung von GK-Ständerwänden 1. Wirkung der Hohlraumdämpfung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  K. Gösele and R. Kurz
[A]

Man hat seit mehreren Jahrzehnten immer wieder festgestellt, dass durch dickere Mineralfa-sereinlagen die Schalldämmung von GK-Ständerwänden verbessert wird. Durch Messungen des Luftschallpegels im Wandhohlraum wurde nachgewiesen, dass diese Verbesserung nicht darauf beruht, dass der Hohlraum stärker gedämpft ist. Mit Modellmessungen konnte dagegen gezeigt werden, dass die Mineralwolleeinlage auf andere Weise die Übertragung vermindert und dadurch die Schalldämmung verbessert.

• Zur Schalldämmung von GK-Ständerwänden 2. Schall-Übertragung über Blechständer [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  K. Gösele and R. Kurz
[A]

Die Übertragung über die Ständer dieser Wände ist schon oft angesprochen, aber bisher sind kei-ne Untersuchungen über die Größe dieser Übertragungen gemacht worden. Mit Hilfe von Kör-perschallmessungen an den Wandschalen kann überraschenderweise gezeigt werden, dass diese Ständer nur eine geringe Körperschalldämmung zwischen den beiden Wandschalen ergeben. Die eigentliche Dämmwirkung beruht auf einem sehr großen Abstrahleffekt der Schale auf der leisen Seite der Wand. Durch Beschweren der Schalen im Hohlraum durch geeignet angebrachte Dämmschichten kann die Dämmung der Wand wesentlich verbessert werden.

• Stark erhöhte Körperschall-Dämpfung von Wandschalen durch geeignete Wärmedämmschichten [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  K. Gösele, R. Kurz and D. Groß
[A]

Die Körperschalldämpfung spielte in der Bauphysik bisher eine vernachlässigbare Rolle. Im fol-genden wird ein Weg gezeigt, wie man bei leichten Wand- und Deckenschalen, wie sie im Holz- und Leichtbau verwendet werden durch das geeignete Anbringen von bestimmten Wärmedämm-schichten eine hohe Körperschalldämpfung nach dem im Maschinenbau bekannten Prinzip der 'akustischen Blutegel' erreichen kann. Dadurch kann die Längsleitung entlang der Schalen weit-gehend unterdrückt werden. Ferner kann dadurch die Schalldämmung von Ständerwänden ganz wesentlich verbessert werden.

• Schalltechnisches Verhalten von Montagetreppen - Ein neuer Treppenprüfstand für Prüfung, Forschung und Entwicklung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  T. Möck, H.-M. Fischer, R. Kurz and H. Lammers
[A]

Es ist bekannt, dass der Trittschall von Montagetreppen trotz Einhaltung der schalltechnischen Anforderungen (oftmals sogar des erhöhten Schallschutzes) immer wieder zu Beschwerden führt. Da das Verhalten der Treppe nicht vom Verhalten des angekoppelten Baukörpers getrennt wer-den kann, wurde zur Entwicklung trittschalloptimierter Treppen und zur Vorabbeurteilung der schalltechnischen Eigenschaften von Montagetreppen deshalb ein neuer Treppenprüfstand kon-zipiert und gebaut. Der Prüfstand ist so konzipiert, dass den üblichen baulichen Umgebungsbe-dingungen Rechnung getragen wird: In einem Teil des Prüfstandes kann die Treppe in einer typi-schen Massivbausituation eingebaut werden, wobei die Treppenwand variabel an die geforderte Situation angepasst werden kann. Im anderen Teil des Prüfstandes können Leicht- und Holzbau-bedingungen realisiert werden, wobei beliebige Kombinationen von Treppenwand und Decke variabel eingebaut werden können. So bietet dieser Prüfstand den Treppenherstellern die Mög-lichkeit, Montagetreppen unter praxisgerechten Baubedingungen schalltechnisch zu untersuchen und gezielt eigene Produktentwicklung zu betreiben. Im vorliegenden Beitrag wird der neue Prüfstand vorgestellt und über erste Ergebnisse an darin untersuchten Montagetreppen berichtet.

• Anregevorgänge bei leichten Treppenkonstruktionen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  J. Scheck, H.-M. Fischer and R. Kurz
[A]

Immer wieder kommt es zu Beschwerden über den von Montagetreppen erzeugten Trittschall. Neben den Eigenschaften der Treppe selbst sind bei der Analyse der Ursachen auch die Eigen-schaften des Gebäudes zu berücksichtigen. Im Rahmen der vorliegenden Untersuchungen wurde in verschiedenen Gebäuden und in einem neuen Treppenprüfstand die Trittschallübertragung über trennende und flankierende Bauteile analysiert. Ermittelt wurden dabei auch mit Hilfe der Reziprozitätsmethode die interessierenden Übertragungsfunktionen zur Kennzeichnung der Kör-perschallempfindlichkeit einzelner Bauteile. Anhand der Untersuchungen wird für ausgewählte Beispiele gezeigt, in welchem Maße trennende und flankierende Bauteile an der Trittschallüber-tragung der Treppe beteiligt sind.

• Berechnungen zur Schalldämmung von Gipskarton-Ständerwänden [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  F. Schnelle and R. Kurz
[A]

In der Bauakustik besteht der dringende Bedarf, die Schalldämmung von zweischaligen Kon-struktionen mit biegeweichen Schalen zu berechnen. Von Prof. Gösele wurde ein Verfahren zur Berechnung der Schalldämmung von zweischaligen Konstruktionen unter Berücksichtigung der Übertragung über den Lufthohlraum entwickelt. Auf der Grundlage dieses Verfahrens werden Messergebnisse bei Wänden ohne Verbindungen über die Ständer (Gipskartonständerwände mit getrenntem Ständerwerk, Systemtrennwände in Stu-diobauten) mit Berechnungen verglichen. Für Gipskartonständerwände mit Verbindungen der Schalen über Ständer können aus den vorge-nommenen Berechnungen die verschiedenen Übertragungsmechanismen in unterschiedlichen Frequenzbereichen zumindest quantitativ angegeben werden. Damit besteht für Gipskartonstän-derwände die Möglichkeit, zur Verbesserung der Schalldämmung an den entscheidenden Ein-flussgrößen Maßnahmen vorzunehmen.

• Möglichkeit der kontinuierlichen Lärmüberwachung mit stationären Dauermessanlagen am Beispiel einer flächenhaften großen Industrieanlage [DAGA 2002 (Bochum)]
  V. Strese, R. Kurz and C. Hettig
[A]

Die akustische Dauerüberwachung an einer flächenhaften großen Industrieanlage mittels Abnah-memessungen gestaltet sich in der Praxis in der Regel sehr schwierig und aufwendig. Meist ist die Anlage oder die Nachbarschaft von Fremdgeräuschquellen umgeben, so dass nur in bestimmten Zeiten in der Nacht gemessen werden kann. Die Erstellung eines Lärmkatasters ist ebenfalls sehr aufwendig und bei großen Industrieanlagen meist schon bei Fertigstellung überholt, da Anlagen verändert wurden. Beide Ansätze stellen nur Momentaufnahmen dar. Die akustische Dauerüberwa-chungsanlage ist eine aufwandminimierte Möglichkeit der Dauerüberwachung. Das Prinzip der An-lage ist mehrere Teilflächen des Industriebetriebes mit Dauermessstationen, die geeignet verteilt werden, dauernd zu überwachen. Anhand von Korrelationen, die speziell für die vorliegende Situa-tion entwickelt werden, können aus den in einem Zentralrechner gespeicherten Ergebnissen der Dauermesseinrichtungen die zu erwartenden Wirkpegel in der benachbarten Umgebung bestimmt werden. Dadurch erhält man ein einfaches Dauerüberwachungssystem, das relativ unabhängig von der Fremdgeräuschsituation ist, und mit dem jederzeit die Geräuschsituation in der Nachbarschaft abgefragt werden kann. Erste Erfahrungen mit dem System und Auswertungen eines Lärmkatasters zeigen, dass die Anlage zur Dauerüberwachung weitestgehend geeignet ist. Weitere Präzisierungen der Korrelationen werden derzeit entwickelt.

