Autorenverzeichnis

R'Mili, M.

• Global Approach for the ultrasonic Structural Health monitoring of concrete [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Shaira, H. Elaqra, R. ElGuerjouma, M. R'Mili and P. Guy
[A]

A global approach for the continuous damage monitoring in concrete is performed. This approach uses ultrasonic wave propagation and acoustic emission simultaneously on instrumented concrete samples. During a tensile test, ultrasonic velocity and attenuation dispersion are measured, simultaneously acoustic emission is collected. The occuring damage is characterised by this global approach till the rupture of the sample. Good correlations are found between ultrasonic velocity decrease, attenuation increase and acoustic emission events. Furthermore, the evolution of the velocity and the attenuation dispersion associated to the acoustic emission analysis during the tensile test allow to discriminate between different damage phenomena. This global approach on an instrumented samples appear to be very efficient for the structural health monotoring of materials and structures

Raabe, A.

• Ein Verfahren der akustischen Laufzeittomographie zur Sondierung meteorologischer Größen in der bodennahen Atmosphäre [DAGA 2002 (Bochum)]
  A. Raabe, A. Ziemann and K. Arnold
[A]

Meteorologische Verfahren zur Erfassung meteorologischer Größen wie Windgeschwindigkeit, Temperatur und Luftfeuchtigkeit und die dran geknüpften Flüsse von Impuls, fühlbarer und latenter Wärme greifen auf Gerätetechniken zurück, die diese Größen als Zeitreihe an einem festen Ort ermitteln. Solche Techniken ermöglichen demnach keine Übertragung der ortsfesten Beobachtungen auf größere Flächen, ohne dass bestimmte Verfahren nachgeschaltet werden, die diese Punktmessungen als flächenbezogene Daten aufbereiten. Von Interesse wäre hier ein Messverfahren, dass die an Punkten erhobenen Daten in Beziehung zu ihrer Umgebung setzt, um so eine Bewertung deren Repräsentativität für größere Flächen zu ermöglichen. Das am Institut für Meteorologie der Universität Leipzig entwickelte Verfahren der akustischen Laufzeittomographie, kann aus Schallgeschwindigkeits-messungen die horizontale Variabilität des bodennahen Windfeldes und Lufttemperaturfeldes darstellen. Typischer Weise überspannt die Messtechnik eine Fläche von einigen 100 m * 100 m in deren Zentrum sich z.B. konventionelle meteorologische Messstationen befinden. Die tomographische Technik liefert eine Unterteilung der Gesamtfläche in Einzelflächen von 50m*50m so dass über den Beobachtungszeitraum hinweg im Abstand von einer halben Minute innerhalb der Gesamtfläche die ortsbezogene Variabilität von Windgeschwindigkeit bzw. Lufttemperatur darstellbar ist. Für diese Teilflächen lassen sich dann statistische Parameter sowie spektrale Charakteristiken darstellen, deren örtliche Variabilität in Beziehung zu den konventionell ermittelten Parametern gesetzt werden kann. Die Ergebnisse eines solchen Tomographieexperimentes wird vorgestellt. Es werden die Randbedingungen aufgezeigt, unter denen es möglich ist mit dem eingesetzten Verfahren der akustische Laufzeittomographie flächenbezogene Mittelwerte der Lufttemperatur bzw. der Windgeschwindigkeit mit einer Genauigkeit von +-0,5K bzw. +-0,5m/s zu ermitteln.

• Concepts and Realization of Acoustical Tomography [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P. Holstein, A. Raabe, R. Müller, M. Barth, D. Mackenzie, E. Starke and M. Seliger
[A]

Tomographic techniques are powerful tools for obtaining insight into physical or chemical properties of areas and volumes. There is also a trend to develop these procedures for non-stationary conditions.

We present the realization of a prototype version of a tomographic system for industrial and scientific applications. It includes conceptual work on several levels. Firstly, the hardware of the system should consist, as far as possible, of an existing product - a multi-channel system with active output. The hardware solution can be applied under a variety of conditions (scalable areas/volumes, adaptive frequencies appropriate to the target and to the physical problem, resilience to background noise etc.). This will be discussed in the technical part of the talk. Secondly, a general software concept (including several layers of real-time and near-real-time algorithms, inversion techniques and the user interfaces) will be presented and applied to the tomographic system. MATLAB toolboxes for control, algorithms and presentation form the core of the numerical tomography concept. It will be demonstrated that the concept can be applied to tomographic problems of various sizes (scalability). Two examples are given which demonstrate the scalability of the concept. A small-scale model-size experiment (for educational purpose) of about 1 square meter and an example indoor climate investigation (for a sports hall) are presented. It is intended to use the tomographic system for educational purposes as well as for the training, preparation and realization phases of expensive measurement campaigns.

• An operationally applicable tool for sound immission evaluation including the atmospheric excess attenuation of sound [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  A. Ziemann, K. Balogh, A. Pittelkau, K. Arnold and A. Raabe
[A]

An important task of the environmental protection is the control and forecast of sound immission near inhabited areas. Here an operationally applicable method to estimate the sound immission outgoing from one sound source and including the atmospheric effects is presented. This method is used to evaluate the actual ''sonic weather'' in comparison to a ''sonic climatology'' lasting over several years. For these purposes a sound propagation model based on the geometric acoustics is applied. This sound-ray model calculates the excess attenuation due to the refraction of sound rays according to a given thermal stratification and wind vector profile in the atmosphere. The needed input data especially for the sound propagation forecast can be provided by atmospheric models with a highly temporal and spatial availability. Measured data, e.g. from radiosonde measurements, are especially qualified for sonic-climatological investigations. To provide such a sonic climatology it is necessary to study the different atmospheric situations separately by the sound-ray model and to average the resulting meteorological sound attenuation maps afterwards. To evaluate the actual sonic weather in comparison to the averaged sound propagation situation an operationally applicable tool was developed. A data base of atmospheric excess attenuation maps in a range of 15 km around the sound source was calculated with the sound propagation model outgoing from 1551 characteristic atmospheric structures with different temperature and wind profiles. The influence of the refracting atmosphere on the sound immission can be evaluated with the visualization software MetaVIS.

• Validation of Acoustic Travel Time Tomography in comparison with conventional in situ measurements [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Daniel, K. Arnold, A. Ziemann, A. Raabe, M. Barth and K. Balogh
[A]

The method of sounding tomography uses acoustical signals from several external source (transmitter) which are detected with umpteen receivers. By inverting a number of single measurements were get information about the spatial distribution of the investigated measurands, whose quality depends on the uncertainties at determination of input parameters (travel time, distance) and on the recoverable resolution. In contrast to travel time tomography ascertaining wind velocities, the air temperatures deviate systematically from the conventional in situ measurements (e.g. Ultra Sonic Anemometer, Pt100- probes). These deviations are significant in particular during more intense short wave radiation and at high wind velocities. The reasons for this are either systematically deviations at the calculation of the meteorological parameters from the travel time and/or deficiencies in the conventional in situ measurements. The intention is by means of systematique experimental inquiries to investigate the reasons of these varieties in the air temperature. In this context, by comparing measurement at a field of view ranging 140 x 160 m2 in a period of four weeks were researched, how different wind direction and wind velocities have an effect on the resulting air temperature and how large the differences in observed temperature between measuring system depending on change of the meteorological conditions are, especially during short wave radiation. Furthermore it is set up to resolve if during the determination of the air temperature from the acoustic virtual temperature the value of the specific heat has to be adjusted.

• Spatial mapping of temperature and wind fields using sound propagation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  K. Arnold, A. Ziemann, A. Raabe and D. Daniel
[A]

The acoustic time tomography is presented as an experimental technique for remote monitoring of spatially averaged meteorological quantities, such as the air temperature and the horizontal wind speed. This ground-based remote sensing technique uses the nearly horizontal propagation of sound waves in the atmospheric surface layer. Here the acoustic travel time tomography was applied by measuring the elapsed time at defined propagation paths between several sound sources and receivers. The knowledge of the sound path length has enabled us to determine the acoustic velocity along the propagation path. Because each single measurement includes information on the properties of the atmospheric layer through which the sound propagates, a tomographic inversion algorithm is able to provide a spatial mapping of meteorological data derived from the measured acoustic parameters. One fundamental difficulty is the separation of the different influences on the measured sound velocity. Under the assumption of a constant humidity, the effects of the air temperature and wind vector on the acoustic velocity can be divided. Thereto several separation methods are tested and their advantages and limitations are discussed. Applying these techniques, a horizontal section through the atmospheric surface layer with an spatial extension of several hundred meters and a resolution of a couple of decametres for the air temperature and wind speed can be provided. Depending on the environmental conditions and the measuring set-up specificities of 0.3 K (temperature) and 0.3 m/s (wind speed) are attainable. Some applications of the acoustic tomography during meteorological field experiments are shown.

• Excess attenuation of sound due to the atmospheric influence on sound propagation [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  K. Balogh, A. Ziemann, K. Arnold and A. Raabe
[A]

The attenuation of sound is not only based on the spherical divergence, but also on atmospheric influences, e.g. the spatio-temporally variable gradients of temperature and wind vector, and on the effects of the different ground surface properties. In the presented study the excess attenuation of sound due to the refraction of sound rays propagating trough a vertically stratified atmosphere was experimentally and numerically estimated to quantify the correlation between the acoustic and meteorological parameters. Thereby, the method of acoustic tomography was used to measure the travel time and the relative sound amplitude of sound signals propagating on distances between 90 and 300 m. With these measurements the attenuations for relative sound levels were calculated for different sound paths in different directions regarding the wind direction. To further investigate the detected correlation between the meteorological attenuation and the changing vertical gradients of temperature and wind vector the experimental results were compared with the output of a sound propagation model. The model traces sound rays through a moving stratified atmosphere. In contrast to the usual application of the refraction law to the normal of the wave, the presented model uses a refraction law directly developed for the sound ray propagation. It is able to estimate the excess attenuation due to the atmospheric refraction over a perfectly reflecting or absorbing ground surface. Furthermore the estimated meteorological attenuation was compared with the usually applied VDI-guideline 2714 to estimate its application range under different meteorological conditions.

• An Educational Model for Acoustic Tomographic Imaging [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Barth, P. Holstein, A. Raabe and M. Seliger
[A]

A model apparatus is presented which has been especially designed for educational purposes and experimental testing of tomographic algorithms. The system is similar to an acoustic tomographic system which has been developed to observe local differences in the sound speed in order to recalculate images of physical parameters which influence the sound speed fields under natural conditions. This technique has been extended to a more general environment. The basis is an acoustic multi-channel spectrometer operating in the audio range. The model spectrometer completely controls the acoustical experiment (emission and reception). The modular approach is implemented over several levels including the real-time DSP-software, the driver for the acoustic spectrometer and the data-processing concept. The controlling software and the algorithmic part have been developed within the framework of a general toolbox concept for acoustic spectrometers. The extension of the transportable model enables frequency- and travel-time scaled experiments within the audio and near-ultrasonic range. Different tomographic algorithms can be experimentally verified and optimised due to the modular structure, which enables the easy replacement of code modules. Possible physical effects which can be investigated even under laboratory conditions include the reconstruction of temperature fields and flow fields.