• Schalldämmende Installationswand – Anwendungen in der Baupraxis [DAGA 2002 (Bochum)]
  D. Groß, R. Kurz and F. Schnelle
[A]

Installationsgeräusche führen immer noch sehr häufig zu Beanstandungen des Schallschutzes im Geschosswohnungsbau. In der Praxis führen vor allem Nutzer- und Hantiergeräusche mit Installati-onsschallpegel von teilweise deutlich über 35 dB(A) zu erheblichen Störungen. Nachdem Gösele mit Hilfe von Modellversuchen aufgezeigt hat, dass durch entsprechende Maß-nahmen an Wänden eine deutliche Erhöhung der Körperschalldämpfung bzw. -dämmung von In-stallationswänden und damit eine Reduzierung der Übertragung von Installationsgeräuschen er-reicht werden kann, wurden im Rahmen einer Forschungsarbeit Untersuchungen an entsprechend ausgebildeten Wänden vorgenommen im Hinblick auf einen möglichen Einsatz in der (Wohn-)Baupraxis zur Verbesserung der Körperschalldämmung bzw. -dämpfung von Installationswänden für eine nachhaltige Reduzierung von Installationsgeräuschen. Über die Ergebnisse der Untersuchungen der durchgeführten Maßnahmen zur Verbesserung der Körperschalldämmung der Wandscheiben und die daraus resultierenden Maßnahmen an Installati-onswänden in der Praxis mit entsprechenden Detailausführungen werden vorgestellt.

• Schall-Längsleitung bei leichten Schrägdachkonstruktionen [DAGA 2002 (Bochum)]
  R. Kurz, M. Ströhle and T. Möck
[A]

Eine erhöhte Schall-Längsleitung über leichte Schrägdachkonstruktionen ist häufig die Ursache für Klagen über einen mangelhaften Schallschutz von Wohnungs- und Haustrennwänden. In DIN 4109 und anderen Regelwerken gibt es keine Angaben zum Flankendämmmaß von Dachkonstruktionen. Die Folgen sind Planungsunsicherheit und Rechtsstreitigkeiten. Es werden aktuelle Messergebnisse insbesondere von mit Hartschaum gedämmten Steildachkonstruktionen vorgestellt und einzelne Einflussparameter und Übertragungswege erläutert. Ferner wird die Anwendbarkeit der neuen eu-ropäischen Rechenverfahren auf den Holz- und Skelettbaubau am Beispiel Dach diskutiert.

• Schallübertragung von Trennwänden mit Türen über Flure bzw. Zwischenräume [DAGA 2002 (Bochum)]
  F. Schnelle and R. Kurz
[A]

In der klassischen Betrachtung der Schalldämmung zwischen Räumen wird die Schallübertragung über das trennende Bauteil und die flankierenden Bauteile berücksichtigt. In bestimmten Situationen kann gleichzeitig eine Nebenwegsübertragung über Flure bei Flurtrenn-wänden mit Türen vorliegen. Im informativen Anhang F.2 der DIN EN 12354-1 ist ein Rechenver-fahren mit frequenzabhängigen Größen zur Berücksichtigung dieses Übertragungsweges dargestellt. Messungen in Gebäuden zur Schallnebenwegsübertragung über Flure bei unterschiedlichen Schall-dämm-Maßen der Flurtrennwände werden mit den Ergebnissen des Rechenverfahrens verglichen und Hinweise zur Anwendung des Rechenverfahrens angegeben.

• Zum Stand des Schallschutzes bei Treppen in Massiv- und Leichtbauweise [DAGA 2003 (Aachen)]
  T. Möck, H.-M. Fischer, J. Scheck and R. Kurz
[A]

Im Zusammenhang mit bauakustischen Güteprüfungen von Treppen ergibt sich häufig die Frage nach dem Stand des Schallschutzes bei Treppenkonstruktionen. Dies veranlasste uns im Rahmen eines Forschungsprojektes zur Erstellung eines Fragebogens zur Erhebung des aktuellen Standes des Schallschutzes bei Treppen sowohl in Massiv- als auch in Leichtbauweise. Dieser wurde an alle bei der VMPA eingetragenen Güteprüfstellen verschickt. Neben den Messwerten für den Norm-Trittschallpegel der Treppenkonstruktionen wurden auch die technischen Daten der untersuchten Treppen und der Gebäude, in denen die Untersuchungen durchgeführt wurden, erfragt. Wesentliche Parameter waren: Gebäudetyp (Reihenhaus, Doppelhaus...), Trennwandkonstruktion (einschalig, zweischalig...) und Übertragungssituation (horizontal, diagonal...). Desweiteren wurde nach subjektiven Eindrücken der Bewohner, sofern Störungen vorlagen, gefragt. Im Zeitraum des vergangenen Jahres sind weit über 200 Ergebnisse von bauakustischen Messungen an Treppen zusammengetragen worden. Über die Auswertungen der Datensammlung wird in diesem Beitrag berichtet.

• DIN 4109 Teil 10 – ein Fortschritt der Bauakustik? [DAGA 2003 (Aachen)]
  R. Kurz and F. Schnelle
[A]

Beim vorliegenden dreistufigen Konzept der Schallschutzstufen nach DIN 4109-10 (Entwurf) ''Schallschutz im Hochbau, Teil 10: Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz von Wohnungen'' besteht die Gefahr, dass die Schallschutzstufe I (Anforderungen nach DIN 4109) ''entwertet'' wird und kaum noch zur Anwendung kommt. Die Schallschutzstufe II wird bei diesem Konzept faktisch als Standard eingeführt. Dieser Trend ist bereits in Gutachten von einigen bauakustischen Sachverständigen und darauf basierenden Gerichtsurteilen zu beobachten. Ohne Kenntnis baupraktischer und wirtschaftlicher Gesichtspunkte ist nach den Angaben der DIN 4109 Teil 10 zu erwarten, dass von den Bewohnern sogar die Schallschutzstufe III gewünscht wird. Aus der eigenen Beratungspraxis und Tätigkeit als öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger werden aktuelle statistische Auswertungen zu (Erst)-Beschwerden von Bewohnern über einen mangelhaften Schallschutz in Gebäuden und die typischen schalltechnischen Probleme vorgestellt und mit den Ergebnissen der durchgeführten bauakustischen Messungen verglichen. Die Werte der einzelnen Schallschutzstufen werden hinsichtlich der Gesamtkonzeption und ihrer Umsetzung in der Baupraxis diskutiert sowie Probleme bei zukünftigen Nachweisverfahren im Hinblick auf die Planungssicherheit aufgezeigt.