• Messung akustischer Parameter für tomografische Verfahren [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Domke, P. Holstein and A. Raabe
[A]

Der Einsatz des Verfahrens der akustischen Laufzeittomografie ist überall dort möglich und interessant, wo mechanische Wellen in fluiden Systemen auftreten, wobei deren Ausbreitungsgeschwindigkeiten durch die Eigenschaften des Mediums bestimmt sind. Durch die freie Skalierbarkeit des Verfahrens bieten sich Anwendungen für Flächen mit Kantenlängen von einem bis zu mehreren hundert Metern an. Es gab bereits erste Anwendungen im Bereich raumklimatischer Fragestellungen wie z.B. der Effizienz der Auslegung und Funktion von Klimaanlagen in Hallen und auch von Strömungen in Windkanälen und Konvektionskammern. Die Gewinnung der akustischen Parameter als Grundlage für die tomografische Rekonstruktion erfolgt mit MATLAB-Algorithmen über eine Vielkanal-Messhardware mit Schallsendern und Schallempfängern. Dabei beeinflussen besonders die Schallwandler die Messung in hohem Maße. Neben einer auf das Messproblem angepassten Auswahl bzw. Konstruktion der Schallwandler hat deshalb die Kompensation von deren Einfluss im Rahmen einer korrigierenden Signalverarbeitung eine große Bedeutung. Dies geschieht mittels Vor- und Nachkorrektur (Pre- und Postprocessing) in zwei Schritten, welche sich effizient in den Messalgorithmus einbetten lassen. Zur Vorkorrektur werden spezielle, an Schallwandler und Untersuchungsobjekt angepasste Anregungssignale verwendet. Die Nachkorrektur kompensiert insbesondere die Wandlerlaufzeit und richtungsabhängige Übertragungseigenschaften, die sich aus der Anordnung der Schallwandler um das Untersuchungsobjekt ergeben. Die Optimierung des Messablaufs und der Algorithmik sowie die einheitliche Programmierung der Datenaufzeichnungs- und -analysesoftware in MATLAB erlaubt inzwischen eine sofortige Erzeugung von Tomogrammen während der Messung.

• Akustische Laufzeittomographie Ein Verfahren zur Bestimmung flächengemittelter Temperatur- und Strömungsinformationen in der Atmosphäre mittels akustischer Signale [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Barth, A. Schleichardt, M. Wilsdorf and A. Raabe
[A]

Die Schallgeschwindigkeit in der Atmosphäre hängt im Wesentlichen von den meteorologischen Parametern Temperatur und Wind entlang des Ausbreitungsweges akustischer Signale ab. Diese Abhängigkeit kann genutzt werden, um aus Messungen der Laufzeit bei bekanntem Ausbreitungsweg der Signale (Positionen der Sender und Empfänger) Rückschlüsse auf diese Parameter zu ziehen. Der Einsatz tomographischer Techniken erlaubt es, aus Laufzeitdaten, die entlang verschiedener Ausbreitungswege durch ein Untersuchungsgebiet erfasst wurden, Flächenmittelwerte der meteorologischen Parameter im Untersuchungsgebiet zu bestimmen. In der vorliegenden Arbeit werden Ergebnisse von Simulationen mit bekannten Verteilungen von Temperatur und Strömung sowie Messergebnisse innerhalb eines Untersuchungsgebietes von ca. 100 m Länge, 12 m Breite und 2,50 m Höhe vorgestellt. Ein Vergleich der Messergebnisse mit Punktmessungen anderer meteorologischer Messgeräte, die in verschiedenen Höhen im Untersuchungsgebiet aufgestellt wurden, zeigt eine qualitative Übereinstimmung der Ergebnisse. Der Vergleich verdeutlicht aber auch, dass eine quantitative Übereinstimmung wegen der unterschiedlichen räumlichen Ausdehnung des Einflussgebietes auf die Messung mit dem jeweiligen System nur begrenzt gegeben ist. Das Verfahren der akustischen Tomographie eignet sich daher insbesondere für Untersuchungen, bei denen räumliche Mittelwerte der meteorologischen Parameter Temperatur und Strömung von Bedeutung sind.

Raabe, G.

• Messung der Trittschallminderung verschiedener Deckenauflagen mit unterschiedlicher Anregung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  G. Raabe, A. Schmitz and C. Bethke
[A]

Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit der Messung der Norm-Trittschallpegel von Decken bzw. der Trittschallminderung von Deckenauflagen; die im Rahmen eines gemeinsamen Projektes des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik und der Physikalisch Technischen Bundesanstalt durchgeführt wurden. Im Rahmen des Projektes wurden dabei an verschiedenen Deckenkonstruktionen (Beton- u. Holzdecke) mit unterschiedlichen Deckenauflagen (Teppichauflage u. Gummimatte) Messungen der Norm-Trittschallpegel mit zwei verschiedenen Anregungsarten vorgenommen. Die Anregung der Deckensysteme erfolgte zum einen mit dem bekannten Norm-Trittschall-Hammerwerk und zum anderen mit einer insbesondere in Japan sehr verbreiteten Anregung mittels eines fallenden Gummiballs. Ferner wurde für ausgesuchte Fälle das kinematische Verhalten des anregenden Systems zusätzlich erfaßt, um so einen Vergleich der meßtechnisch gewonnenen Ergebnisse mit den Modellrechnungen des Fraunhoher-Institutes durchführen zu können. Die Meßergebnisse werden vorgestellt und mit den Modellrechnungen verglichen. Ferner werden die Auswirkungen der Untersuchungen auf die Entwicklung eines Labormeßverfahrens diskutiert.

Raabe, M.

• Drahtlose Meßdatenübertragung am drehenden Rad im Hochgeschwindigkeitsbereich
  M. Raabe
[A]

Im Automobilbau werden in den letzten Jahren verstärkt Elektronikkomponenten auch an sicherheitsrelevanten Fahrzeugkomponenten wie z.B. Reifenzustandsüberwachungen in Rädern eingesetzt. Hierbei werden extreme Anforderungen an die elektronischen Systeme gestellt, die bei modernen Sportwagen besonders hoch sind. Neben der hohen Zentrifugalbeschleunigung wirken hohe Temperaturen, dynamische Druckänderungen und starke Vibrationen, die die Systeme zeitweise ausfallen lassen oder sogar dauerhaft zerstören können. Ziel ist es die real wirkenden Beschleunigungskräfte sowie die dynamischen Druckänderungen und Temperaturschwankungen, während der Fahrt durchgängig erfassen und analysieren zu können. Dazu ist eine Meßtechnik notwendig, die mehrere Meßkanäle mit hoher Signalbandbreite übertragen und die verwendeten Sensoren versorgen kann. Der vorliegende Erfahrungsbericht zeigt die Auslegung und Adaption der Sensorik und der Übertragungstechnik am Rad.