• Schalldämmung von Überströmelementen [DAGA 2003 (Aachen)]
  F. Schnelle and R. Kurz
[A]

Beim Einsatz von neuen Lüftungskonzepten in Bürogebäuden wird häufig der Einbau von Überströmelementen in Trennwänden vorgenommen. Zur Bewertung des Einflusses von Überströmelementen auf die resultierende Schalldämmung zwischen den Räumen ist die Kenntnis der Schalldämmung der Elemente notwendig. Akustische Daten zu Überströmelementen stehen bisher kaum zur Verfügung. In Prüfräumen wurde die Schalldämmung eines Überströmelementes messtechnisch untersucht. Die Messergebnisse werden vorgestellt und mit Ergebnissen von Berechnungen verglichen. Die vorgenommenen Berechnungen beruhen auf einer Betrachtung des untersuchten Überströmelements als Schalldämpfer bzw. als schalldämpfender Kanal.

• Luftschalldämmung in Studioräumen [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Schnelle and R. Kurz
[A]

The requirements for the airborne sound insulation between studio rooms depend on the necessary sound level difference. It is determined by the highest sound levels in the source room and the permissible background noise level in the receiving room. Studio rooms are built as ''Room-in-Room-System''. Usually, partitions between rooms are lightweight multi-layered constructions. Various measurement results from new and refurbished studio buildings built with system elements will be presented. The system components are manufactured as lightweight metal board partitions, suspended ceilings and floating floors. Predictions of sound insulation from partitions without and with windows/doors will be compared with measurement results. Further, it will be focused on the sound insulation at low frequencies, which is a typical problem for this kind of construction.

• Nutzergeräusche im Spannungsfeld zwischen Störpotential und Normung [DAGA 2005 (München)]
  R. Kurz and F. Schnelle
[A]

Beschwerden über einen unzureichenden Schallschutz in Wohngebäuden betreffen häufig sogenannte Nutzergeräusche. Neben den Beispielen aus dem Sanitärbereich, welche in DIN 4109 aufgeführt sind, treten in Gebäuden eine Vielzahl weiterer Nutzergeräusche, z. B. Schließvorgänge von Türen, Betätigung von Rolläden, Briefkastenanlagen, auf. Maximale Schalldruckpegel in der Größenordnung von LAF,max = 40 - 60 dB(A) sind bei den o. g. Geräuschen keine Seltenheit. Ein wesentliches Merkmal dieser Geräusche ist, dass ein großer Einfluss durch die Art der Betätigung vorliegt. In der baurechtlich gültigen DIN 4109 sind die Nutzergeräusche ausdrücklich von den Anforderungen ausgenommen. Diese normative Festlegung stößt in den meisten Beschwerdefällen auf völliges Unverständnis der Bewohner. In weiteren Normen und Richtlinien (Beiblatt 2 zu DIN 4109, VDI 4100, Entwurf DIN 4109-10) finden sich ebenfalls nur allgemeine Angaben zu Nutzergeräuschen. In der gutachterlichen Praxis liegt ein weiteres Problem in der Durchführung von Messungen der Nutzergeräusche. Bei einer ''Nachahmung'' von Nutzertätigkeiten bestehen Schwierigkeiten in der Reproduzierbarkeit der Messungen. Ein Ausweg liegt in der Anwendung von Ersatzschallquellen, ähnlich wie bei Messungen der Trittschalldämmung mit dem Norm-Hammerwerk. Messergebnisse von ''nachgeahmten'' Nutzergeräuschen werden im Vergleich mit Messungen bei Anregung durch ein Kleinhammerwerk vorgestellt.

• Einfaches Prognosemodell zur Berechung der Trittschalldämmung von Leichtbautreppen im Massivbau [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  C. Fichtel, J. Scheck and R. Kurz
[A]

In DIN 4109 finden sich keine Angaben zur Trittschalldämmung von Leichtbautreppen, so dass in der Praxis große Planungsunsicherheit herrscht und es häufig zu Rechtstreitigkeiten kommt. Zur orientierenden Abschätzung der zu erwartenden Trittschalldämmung von verschiedenen Treppenkonstruktionen am Bau wird ein einfaches Prognosemodell vorgestellt und mit Baumessungen verglichen. Neben dieser Planungsgrundlage wird ein Ausblick gegeben auf die Möglichkeit einer schalltechnischen Qualitätssicherung und -überwachung von Treppen am Bau. Ferner wird ein Vorschlag für ein neues Bewertungskonzept zum Schallschutz von Treppen vorgestellt.

• Ein neues Hammerwerk für Geh- und Trittschallmessungen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  C. Fichtel, J. Scheck and R. Kurz
[A]

Seit nunmehr über 50 Jahren wird das Norm-Hammerwerk zur Messung und Beurteilung der Trittschalldämmung von Bauteilen verwendet und der ''Ruhestand'' ist noch in weiter Ferne. Auch in der neuen DIN 4109 hat das (Norm-) Hammerwerk einen festen Platz trotz bekannter Probleme mit der standardisierten Körperschallquelle durch eine nicht gehgerechte Anregung, die Unhandlichkeit und ein hohes Eigengeräusch, das vor allem bei Gehschallmessungen problematisch ist. Vor diesem Hintergrund wurde ein neues Hammerwerk entwickelt, welches elektrodynamisch angetrieben wird und dadurch eine Viel-zahl zusätzlicher neuer Möglichkeiten bietet. Diese werden anhand praktischer Anwendungen vorgestellt.

• DEGA Kriterienkatalog Teil 1 – Vorschlag für ein neues Klassifizierungskonzept für den Schallschutz im Wohnungsbau [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  R. Kurz
[A]

Für die Information von Verbrauchern werden für unterschiedliche Bereiche (Energiepass von Gebäuden, Hoteleinstufung, Energieverbrauch von Haushaltsgeräten) Klassifizierungssysteme mit einer einfach verständlichen Bewertung eingesetzt. Bisher bezieht sich die Beurteilung des Schallschutzes in Gebäuden i.a. auf die isolierte Betrachtung einzelner Kenngrößen, z. B. Luftschalldämmung von Wohnungstrennwänden, Trittschalldämmung von Wohnungstrenndecken, etc. Zur schalltechnischen Bewertung von Wohnungen wurde im Rahmen einer DEGA-Arbeitsgruppe ein neues Konzept erarbeitet. Für die schalltechnische Klassifizierung wurde ein Kriterienkatalog entwickelt, der neben dem Schallschutz im Gebäude (Luft- und Trittschalldämmung, Geräusche von Wasserinstallationen und haustechnischen Anlagen, etc.) auch die Grundrissanordnung der Wohnungen sowie den Standort des Gebäudes und die Außenlärmbelastung berücksichtigt. Bei Einhaltung der Einzelkriterien werden Punkte vergeben, die sich zu einer Gesamtpunktzahl aufsummieren. Für die einfache Bewertung durch die Verbraucher wird die Einstufung des erreichten Schallschutzes in 7 verschiedene Klassen vorgenommen und das Ergebnis in einem Schallschutzpass dokumentiert.

• Schallschutzpass – DEGA Kriterienkatalog Teil 2: Anwendung des DEGA Kriterienkatalogs mit Beispielen aus der Praxis [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  R. Kurz
[A]

Es wird die Anwendung des DEGA Kriterienkataloges und das Punktesystem anhand von Beispielen aus der praktischen Anwendung näher erläutert. Die Erstellung des Schallschutzpasses kann hierbei auf Grundlage von Messwerten aber auch von Prognosewerten erfolgen. Für den Nutzer wird die gewünschte und erforderliche Transparenz über den Schallschutz im Wohnungsbau erreicht und es ist zu erwarten, dass durch die eindeutige schalltechnische Kennzeichnung von Wohnungen und Häusern mehr Rechtsicherheit erzielt werden kann. Mit dem neuen Schallschutzpass für den Wohnungsbau besteht die berechtigte Erwartung, der Diskussion über die schalltechnische Qualität von Wohnungen eine völlig neue Dynamik zu geben.

• Messung und Beurteilung von Nutzergeräuschen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  F. Schnelle and R. Kurz
[A]

In der gutachterlichen Praxis treten häufig Fälle auf, in denen sich die Bewohner von Gebäuden über die Nutzergeräusche aus benachbarten Wohnungen beschweren. Z. B. beeinträchtigt ein täglicher ''Weckruf'' durch die Betätigung von Rollläden in angrenzenden Wohnungen in erheblichem Maß den schalltechnischen Komfort einer Wohnung. Ein besonderes Merkmal der Nutzergeräusche ist, dass in Abhängigkeit der Tätigkeit unterschiedliche Körperschallanregungen von Bauteilen auftreten.

Die Beurteilung der Messungen von Nutzergeräuschen anhand bestehender Regelungen ist wegen der fehlenden verbindlichen Angaben in deutschen Normen und Richtlinien mit Schwierigkeiten verbunden. Zur bauakustischen Klassifizierung von Wohnungen ist die Einführung eines neuen Schallschutzkonzeptes geplant. Aufgrund der erheblichen Störwirkung müssen Nutzergeräusche in diese Beurteilung unbedingt mit einbezogen werden.

Die Messung von Nutzergeräuschen mit einer ''Nachahmung'' von Nutzertätigkeiten weist Probleme hinsichtlich der Reproduzierbarkeit der Maximalpegel auf. Aus diesem Grund wird für messtechnische Untersuchungen der Einsatz eines Kleinhammerwerkes als Ersatzschallquelle vorgeschlagen. Ein Vorteil der Anwendung des Kleinhammerwerkes gegenüber Ersatzschallquellen mit Einzelstoßanregung liegt darin, dass entsprechend dem üblichen Vorgehen bei bauakustischen Messungen im Empfangsraum ein mittlerer Schalldruckpegel im Raum bestimmt wird.

Zur Beschreibung von Bauteilen gegenüber der Empfindlichkeit durch Körperschallanregung von Nutzertätigkeiten wird der Körperschallpegel L'K verwendet. Das Vorgehen für die Auswertung entspricht den Messungen der Trittschalldämmung bei Anregung mit dem Normhammerwerk. Hinsichtlich der Übereinstimmung von Spektren realer Nutzergeräusche und der Anregung mit dem Kleinhammerwerk tritt die gleiche Problematik wie bei Gehgeräuschen und der Anregung mit dem Normhammerwerk auf.

Zur Einordnung in das neue Schallschutzkonzept der Klassifizierung von Wohnungen werden für die Bewertung von Nutzergeräuschen abschließend Vorschläge für den bewerteten Körperschallpegel L'K,w angegeben.

• 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.

• Mineralfaserakustikdecken in Unterrichtsräumen – Erfahrungen aus der Praxis [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  J. Zander, F. Schnelle and R. Kurz
[A]

Unter Kostengesichtspunkten werden in Unterrichtsräumen häufig vollflächig schallabsorbierende Unterdecken aus Mineralfaserakustikplatten als alleinige raumakustische Maßnahme ausgeführt. Mit der Aktualisierung der DIN 18041 im Jahr 2004 wurden die Anforderungen an die Nachhallzeiten in Unterrichtsräumen verschärft. Vor diesem Hintergrund wird in jüngster Zeit verstärkt der Einsatz hochschallabsorbierender raumakustischer Unterdecken aus Mineralfaserakustikplatten propagiert. Für ein Sanierungsvorhaben von Schulen mit engem finanziellem Budget wurden vergleichende raumakustische Untersuchungen beim Einsatz unterschiedlicher Mineralfaserakustikplatten durchgeführt. Der raumakustische Erfolg hängt bei der Verwendung hochschallabsorbierender Deckenplatten stark von der Diffusität der Unterrichtsräume ab.

• Komfort-Schallschutz im Wohnungsbau [DAGA 2008 (Dresden)]
  F. Schnelle and R. Kurz
[A]

Mit den in Deutschland üblichen Bauweisen können bei mehrgeschossigen Gebäuden die Anforderungen an den Schallschutz nach DIN 4109: 1989-11 und bei entsprechender Planung auch die Vorschläge für einen erhöhten Schallschutz nach Beiblatt 2 zu DIN 4109: 1989-11 sicher eingehalten werden. Mit der Einführung des neuen DEGA- Schallschutzausweises für den Wohnungsbau werden für die Schallschutzklassen C - A* deutlich höhere Anforderungen an die Luft- und Trittschalldämmung gestellt.

Für verschiedene Bauweisen werden auf der Grundlage von Berechnungen und statistischen Auswertungen von Messungen in ausgeführten Bauvorhaben die Grenzen der erreichbaren Schalldämmung angegeben. Zur Einstufung in die Schallschutzklassen B, A und A* sind bei mehrgeschossigen Gebäuden grundlegende Änderungen gegenüber den herkömmlichen Bauweisen erforderlich. Neben Maßnahmen an den Trennbauteilen (mehrschaliger Aufbau) muss die Schall-Längsübertragung über flankierende Bauteile vermindert werden. Anhand von Beispielen aus realisierten Bauvorhaben wird dargestellt, mit welchen Maßnahmen in mehrgeschossigen Gebäuden bewertete Bau-Schalldämm-Maße von R'w 62 dB und bewertete Norm-Trittschallpegel von L'n,w 40 dB realisiert werden können.

Kurz, T.

• Erzeugung und Dynamik elongierter Kavitationsblasen [DAGA 2002 (Bochum)]
  R. Geisler, T. Kurz and W. Lauterborn
[A]

Der im Fokus des Pulslaserstrahls entstehende optische Durchbruch kann eine Flüssigkeit aufreißen und so Kavitationsblasen erzeugen. Die Größe der so erzeugten Blasen liegt bei Nanosekundenpulsen typischerweise im Millimeterbereich. Deutlich kleinere Blasen, die denen der akustischen Kavitation entsprechen, können jedoch nicht erzeugt werden. Abhilfe schafft hier der Übergang zu Kurzpulslasern, die höhere Intensitäten bei gleichzeitig geringeren Pulsenergien liefern. Die extremen Intensitäten führen bei diesen Lasern dazu, dass nichtlineare Effekte eine verstärkte Rolle spielen. So tritt an die Stelle des beugungsbegrenzten Fokus ein durch Selbstfokussierung gebildeter, zylinderähnlich langgezogener Fokalbereich. Die daraus resultierenden elongierten Kavitationsblasen entwickeln eine komplexe Dynamik einschließlich Jetbildung. Neben der grundlegenden Dynamik wurde der Einfluss von Grenzflächen sowie die Abstrahlung von Stoßwellen und die Lichtemission untersucht. Für die Messungen im Nanosekundenbereich wurden Hochgeschwindigkeitskameras, ein rauscharmer Photomultiplier mit Monochromator und ein faseroptisches Hydrophon eingesetzt.