Raake, A.

• Planung von Telefon-Sprachqualität: Unterschiedliche Modellansätze [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  S. Möller and A. Raake
[A]

Für die Planung, den Aufbau und den Betrieb von Telekommunikations-Netzwerken ist es wichtig, eine möglichst genaue Abschätzung der von den Kunden erfahrbaren Sprachqualität auf Basis instrumentell messbarer Parameter der Übertragungsstrecke zu erhalten. Hierzu wurden in der Vergangenheit Modelle mit unterschiedlichen Zielsetzungen entwickelt. Zum einen sind dies signalbasierte Vergleichsmaße, welche durch Vergleich von Eingangs- und Ausgangssignal eines Teiles der Übertragungsstrecke (z.B. einer Kodier-Dekodier-Strecke) einen Schätzwert der Gesamtqualität in einer Hörsituation liefern. Demgegenüber sagen Netzwerkplanungsmodelle einen Schätzwert für die zu erwartende Kommunikationsqualität voraus, und zwar ausgehend von Planungswerten aller Elemente der Übertragungsstrecke, d.h. ohne Verwendung von Signalen und ohne Realisierung des betreffenden Netzwerkes. Teilweise werden hier zusätzlich auch Faktoren erfasst, welche die Dialogfähigkeit betreffen. Eine dritte Klasse von Modellen berechnet Qualitätsschätzwerte direkt aus Messwerten existierender Netze. Die Messwerte können entweder 'offline' oder auch direkt in laufenden Gesprächsverbindungen bestimmt werden. Diese Klasse eignet sich z.B. zur Überwachung der dem Kunden bereitgestellten Qualität (Qualitäts-Monitoring-Modelle). Im Vortrag werden die unterschiedlichen Modelltypen bezüglich ihrer Voraussetzungen, der Modellierungsansätze und der damit aus Benutzersicht erfassten Qualitätsmerkmale analysiert. Es zeigt sich, dass insbesondere den Netzwerkplanungsmodellen und Monitoring-Modellen teilweise sehr ähnliche Prinzipien zugrunde liegen. Für den Anwendungsfall der Netzwerkplanung lassen sich vielfach sinnvolle Qualitätsschätzwerte vorhersagen. Allerdings dürfen die Vorhersagen nicht als direkte Modellierungen von Benutzer-Qualitätsereigneissen missverstanden werden. Vorschläge für sinnvolle Kombinations- und Erweiterungsmöglichkeiten werden erläutert und diskutiert.

• Der Einfluss von Bedeutung auf die Wahrnehmung des Klangs von Sprache [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  A. Raake
[A]

Sprache lässt sich mittels moderner Telekommunikationsnetze in Zukunft breitbandig (50-7000 Hz) mit gegenüber Schmalbandverbindungen (300-3400 Hz) verbessertem Klang übertragen. Darüber hinaus bewirken moderne Signalverarbeitungskomponenten wie Low-Bitrate-Kodierer oder vom Handapparat abweichende Endgeräte im Vergleich zur klassischen Schmalbandtelephonie veränderte Klangeigenschaften. ,Klang' stellt dabei eine neuartige perzeptive Dimension dar, die über das traditionelle Konzept von Sprachqualität hinaus geht und in zukünftigen Modellen zur Qualitätsprädiktion berücksichtigt werden muss. Zur Erfassung des Zusammenhangs zwischen Sprachqualität und Klangqualität sind Untersuchungen notwendig, die allgemein in Form reiner Hörtests durchgeführt werden, wofür abhängig vom Versuchslabor unterschiedliche Sprachmaterialien zum Einsatz kommen. Es stellt sich die Frage, in wie weit der Inhalt des Textmaterials Einfluss auf die Wahrnehmung des Klangs von Sprache nimmt. So wurden beispielsweise für die Beurteilung der Qualität von Sprachsynthesesystemen semantisch unvorhersehbare Sätze (SUS) verwendet, um vom Inhalt des Gesprochenen unabhängig zu werden. Hinsichtlich der Wahrnehmung des Klangs natürlicher Sprache, die über einen Kanal mit bestimmter Frequenzcharakteristik übertragen wird, sind a priori nur die akustischen Eigenschaften der Stimme des Sprechers sowie des Telefonkanals als Haupteinflussfaktoren anzunehmen. Dieser Beitrag soll nun klären, welchen Einfluss der Inhalt des verwendeten Sprachmaterials auf die Wahrnehmung des Klanges hat. Dabei wird sowohl der grundlegende Charakter dieser Fragestellung als auch ihre Relevanz für die Durchführung auditiver Tests zur Sprachqualitätsbeurteilung von Telekommunikationssystemen beleuchtet. Zu diesem Zweck werden Ergebnisse auditiver Untersuchungen präsentiert, welche für unterschiedliche Übertragungsbandbreiten den Einfluss des Inhaltes auf die Klangwahrnehmung qualitativ und ansatzweise auch quantitativ darstellen. Es zeigt sich eine deutliche Abhängigkeit der Klangurteile von der semantischen Komplexität des ausgewählten Textmaterials.

• Parameter-based modelling of speech quality in telephone networks [DAGA 2002 (Bochum)]
  A. Raake
[A]

Monitoring of speech quality in telephone networks can be carried out by measuring different network parameters, which are then related to speech quality using quality models. Examples for such parameter- based models are the so-called SUBMOD model, the Call Clarity Index (CCI), which is based on the SUBMOD approach, and the E-model, which is currently recommended by the ITU-T as a network planning tool. Different aspects of applying these models to network monitoring are examined in this paper: The measurement situation, i.e. whether the monitoring is carried out off-line or on-line during network operation (intrusive vs. non- intrusive); the methods used to instrumentally determine individual input-parameters to the models; and the models themselves, given the measured input parameters. Limitations of the measurement accuracy and of availibility of measurement methods for specific parameters are discussed. They result in margins for the quality predicted by the models. As an example, instrumental measurements of a commercially available monitoring system are presented, which were carried out using an on-line telephone line simulation tool. The quality estimates as determined by the monitoring system are compared to judgements as obtained from listeners in auditory tests. An outlook shows, how monitoring with parameter-based modeling approaches can be improved to be applicable to modern network scenarios.

• Time Varying Distortions and Traditional Telephony: Speech Quality under Combined Network Distortions [DAGA 2003 (Aachen)]
  A. Raake
[A]

Modern telecommunication networks involving packet-based transmission technologies such as Voice over Internet Protocol (VoIP) confront users with degradations of speech quality that are varying in time. In real-life network configurations, concatenation of such packet-based networks and of traditional public switched telephone networks (PSTN/ISDN) or mobile networks leads to a variety of speech quality degradations with different perceptual features, occurring in one connection. In order to provide a high level of quality to future users, network planners apply network planning tools which map instrumentally measurable parameters to quality judgements obtained in subjective tests. Existing modelling approaches have to be extended to reliably include time varying distortions. It has to be guaranteed that these extensions are applicable also to networks with combinations of different distortion types. In this paper, subjective conversation tests are described studying speech quality under such combined degradations, indicating implications for quality prediction and modelling. In order to allow controlled setting of all parameters relevant to such complex networks, an online-tool for simulation of VoIP/PSTN/ISDN-networks was set up. With this tool, a series of three conversation tests was carried out, focussing on random packet-loss with VoIP-typical speech codecs, combined with other, stationary distortions. The first test series was aimed at noisy connections (line noise and signal correlated noise) with packet-loss, the second test on packet-loss and delay and the third test run on packet-loss and echo. For comparison with existing test data - mainly obtained in the framework of Study Group 12 of the International Telecommunication Union (ITU-T) - the Mean Opinion Score (MOS) was used for scaling, in addition to a ten-point degradation category-ratio scale. The talk presents the experimental results and compares them to model predictions as well as findings reported in the literature.

• 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.

• Predicting speech quality under packet loss: Extension of the E-model [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  A. Raake
[A]

Network planning models allow the quality of a network to be predicted before it has been set up. The model currently recommended by the ITU-T for this purpose is the so-called E-model. It was designed for the planning of traditional wireline, circuit-switched telephone networks. In today's networks, however, packet-based transmission techniques are typically applied. Packet-based transmission shows new types of impairments like packet loss and jitter, which were not included in the original version of the E-model.

In this paper, the extension of the E-model to predicting speech quality under packet loss as one example of time-varying degradations is presented. Different aspects of packet loss distributions will be addressed: In the first part, a formula will be presented for quality prediction under random loss, which can be regarded as the simplest case of loss distributions. In a second step, the formula will be extended to the prediction of burst loss, i.e. packet loss for which the loss of a particular packet depends on whether or not the previous packet was lost. During one telephone conversation, the rate of lost packets may vary considerably also on a more macroscopic level, leading to longer periods of very high and longer periods of very low quality. Both long-term variations and short-term variations will be addressed in this paper, and quantitative approaches will be suggested for the prediction of speech quality in these cases.

• How do users perceive speech quality under combined “stationary” and non-stationary degradations? [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  A. Raake
[A]

With the advent of packet-based transmission, telephone users are increasingly confronted with new types of speech quality impairments. The main feature of these impairments is that they are time-varying. In this paper, the question is addressed, how subjects rate the speech quality of a telephone line which is impaired by both ''stationary'' degradations known from traditional telephone networks and highly ''non-stationary'' degradations, e.g. due to time-varying packet loss. To this aim, a series of three conversation tests was conducted. In each of the tests, burst packet loss was presented in combination with one ''stationary'' degradation type known from traditional wireline networks (noise of different levels; different transmission delays; talker echo of different echo attenuations). The study is complementary to that presented at the DAGA03. Instead of random packet loss, burst packet loss was used as the non-stationary degradation type. In principle, it is known from past tests, how subjects integrate over the instantaneous quality of a link under time-varying packet loss and establish a percept of overall quality. It is also known, how subjects judge the speech quality of a link in case that one of the PSTN-typical ''stationary'' degradations is present on the line. This paper investigates, whether the subjects' overall quality ratings for combined impairments reflect an instantaneous weighting of ''stationary'' and non-stationary degradations, followed by an integration over the resulting instantaneous quality, or whether the different types of impairments are evaluated instantaneously but independently, and the percept of overall quality results from a weighting of overall features.

• Quantifying the Quality Difference between Narrow-Band and Wideband Speech Codecs [DAGA 2005 (München)]
  S. Möller and A. Raake
[A]

When speech is transmitted over wideband instead of narrow-band telephone channels, it can be expected that the overall quality perceived by the human user rises. However, degradations due to coding, noise or echo impact speech quality on both narrow-band and wideband channels. In order to judge the overall quality of a telephone connection, degradations occurring on the entire transmission channel from the mouth of the talker to the ear of the listener have to be taken into account. The degradations result in different perceptual quality dimensions which have to be integrated to form the overall quality percept.

One way of integrating different degradations is the impairment factor principle, used in the framework of the International Telecommunication Union for predicting the quality of narrow-band telephone networks. We present investigations to extend this principle to wideband transmission, by expanding the 'perceptual' quality scale underlying this principle. It will be shown that integral quality may rise by about 30% when switching from a narrow-band to a wideband channel, expressed in terms of impairment factor units. On the basis of this assumption, new impairment factors are derived for wideband speech codecs. These factors may be used to predict overall speech quality, as a part of a wideband quality prediction model which still is to be developed.

• 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.