• Die Bedeutung von Kavitationsblasen für transiente Membranpermeabilisierung und Zellschädigung [DAGA 2003 (Aachen)]
  B. Wolfrum, C.D. Ohl, R. Mettin, T. Kurz and W. Lauterborn
[A]

Seit Erfindung der extrakorporalen Lithotripsie finden Stoßwellen vielfältige Anwendung in der Medizin. In der Praxis können bei diesem Verfahren der Steinzertrümmerung Gewebeschädigungen als Nebeneffekt auftreten. Es wurde gezeigt, dass Stoßwellen auch die Aufnahme von extrazellulären Molekülen erleichtern können. Das Einschleusen von normalerweise nicht membranpermeablen Molekülen in Zellen (drug delivery) ist eine wesentliche Vorraussetzung für andere medizinische Anwendungen wie z.B. die Gentherapie. Wir zeigen hier, dass Zellpermeabilisierung und die Aufnahme von FITC-Dextran nach Stoßwellenapplikation in vitro durch Kavitationsblasen verursacht wird. Die Kavitationsblasen entstehen in der nach dem Stoß auftretenden Unterdruckphase und kollabieren weniger als 200 s später. Dabei wird ein starkes Strömungsfeld erzeugt, welches zur Ablösung vom Substrat, zur transienten Permeabilisierung und zur Zerstörung der Zellen führen kann. Befinden sich Kavitationskeime in der umgebenden Flüssigkeit, so wird die Ausbildung von Kavitationsblasen erleichtert. Die Blasendynamik wurde mit dem Keller-Miksis Modell berechnet und mit mikroskopischen Hochgeschwindigkeitsaufnahmen verglichen. Bereits geringe Unterdruckamplituden von weniger als 2 MPa reichen aus, um Levovist Kontrastmittelblasen auf mehr als das 30-fache ihres ursprünglichen Radius aufzuziehen und Zellen im darauf folgenden Kollaps der Blasen sichtbar zu schädigen.

• Messungen zur Suche nach kavitationsinduzierter Neutronenemission [DAGA 2003 (Aachen)]
  R. Geisler, W.-D. Schmidt-Ott, T. Kurz and W. Lauterborn
[A]

Beim Kollaps von Kavitationsblasen können im Blaseninneren extreme Drücke und Temperaturen entstehen. Diese Bedingungen führen u.a. zur Emission kurzer Lichtblitze im Augenblick des Kollapses (Sonolumineszenz oder Kavitationslumineszenz). Diese Tatsache hat seit Jahren zu Spekulationen um die Möglichkeit einer kavitationsinduzierten Kernfusion (''Sonofusion'') geführt. Eine von Taleyarkhan et al. (Science 295, 1868 (2002)) veröffentlichte Messung einer Neutronenemission in kavitierendem deuterierten Aceton, die korreliert mit dem Auftreten von Sonolumineszenz sei, wurde kontrovers aufgenommen und konnte bisher nicht reproduziert werden (D. Shapira and M. Saltmarsh, Phys. Rev. Lett. 89,104302 (2002)). In diesem Beitrag werden Untersuchungen an transienten Einzelblasen vorgestellt, die durch optischen Durchbruch im Fokus eines Pulslasers in verschiedenen deuterierten Flüssigkeiten erzeugt wurden. Diese Messungen unter definierten Bedingungen sollen zur Klärung der Frage beitragen, ob in den hierbei realisierten Kavitationsblasen Sonofusion auftritt.

• Molekulardynamische Untersuchung der Kollapsdynmik von Sonolumineszenzblasen [DAGA 2003 (Aachen)]
  D. Schanz, T. Kurz, B. Metten and W. Lauterborn
[A]

Der Verlauf wichtiger physikalischer Grössen während des Kollapses einer mit Edelgas (Argon) gefüllten Sonolumineszenzblase wird numerisch untersucht. Dazu wird ein molekulardynamisches Hartkugelmodell benutzt. Rechnungen wurden von einigen Hunderttausend bis mehreren Millionen Teilchen gemacht, um den Einfluss der Teilchenzahl auf die Güte der Rechnung zu zeigen. Es zeigt sich, dass zur Fehlerminimierung eine Maximierung der Teilchenzahl anzustreben ist. Verschiedene physikalische Effekte wurden implementiert, die einzeln zugeschaltet werden können, um ihren Einfluss auf den Blasenzustand zu ermitteln. Dazu gehören eine thermische Grenzschicht, die den Wärmeaustausch mit der Umgebung regelt; Verwendung eines Gemisches von Edelgasen anstelle des reinen Argon; Das Verdampfen von Wasser in die Blase beim Aufschwung sowie die Kondensation der Wassermoleküle an der Blasenwand beim Kollaps; Die Dissoziation von Wassermolekülen durch die hohen Temperaturen beim Kollaps, daraus folgend die chemischen Reaktionen der verschiedenen Bestandteile. Der Einfluss dieser Effekte wird durch den Vergleich der zeitlichen Entwicklung von Temperatur, Druck, Dichte und Teilchengeschwindigkeiten in der Blase dokumentiert. Es wurde gefunden, dass das Vorhandensein von Wasserdampfmolekülen extremen Vehältnissen in der Blase entgegenwirkt. Chemische Reaktionen verringern aufgrund ihres endothermen Charakters die Blasentemperatur. Ein Gasgemisch setzt die maximal erreichte Temperatur aufgrund von Inhomogenitäten in der Blase herab.

• Particle modeling of strongly collapsing microbubbles [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  T. Kurz, D. Schanz, B. Metten and W. Lauterborn
[A]

Microbubbles having a rest radius below a few micrometers can be regarded as mesoscopic systems amenable to direct particle simulation on a molecular scale. In the final stages of strong collapse of such bubbles under ultrasonic or shock wave excitation a highly-excited, rapidly changing inhomogeneous state of the bubble medium emerges. Modeling of its dynamics is an involved task due to the interplay of several physical processes, e.g. heat and mass diffusion, phase transition, ionization, light emission, and chemical reactions.

A review is given of our recent attempts to simulate the physical and chemical scenario within collapsing bubbles by means of molecular dynamics simulations with up to several million particles. Different driving conditions, bubble compositions, and thermodynamic and physicochemical mechanisms were implemented and selectively turned on. In this way the relative importance of the included effects can be assessed, as regards the maximum temperature and pressure achieved in the bubble, the formation of compression or shock waves, the generation of cavitation luminescence light, and the concentration and outflow of chemical products.

• Determination of the upper boundary in the energy distribution involved in the collapse of sonoluminescing bubbles
  T. Lepoint, F. Mullie, S. Labouret, C. Pétrier, D. Kefting, R. Geisler, R. Mettin, T. Kurz and W. Lauterborn
[A]

Multibubble sonoluminescence (MBSL) spectra of solutions containing noble gas consist of a continuum which extends from ~250 to ~1000 nm. For nm, there is no observable emission. With Kr or Xe as the dissolved gas, small-intensity lines are observed in the 700 - 950 nm wavelength range. By comparison with appropriate lamps, we attributed them to and electronic transitions. This means that energy levels of 11.3-12.1 eV are populated in the case of Kr and ~9.9 eV in the case of Xe. When Ar is the dissolved gas, no Ar lines (which would involve a populating in levels characterized by energies of 12.9-13.3 eV) are observed. Given the absence of emission below 250 nm, these observations show that the upper boundary in the distribution of energu released to the intracavity medium upon the collapse of sonoluminescing bubbles is ~12 eV. These observations enable to understand the reason of the absence of the hydrogen 'Balmer' series in water MBSL. Indeed, transitions leading to , and lines requires electronic excitations over a range of 12.10-13.11 eV. Moreover, the absence (or negligible) emission below 250 nm discards thermal or plasma origins for MBSL. The ~12 eV upper boundary in the energy distribution associated with the collapse of sonoluminescing bubbles indicates that MBSL spectra are mainly molecular.