• Qualitätsdimensionen bei der Sprachübertragung in modernen Telekommunikationsnetzen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Wältermann, K. Scholz, A. Raake, U. Heute and S. Möller
[A]

Bei der Übertragung von Sprache in modernen Telekommunikationsnetzen können eine Vielzahl von Faktoren die vom Benutzer wahrgenommene Qualität beeinträchtigen. Dies sind neben konventionellen Leitungseigenschaften (z.B. Dämpfung, Rauschabstand) und Codecs auch Endgeräte mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften (z.B. Freisprecheinrichtungen) und Effekte aufgrund von Signalverarbeitung (z.B. Geräuschreduktion, Voice Activity Detection). Zeitvariante Effekte lassen sich beispielsweise bei Paketverlusten in Voice-over-IP-Verbindungen beobachten.

Aussagen über die Qualität solcher Verbindungen sind nur durch den Benutzer möglich, der das Qualitätsurteil durch einen vorherigen internen Vergleich des Wahrgenommenen mit seiner Erwartung, einer benutzer-internen Referenz fällt. Welche Charakteristiken des Sprach-Hörereignisses seinem Urteil zugrunde liegen und in welchem Maße ist zunächst unbekannt.

Um die bezüglich der Qualität relevanten Eigenschaften zu identifizieren, wurden mehrere auditive Experimente durchgeführt, die hier vorgestellt werden sollen. In diesen Experimenten wurde ein Satz von unterschiedlich verarbeiteten Sprachproben bewertet, der ein großes Spektrum potenziell auftretender Störungen repräsentiert. Multidimensionale Analysen ergaben drei für diese Stimuli stabile und orthogonale Dimensionen, die der Sprachqualität zugrunde liegen: 'Kontinuität', 'Direktheit/Frequenzgehalt' und 'Rauschhaftigkeit'. Durch eine Abbildung dieser Dimensionen auf Gesamtqualitätsurteile konnte 'Kontinuität' als die perzeptiv wichtigste Dimension identifiziert werden.

Die Idee der Modellierung der Gesamtqualität mit Hilfe perzeptiver Dimensionen soll als Basis für ein instrumentelles Verfahren zur Schätzung der Gesamtqualität übertragener Sprache dienen. Hierzu wird ein Ausblick auf Arbeiten eines laufenden DFG-Projektes gegeben.

• Messtechnische Erfassung der Qualitätsdimension 'Direktheit/Frequenz-gehalt' zur instrumentellen Analyse und Beurteilung von Sprachqualität [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  K. Scholz, M. Wältermann, L. Huo, A. Raake, S. Möller and U. Heute
[A]

Moderne Telekommunikationsnetze verursachen bei der Übertragung von Sprachsignalen vielfältige Störungen und Verformungen dieser Signale. Diese Beeinflussungen können die vom Nutzer wahrgenommene Qualität eines Systems beeinträchtigen. Zur Beschreibung der Gesamt-Sprachqualität eines Systems dient der Mean-Opinion-Score (MOS). Zur Analyse von Sprachqualität sind MOS-Werte jedoch nicht ausreichend; hierzu sind differenziertere Qualitätsurteile notwendig.

Ziel unserer Arbeit ist es, ein instrumentelles diagnostisches Verfahren zur Analyse und Beurteilung von Sprachqualität zu entwickeln. Unser Ansatz basiert auf der Beurteilung von drei Qualitätsdimensionen, die jeweils einzelne qualitätsrelevante Eigenschaften eines Sprachsignals erfassen: 'Direktheit/Frequenzgehalt', 'Kontinuität' und 'Rauschhaftigkeit'. Eine Schätzung der Gesamtqualität soll durch geeignete Verknüpfung der Einzel-Dimensionen erreicht werden. Von diesem auf orthogonalen perzeptiven Dimensionen basierenden Ansatz erwarten wir, dass er die heutzutage in realen Netzen auftretenden Störungen weitestgehend berücksichtigt. Idealerweise decken die gefundenen Dimensionen auch Störungen ab, wie sie in zukünftigen Systemen auftreten werden. Wird die Qualität eines neuen Systems von zusätzlichen perzeptiven Attributen bestimmt, erwarten wir, dass das instrumentelle Verfahren relativ einfach um die Erfassung dieser neuen Dimension erweitert werden kann.

Hier stellen wir einen Ansatz zur instrumentellen Erfassung des Attributs 'Direktheit/Frequenzgehalt' vor. Diese Dimension beschreibt den qualitätsrelevanten Einfluss, den der Frequenzgang eines Systems auf ein vom System verarbeitetes Sprachsignal hat. Ausgehend von den Frequenzgang-Parametern Bandbreite und Mittenfrequenz haben wir einen instrumentellen Schätzer für diese Dimension entwickelt. Die mit diesem Attribut-Schätzer erzielten Resultate werden vorgestellt. Außerdem wird ein Modell der untersuchten Qualitätsdimension vorgestellt, das u.a. zur Bestimmung weiterer dimensions-relevanter Parameter genutzt werden kann.

• Auswirkungen spektraler Eigenschaften auf die Klangfarbe und Qualität übertragener Sprache [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Wältermann, A. Raake and S. Möller
[A]

Die Klangfarbe (Timbre) eines Hörereignisses wird hauptsächlich durch spektrale Eigenschaften des korrespondierenden Schallereignisses bestimmt. Das Konzept der Klangfarbe hat dabei häufig einen mehrdimensionalen Charakter und kann durch eine oder mehrere perzeptive Dimensionen beschrieben werden. Im Kontext der Sprachübertragung können lineare Verzerrungen des Übertragungskanals zu unterschiedlichen Klangverfärbungen führen und zudem die Sprachqualität beeinträchtigen: Leitungsfilter oder elektro-akustische Eigenschaften von Endgeräten können den Frequenzgehalt (z.B. die Fülle) der Sprache beeinflussen. Die sendeseitige Raumakustik kann Einfluss auf die Direktheit der Sprache haben, die sich widerum im Frequenzgang niederschlägt (Kammfilter-Effekt).