• Sonochemical yields of cavitation collapse by molecular dynamics simulation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Schanz, T. Kurz, B. Metten and W. Lauterborn
[A]

The collapse of a single acoustically excited bubble is simulated using a hard-sphere molecular dynamics model. Initial bubble size, acoustic driving pressure and bubble composition are varied to study the influence of these parameters on the physical conditions attained during the collpase. Also, modifications of the MD model, e.g. by implementation of the variable-soft sphere (VSS) potential, are introduced to assess the model fidelity.

In the simulation, different particle species (e.g. noble gas atoms, water vapor molecules) and their chemical reactions are taken into account. At the end of the collapse, high temperatures and particle speeds occur because of energy-focusing in the spherical bubble. At driving conditions typically encountered with single-bubble sonoluminescence, temperatures and pressures are sufficiently high to lead to molecular dissociation and sonochemical reactions, in particular the formation of OH radicals. We investigate the sonochemical yield in a number of representative cases and point out that the effect of mixture segregation appears to be important to correctly predict the rate at which reaction products enter the liquid phase.

• Optic Cavitation in an Ultrasonic Sound Field [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Kröninger, T. Kurz, R. Geisler and W. Lauterborn
[A]

The dynamics and luminescence of transient bubbles produced by optical breakdown in a standing ultrasonic field are investigated experimentally. For this purpose, single laser pulses of 130 fs duration and of adjustable energy are focused at the center of a water-filled cuvette insonicated at about 45 kHz. The sound generator and laser electronics are synchronized to be able to generate bubbles at well-defined, adjustable phases of the acoustic cycle. The first few oscillations of the bubbles are photographically recorded to give their radial dynamics and collapse behaviour. Alternatively, they are observed by a photo multiplier to detect possible cavitation luminesence. It is found that by the action of the acoustic field, the collapse time and maximum radius can vary significantly as a function of the initial phase. These parameters also depend on the acoustic pressure and the laser pulse energy. Luminescence has been detected almost exclusively after the first collapse, its intensity also being dependent on the initial phase. The characteristics of cavitation luminescence suggest a strong influence of the sphericity of the generated bubbles. The experimentally observed dynamics are compared with numerical calculations of a spherically symmetric Gilmore model.

• Molekulardynamische Untersuchungen sonochemischer Reaktionen in Kavitationsblasen [DAGA 2005 (München)]
  D. Schanz, T. Kurz, B. Metten and W. Lauterborn
[A]

Zunehmend rückt in der Erforschung der Kavitationsblasendynamik und der Sonolumineszenz die chemische Entwicklung des Blasenmediums beim Kollaps in den Mittelpunkt des Interesses. Die chemischen Vorgänge bestimmen wesentlich den Massentransport aus der Blase, die Kompressibilität und Energiebilanz des Mediums und damit die erreichbaren Temperaturen und Drücke im Zentrum. Ein Verständnis der Kopplung zwischen Hydro- und Chemodynamik in der Blase ist ebenso Voraussetzung für eine korrekte Vorhersage chemischer Prozeßraten in sonochemischen Anwendungen. Neben Ratengleichungsmodellen, die an hydrodynamische Kontinuumsmodelle gekoppelt sind, bietet sich als ein alternativer Weg der numerischen Modellierung die Molekulardynamiksimulation an. Dieses Verfahren wird zur Berechnung der Fluid- und chemischen Dynamik beim Kollaps typischer Blasen, wie sie bei der Einzelblasensonolumineszenz auftreten, und von Mikrobläschen eingesetzt. Die im Innern der Blasen erreichten Temperaturen und Drücke und die dabei auftretenden chemischen Produktionsraten für verschiedene Verbindungen werden als Funktion der Anregungsparameter und der chemischen Anfangszusammensetzung von mit Edelgas und Wasserdampf bzw. mit Luft und Wasserdampf gefüllten Blasen dargestellt. Desweiteren wird ein Vergleich der molekulardynamischen Simulation mit Berechnungen eines von Storey und Szeri entwickelten Kontinuumsmodells durchgeführt, der die Temperatur- und Druckentwicklung sowie das Ausmass der Bildung verschiedener Verbindungen umfasst.

• Optische Kavitation im Schallfeld [DAGA 2005 (München)]
  D. Kröninger, T. Kurz, T. Wilken and W. Lauterborn
[A]

Die optische Kavitation, d.h. die Erzeugung von transienten Kavitationsblasen durch laser-induzierten Durchbruch in Flüssigkeiten, hat sich zur detaillierten Untersuchung der Dynamik einzelner Blasen bewährt. Um sehr kleine Blasen zu erhalten, verwendet man wegen ihrer niedrigen Durchbruchsschwelle sehr kurze, intensive Pulse im Femtosekundenbereich. Dabei entstehen allerdings durch Selbst-fokussierung des Laserstrahls zylinderförmige Blasen, die unter Ringwirbelbildung kollabieren und ohne weitere Anregung keine Kavitationslumineszenz zeigen. Daher werden kleine transiente Kavitationsblasen mithilfe eines Femto-sekundenlasers in einem stehenden Ultraschall-feld erzeugt. Ihre Dynamik wird mit Kurzzeit-CCD-Aufnahmen, das Auftreten von Kavitations-lumineszenz im Kollaps mit Photomultipliermessungen untersucht. Die Wirkung verschiedener Parameter (Schallfeldphase, Schalldruck, Temperatur und statischer Druck der Flüssigkeit) auf den Blasenkollaps und die Lumineszenz soll Aufschluss darüber geben, inwieweit der Blasenkollaps verstärkt werden kann. Es zeigt sich, dass der Maximalradius einer Blase bei geeigneter Wahl der Anfangsphase im Vergleich zur nicht akustisch getriebenen Blase stark vergrößert werden kann, während das Auftreten von Lichtemission zusätzlich empfindlich von der Sphärizitä der erzeugten Blase abhängt.

• Stabilität und Lumineszenz laserinduzierter Kavitationsblasen im Schallfeld [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  T. Wilken, D. Kröninger, T. Kurz and W. Lauterborn
[A]

Kavitationsblasen, welche mit kurzen, intensiven Femtosekundenpulsen erzeugt werden, zeigen Kavitationslumineszenz, sofern sie durch ein stehendes Ultraschallfeld angeregt werden. Ohne eine solche Anregung kollabieren die Blasen asymmetrisch und ohne sichtbare Lumineszenz, da sie aufgrund der Selbstfokussierung des Laserpulses eine elongierte Form besitzen. Mithilfe von Kurzzeit-CCD-Aufnahmen der ultraschallangeregten, lasererzeugten Blasen wird ihr Einschwingverhalten, die zeitliche Entwicklung des Maximalradius über mehrere Schwingungsperioden und ihre Stabilität untersucht. Es zeigt sich ein starker Einfluss der Schalldruckamplitude auf die Kavitationslumineszenz, welche mithilfe eines Photomultipliers beobachtet wird: Bei kleiner Schalldruckamplitude sind die erzeugten Blasen über mehrere Schwingungsperioden stabil und senden schwache Lumineszenzblitze aus. Zu höheren Schalldrücken wird die Blase schon nach wenigen Schwingungszyklen instabil, durch die heftigen Kollapse ist allerdings die Lichtintensität wesentlich höher.

• Sonochemische Reaktionen in Kavitationsblasen aus Molekulardynamiksimulationen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  D. Schanz, W. Lauterborn and T. Kurz
[A]

Ein genaues Verständnis der chemischen Vorgänge in einer Kavitationsblase ist unerlässlich zur korrekten Vorhersage der Verhältnisse in der Blase. Sowohl die erreichten Temperaturen und Drücke als auch der Massentransport in die Flüssigkeit zeigen eine starke Abhängigkeit von der Art und der Energiebilanz der vorkommenden Reaktionen. Es wurde ein molekulardynamisches Modell einer Kavitationsblase entwickelt, anhand dessen die Bildung verschiedener Spezies gegen Ende des Kollapses untersucht und ihre Abhängigkeit von unterschiedlichen Parametern aufgezeigt wird. Die Entwicklung der Dichte dieser Spezies im weiteren Verlauf des Blasenzyklus wird diskutiert.

• Chemische Entwicklung in laser-induzierten Blasen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  D. Schanz, T. Kurz, D. Kröninger and W. Lauterborn
[A]

Durch Fokussierung eines kurzen Laser - Pulses in einer Flüssigkeit kann durch optischen Durchbruch eine einzelne Blase zu exakt bestimmter Zeit an wohldefiniertem Ort erzeugt werden. Diese Methode wurde ausführlich zur Untersuchung der Blasendynamik unter verschiedenen Umständen genutzt. Ebenso wird sie auch z.B. in der Laser-induzierten Breakdown-Spektroskopie oder der Laser-Ophthalmologie (Augenheilkunde) angewandt. In diesem Beitrag werden die gekoppelte hydrodynamische und chemische Entwicklung einer Laser-induzierten Blase in Wasser untersucht. Dies geschieht numerisch, genauer mittels Molekulardynamiksimulation des Blaseninneren und Kontinuumssimulation des Blasenäußeren.

Es werden zwei unterschiedliche Szenarien betrachtet:

(i) eine kurzlebige Blase, welche sich nach kurzem Nachschwingen auflöst, (ii) eine in ein Ultraschallfeld gesetzte Blase, die in eine stabil oszillierende Blase übergeht.

Die räumliche und zeitliche Entwicklung von Temperatur, Druck und Spezies-Konzentrationen in der kollabierenden Blase werden für unterschiedliche Fälle (Laserenergie, Schallfeld, Phase des Pulses relativ zur Periode der Anregung) dargestellt. Hervorgehoben werden dabei die Thermo- und Chemodynamik während des ersten Kollapses und die dort erzielten chemischen Ausbeuten. Für Fall (ii) wird die chemische Entwicklung der Blase über mehrere Anregungszyklen betrachtet.

• Vibro-acoustical conditions for cockpit and cabin crew during long-haul flights
  M. Bellmann, H. Remmers and T. Kurz
[A]

The environmental conditions (e.g., vibro-acoustical condition) were measured during 12 long-haul flights in the context of the EU project HEACE. The measurements were conducted at the working places of cockpit and cabin crew. However, one main output of the HEACE project is the generation of a Human Response Model - based on ANN (Artificial Neural Network) and statistical approaches - which obtain as input not only the environmental parameters but also additional information from questionnaires and medical data evaluations. First, this study gives an overview about the above mentioned measurement campaign. The analysis of the environmental recordings is presented thereafter where we are concentrated on the vibro-acoustic aspects. Furthermore, a developed calculation procedure for generating a representative vibro-acoustic input vector for ANN and statistical approaches is shown. One major part of the calculation procedure is the data mining because more than 10 GB of vibro-acoustic were recorded. Additionally, the calculation procedure of the input vector based on psycho-acoustical and -physical aspects. That means that the preprocessing of vibro-acoustic data regards in some kind the human frequency and level resolution of loudness and vibration perception as well as the sensitivity of roughness and sharpness by the auditory system. The length of the ANN input vector is upward/downward sizeable depending on the amount of information included in the time signals, which has perceptional relevance during validation. [HEACE is funded by the European Community under the 'Competitive and Sustainable Growth' Program, Project Nr. GRD1-2001-40118.] Präsentation wird auf deutsch gehalten.

• Einfluß der Wassertemperatur auf Wasserdampfgehalt, sonochechemische Aktivität und Lumineszenz in schallangeregten Kavitationsblasen [DAGA 2008 (Dresden)]
  D. Schanz, T. Kurz and W. Lauterborn
[A]

Die in den letzten Jahren durchgeführten Simulationen der Dynamik des Mediums im Innern einer kollabierenden, schallangeregten Kavitationsblase haben gezeigt, dass die Menge an Wasserdampf, die während des Kollapses in der Blase gefangen bleibt, einen starken Einfluß auf die berechneten Temperaturen und chemischen Umwandlungen hat.

Ein hoher Anteil von Wasserdampf in der Blase senkt die Kollapstemperatur und Reaktionsausbeute, da die Rotationsfreiheitsgrade des Wassers und seine chemische Dissoziation Energie aufnehmen. Entsprechend vermindert sich die Emission von Sonolumineszenzlicht.

Für eine Maximierung der Temperatur und das Erreichen extremer Zustände im Kollaps sollte daher der Wasserdampfanteil im Blasenmedium verkleinert werden. Dies lässt sich durch eine Absenkung der Wassertemperatur erreichen, welche zu einer Verminderung des Dampfdruckes führt.

In der vorliegenden Arbeit wird ein molekulardynamisches Modell einer Kavitationsblase genutzt, um den Einfluß der Wassertemperatur auf die Menge des im Kollaps gefangenen Wasserdampfes (das 'vapor trapping') zu ermitteln. Es werden die Unterschiede in den erreichten Temperaturen und Drücken aufgezeigt, sowie die Auswirkungen auf die chemische Aktivität der Blase am Beispiel des Anteils der produzierten Radikale dargestellt.

• Entwicklung laserinduzierter Kavitationsblasen im stehenden Ultraschallfeld [DAGA 2008 (Dresden)]
  L.-G. Wißmann, T. Kurz and W. Lauterborn
[A]

Es werden Untersuchungen zur zeitlichen Entwicklung der dynamischen Eigenschaften laserinduzierter, schallangeregter Kavitationsblasen unter verschiedenen Bedingungen vorgestellt. Die Blasen werden hierbei durch einen Femtosekundenlaser im stehenden Ultraschallfeld bei der Grundresonanz (44 kHz) einer wassergefüllten Küvette erzeugt. Mit Hilfe von kurzzeitbelichteten, zeitlich gestaffelten CCD-Aufnahmen wird die Blasendynamik vermessen. Die zeitliche Änderung der maximalen Blasengröße, die durch Gasdiffusion und eventuelle chemische Umwandlungsprozesse verursacht wird, kann je nach Stabilität der Blase bis zu einigen Sekunden lang verfolgt und dokumentiert werden. Durch Aufnahmen mit einer ICCD-Kamera wird parallel dazu die Entwicklung der Sonoluminenzintensität registriert. Die Abhängigkeit dieser langsamen Veränderungen von dem Gasgehalt und der Temperatur der Flüssigkeit erlaubt Rückschlüsse auf die während der Transformation einer lasererzeugten Blase in eine stabile Sonolumineszenzblase auftretenden Transportprozesse.

Kurze, U.