Um den multidimensionalen Wahrnehmungsraum der Klangfarbe und die Auswirkung auf die Qualität im Kontext der Sprachübertragung näher zu untersuchen, werden in diesem Papier zwei auditive Experimente vorgestellt. Mit Hilfe einer sogenannten Sortieraufgabe als eine Methode der Ähnlichkeitsskalierung wurden von den Versuchsteilnehmern ähnlich klingende Sprachproben für jeweils unterschiedliche Sprecher gruppiert. Hierin wurde eine Vielzahl realer und synthetisch erzeugter Stimuli unterschiedlicher spektraler Eigenschaften untersucht. Mit Hilfe einer Multidimensionalen Skalierung konnte der Wahrnehmungsraum quantitativ bestimmt werden. Durch Abbildung der Raumkonfiguration auf Gesamtqualitätsurteile, die in einem weiteren Versuch gesammelt wurden, können so Aussagen über die Relevanz spektraler Eigenschaften für die Sprachqualität formuliert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen Rückschlüsse auf optimale Übertragungseigenschaften von Übertragungskomponenten wie z.B. Endgeräten zu.

• Ein rückwärtskompatibles räumliches Telefonkonferenzsystem mit automatischer Sprechergruppierung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  J. Ahrens, A. Raake, S. Spors and J. Ajmera
[A]

Die Verwendung von herkömmlicher Telefontechnik in Kommunikationsszenarien wie Telefonkonferenzen führt zu verminderter Verständlichkeit der Teilnehmer und vermindertem Komfort. Die Hauptursachen dafür liegen in dem Verlust der räumlichen Merkmale und der reduzierten Bandbreite der Signale. Die Übertragung mehrerer paralleler Sprachsignalströme zu einem Empfänger ermöglicht hingegen eine räumliche Wiedergabe eines solchen Szenarios. Eine einfache Möglichkeit der räumlichen Darbietung stellt die binaurale Wiedergabe über Kopfhörer dar. Die bedeutendsten Vorteile liegen dann in der vereinfachten Identifikation sowie der vereinfachten Unterscheidbarkeit der einzelnen Sprecher durch den Hörer. Um Rückwärtskompatibilität zu bestehenden Übertragungstechniken wie dem klassischen Festnetz zu gewährleisten, die die parallele Übertragung mehrerer Sprachkanäle nicht erlauben, schlagen wir ein System vor, das automatische Sprecheridentifizierung mit anschließender räumlicher Darbietung des entsprechend segmentierten Datenstroms kombiniert. Im Endgerät werden Sprecherwechsel im Datenstrom, der die Signale aller Teilnehmer beinhaltet, detektiert, Sprecher identifiziert, und der Datenstrom wird entsprechend segmentiert. Die einzelnen Sprecher werden dann in einer virtuellen auditiven Umgebung räumlich verteilt wiedergegeben. Dieses kombinierte System wurde implementiert mit dem Ziel, die Identifikation der Sprecher für den Hörer zu erleichtern. Eine erste Evaluierung des Systems bestätigt diese These. Verglichen wurde die Fähigkeit der Hörer die einzelnen Stimmen bei diotischer Wiedergabe, sowie räumlicher Wiedergabe mit automatischer bzw. idealer Segmentierung zu identifizieren. Die besten Ergebnisse wurden bei räumlicher Wiedergabe nach idealer Segmentierung erzielt, gefolgt von der räumlichen Wiedergabe mit automatischer Segmentierung. Am schlechtesten war das Ergebnis bei diotischer Wiedergabe.

• 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.

• Qualitätsaspekte von (virtuellen) Telefonkonferenzen
  A. Raake
[A]

Virtuelle auditive Umgebungen erlauben es, das Paradigma der klassischen Telekonferenz zunehmend hinsichtlich einer effizienteren Gesprächsführung mit mehreren Teilnehmern zu verschieben, die sich letztlich in einem virtuellen Raum zu ihrem Gespräch treffen können. Dabei spielen die technologischen Möglichkeiten der quellen-bezogenen Sprachaufzeichnung, der paketbasierten Übertragung, der räumlichen Schallwiedergabe und der Aufzeichnung, Repräsentation und Übertragung von auditiven Szenen eine wesentliche Rolle.

Im Vortrag werden die zugrunde liegenden Technologien hinsichtlich ihres Nutzens für Telekonferenzanwendungen vor dem Hintergrund unterschiedlicher Wahrnehmungs-Merkmale aus Benutzersicht erörtert. Wesentliche, (zusammengesetzte) Merkmale sind die Sprachverständlichkeit, die Sprachqualität, die Plausibilität und der Grad der Immersion, und aus Sicht der Gebrauchstauglichkeit die Effizienz der ermöglichten Kommunikation. Zunächst wird im Vortrag eine anwendungsspezifische Arbeitsdefinition dieser Begriffe entwickelt. Um schließlich einen Zusammenhang zwischen diesen Wahrnehmungsmerkmalen und technischen Systemeigenschaften herzustellen, werden zunächst das Szenario der klassischen, einkanaligen und schmalbandigen Telefonkonferenz und die damit verbundenen Einschränkungen umrissen. Der Paradigmenwechsel hin zu einem virtuellen Sprach-Chat-Raum und die damit verbundenen Vorteile werden schrittweise aufgezeigt, ebenso wie die wahrnehmungsseitigen Konsequenzen der technologischen Grenzen. Auf diesem Weg werden Methoden zur auditiven Evaluierung von Telekonferenzsystemen sowie Ansätze zur instrumentellen Vorhersage bestimmter Wahrnehmungsgrößen wie der Sprachverständlichkeit zusammengestellt.