• Zur Berechnung von Reflexionsschalldämpfern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  U. Kurze
[A]

Schalldämpfer ohne Absorptionsmaterial wirken durch Querschnittsänderungen, Abzweige und Verzweigungen von Kanälen. Durch Fehlanpassung der Eingangsimpedanz an die Wellenimpedanz im Kanal vor und hinter dem Schalldämpfer tritt eine Stoßdämpfung auf. Im Durchgang durch den Schalldämpfer kommt eine Ausbreitungsdämpfung hinzu. Die Durchgangsdämpfung setzt sich aus den Dämpfungsanteilen zusammen. Im Rahmen der eindimensionalen Leitungstheorie zur Berechnung von Reflexionsschalldämpfern werden zylindrische Rohrleitungselemente verwendet, die durch ihre Länge und Querschnittsfläche zu beschreiben sind. An Querschnittsänderungen und Abzweigen sind Längenkorrekturen vorzunehmen. Zur Abstimmung auf tonale Komponenten im zu dämpfenden Geräusch bestehen hohe Anforderungen an diese Korrekturen. Im Vergleich mit zweidimensionalen Berechnungen werden Größe und Frequenzabhängigkeit der Korrekturen dargestellt. An Beispielen wird der Einfluß auf Stoß- und Ausbreitungsdämpfung aufgezeigt. Auch wird die Einbeziehung nichtzylindrischer - insbesondere keilförmiger - Elemente in die eindimensionale Leitungstheorie behandelt.

• Absorbierende Schallschutzwand-Aufsätze [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  T. Beckenbauer, U. Kurze, P. Spiegler and W. Weißenberger
[A]

Maßnahmen an der Oberkante von Schallschutzwänden sollen zur Verbesserung der Abschirmwirkung führen. Das japanische Produkt ''Noise Reducer'' stellt eine einfache und leichte Konstruktion mit pilzförmigem Querschnitt und schallabsorbierender Oberfläche dar, die auf konventionelle Lärmschutzwände an Straßen aufgesetzt werden kann. Nach Herstellerangaben wird typisch eine A-Schallpegelminderung von 2 dB gegenüber einer gleich hohen Wand ohne Aufsatz erreicht. Die Wirksamkeit dieses Produkts wurde im Auftrag des Bayerischen Staatsministeriums für Landesentwicklung und Umweltfragen und der Bayerischen Obersten Baubehörde unter anwendungsnahen Bedingungen an Straßen geprüft. Dazu wurde auf einem Versuchsgelände mit verschiedenen Straßenbelägen in 6,5 m und 10 m Abstand von Fahrstreifenmitte eine 3,5 m hohe Schallschutzwand mit und ohne Aufsätze errichtet. Bei Vorbeifahrt verschiedener Versuchsfahrzeuge mit Geschwindigkeiten von 80 km/h und 130 km/h wurden in Abständen bis 60 m und in einer Messhöhe von 2,3 m über ebenem Gelände Schallmessungen durchgeführt. Über die Ergebnisse, die weitgehend mit der Produktbeschreibung übereinstimmen, wird berichtet.

• Qualifizierung von Immissionsprognosen durch Abschätzung der Unsicherheit [DAGA 2002 (Bochum)]
  U. Kurze
[A]

Für Prognosen der Geräuschimmission in der Nachbarschaft von Anlagen sind nach TA Lärm Angaben zur Qualität erforderlich. Sie setzt sich zusammen aus dem Vorwissen des Gutachters über Mittelwerte und Streuungen von Emissionen und Ausbreitungsdämpfungen und aus der Beurteilung des Zusammenwirkens verschiedener Immissionsbeiträge. Ersteres wird mit Bezug auf bestehende Regelwerke diskutiert. Letzterem dient die Darstellung strenger und vereinfachender mathematischer Modelle. Dabei zeigt sich die überwiegende Bedeutung des stärksten Beitrags sowohl hinsichtlich des Gesamtpegels als auch hinsichtlich der Unsicherheit. Während der Gesamtpegel jedoch mit einer Vielzahl von Beiträgen ansteigt, nimmt die Unsicherheit der Immissionsprognose ab. Für untergeordnete Beiträge bestehen keine hohen Anforderungen an die Kenntnis von Standardabweichungen.

• Einfluss des Bodens und der Meteorologie auf die Schallausbreitung im Freien bei Dauerschall und Impulsgeräuschen [DAGA 2002 (Bochum)]
  U. Kurze
[A]

Frequenzabhängige Ausbreitungsdämpfungen bei Sichtverbindung zwischen Schallquelle und Empfänger wurden zunächst in Messräumen, deren Fußboden mit Absorptionsmaterial belegt war, und über der Bestuhlung in Konzertsälen beobachtet. Deren Beschreibung als Interferenzeffekt fand später auch Anwendung auf Beobachtungen zur Schallausbreitung im Freien von Flugzeugtriebwerken. Weniger ausgeprägte Interferenzen im Freien wurden durch verfeinerte Modelle zur Berücksichtigung einer verringerten Kohärenz von direktem und am Boden reflektierten Schall beschrieben. Mit zunehmendem Bedarf an Schallschutz in größeren Abständen bis zu etwa 1000 m von Geräuschquellen wurden auch Untersuchungen mit speziellen Impulsschallquellen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in die VDI-Richtlinien 2714 und 2720 Bl. 1 eingeflossen und bilden die Grundlage derzeitiger ingenieurmäßiger Immissionsprognosen nach ISO 9613-2. Daneben gibt es jedoch seit einigen Jahren Bemühungen um eine gesonderte Behandlung von Impulsgeräuschen. Den Ursachen wird nachgegangen und mögliche Besonderheiten werden analysiert.

• Alte und neue Ansätze zur Beschreibung der Schallausbreitung im Freien [DAGA 2003 (Aachen)]
  U. Kurze
[A]

Mit modernen Rechnern können sehr große Datenmengen zur Beschreibung von Schallquellen, Bebauung, Topographie und Meteorologie verarbeitet und Algorithmen zur Lösung von Differentialgleichungen unter komplexen Randbedingungen eingesetzt werden. Diesen Möglichkeiten stehen jedoch Unsicherheiten über die Daten und deren zeitliche Veränderungen sowie über geänderte Zielsetzungen von Geräuschprognosen entgegen. In diesem Spannungsfeld sind neue Erkenntnisse, wie sie sich aus dem Harmonoise-Projekt ergeben, mit den Festlegungen in bestehenden Regelwerken zu vergleichen, die immerhin auf einer Fülle von Felderfahrungen in Verbindung mit physikalischen Grundlagen und anwendungsorientierten Näherungen beruhen und auch nationale Eigenheiten enthalten.

• Kulissenschalldämpfer aus Mineralschaumstoff [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Bittner and U. Kurze
[A]

Ein Mineralschaumstoff mit einem spezifischen Gewicht von 250 kg/m und einem längenbezogenen Strömungswiderstand von 13 kNs/m4 wurde hinsichtlich der möglichen Anwendung in Kulissenschalldämpfern untersucht. Die akustischen Daten sind mit denen von lockerer Mineralwolle vergleichbar. Die mechanischen und thermischen Eigenschaften erlauben möglicherweise einen erweiterten Anwendungsbereich. Die Einfügungsdämpfung von Schalldämpferkulissen ohne und mit fester Mittelplatte wird zur Ausbreitung von höheren Moden im Kanal in Beziehung gesetzt.

• Calculation of Silencer with Circular Cross Section and Centre Body [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  U. Kurze
[A]

Based on broad experience many computer programmes are available for the design of silencers. The more precise determination of the effects of dimensions, materials and operating conditions requires the solution of the wave equations with boundary conditions for sound absorbing walls. The simple geometry of a circular silencer results in Bessel functions, which contain the propagation constant in implicit form. Methods for determining explicit solutions have been the subject of various investigations over the last decades. Special problems arise when the flow profile shall be considered and - as for tubular silencers with centre body - when the boundary conditions are non-symmetrical. Extending former investigations on rectangular ducts, potentials are described resulting from the solution of finite difference - rather than differential - equations for four points in the cross section of the flow duct. Results obtained from such calculations are compared with those from other calculation procedures and from measurements.