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

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

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

• Predicting Speech Quality under Noise for a Wideband E-model [DAGA 2008 (Dresden)]
  J.-P. Ramirez, A. Raake, M. Wältermann and S. Möller
[A]

A survey was performed in order to assess the impairment due to circuit noise in wideband telephony (50-7000 Hz). The aim is to develop a model similar and/or complementary to the narrow-band E-model (ITU-T Rec. G.107, 2005), assessing a user's opinion of the overall quality in wideband speech transmission. The present study discusses the results of a wideband listening-only test. It is shown that in noisy conditions, quality of wide- and narrow-band transmission are rated in a very similar way. However, as opposed to the narrow-band case, a high- and a low-quality area can be differentiated, showing different sensitivity of speech quality to noise level increments. Based on our findings, we propose a model of the relationship between users' quality ratings (expressed on the wideband R-scale recently defined for the E-model, which ranges from 0 to 129) and the signal-to-noise ratio in wideband speech transmission. Following the same line of thoughts used by the narrow-band E-model, the signal-to-noise ratio can be calculated from the same underlying parameters such as the loudness rating and the circuit noise levels.

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

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

• Ein neuer Qualitätsfaktor für die Modellierung linearer Verzerrungen bei der Übertragung von Sprache [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Wältermann and A. Raake
[A]

Die Qualität übertragener Sprache lässt sich mit dem sog. E-Modell vorhersagen, einem von der ITU-T empfohlenen Werkzeug für die Netzwerkplanung. Dieses parametrische Modell berücksichtigt verschiedene Klassen von Störungen, die potentiell zu einer Reduktion der Ende-zu-Ende Qualität führen. Diese Störungsklassen werden durch Qualitätsfaktoren, sog. Impairment Factors repräsentiert, die sich auf einer Gesamtqualitätsskala aufsummieren lassen. Verzerrungen aufgrund von verschiedenen Kodierern werden z.B. unter dem sog. Equipment Impairment Factor zusammengefasst.

In der aktuellen Version des E-Modells sind Qualitätsvorhersagen von linearen Verzerrungen, wie sie etwa durch mangelhafte elektro-akustische Eigenschaften von Endgeräten entstehen, nicht möglich. Ebenso wird die Qualitätsbeeinträchtigung von Schmalband gegenüber Breitband-Sprachübertragung (50-7000 Hz) lediglich implizit durch den Equipment Impairment Factor abgedeckt. Werden allerdings zwei Schmalband-Kodierer in einem Breitband-Kontext miteinander verknüpft, führt dies zu einem übermäßig großen Gesamt-Impairment aufgrund der Addition der Einzelfaktoren.

In diesem Beitrag wird ein neuer Qualitätsfaktor vorgestellt, mit dessen Hilfe lineare Verzerrungen explizit berücksichtigt werden. Dieser sog. Bandwidth Impairment Factor wird auf der Grundlage zweier einfacher Parameter aus der ``Übertragungsfunktion'' der Telefonstrecke geschätzt. Die Aufspaltung herkömmlicher Equipment Impairment Factors in einen linearen und einen Restanteil erlaubt eine nahtlose Erweiterung des bestehenden Modells und die Vorhersage des Einflusses von Kanalfiltern, Endgeräten und Kodierern.

• 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.

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

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

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

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

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

Rabau, G.

• Annoyance and loudness of pure tones in noise: application to active control of fan noise [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  S. Meunier, G. Rabau and E. Friot
[A]

The aim of the work reported here is to study the perception of hissing or booming in noise. These kinds of noises are known to be very annoying. They are composed of a background noise, to which a pure-tone signal is added. If the frequency of the pure tone is high, a hissing is heard , if it is low, a booming is heard. Many studies have been done on the perception of pure tones in noise, especially by R. Hellman and by H. Fastl and his team for applications. In this paper we will focus on a particular application which is active noise control of aircraft fan noise. In the study, the fan noise was composed of a pure tone at around 1.8 kHz with a high level, in a broad band noise, with weaker pure-tone components at other frequencies. By active control, the peak at 1.8 kHz can be eliminated. First, we made experiments to quantify annoyance in different cases : 1- different sounds were synthesized that were composed of pure tones of different frequencies added to a white noise. 2- a sound was synthesized that was composed of a pure tone at 1.8 kHz added to a low-pass noise. 3- noises were recorded on a fan engine in a groundtest facility with and without control. Secondly, the perceptual benefit of the control has been evaluated. In the end, the perceptual mechanisms involved when listening to hissing or booming sounds are studied in terms of masking and masked loudness.

• A specific cabin for restitution of sonic boom : application for perceptive tests [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  G. Rabau and P. Herzog
[A]

The aim of our work is to study loudness and annoyance of sonic boom. For that a specific listening tool must be designed. This is necessary because most of the power of the sonic boom is at very low frequencies, around 3Hz. Such low frequencies are perceived by the whole human body, then to assess the annoyance of sonic booms through listening tests requires to immerse the listener in a field as close as possible to the field in actual situations. Conversely, the strong transients existing in sonic booms lead to a significant spectrum content at higher frequencies. Together, these two aspects put a very high stress on the reproduction system, which has to reproduce the test signals with a high fidelity from very low to high frequencies. The first design of this tool is made of a closed cabin which walls recovered with absorbing materials, so it can be considered as almost semi-anechoic at high frequencies. At lower frequencies, a multi-channel loudspeaker system generates a high volumic velocity by driving loudspeakers mounted in the walls of the closed volume, leading to a high pressure down to very low frequencies. Performances of the simulation has been checked through measurements and psychoacoustic tests.

Rabe, U.

• 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.

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

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

• Ultraschall-Kraftmikroskopie, Prinzip und Anwendungen [DAGA 2008 (Dresden)]
  U. Rabe
[A]

Die Kraftmikroskopie ist ein Rastersondenverfahren, bei dem eine scharfe Spitze mit einem Krümmungsradius von wenigen Nanometern in die Nähe der zu untersuchenden Oberfläche gebracht wird und diese abtastet. Die Sensorspitze sitzt auf dem Ende einer mikromechanischen Blattfeder, deren Verbiegung ein Maß für die physikalischen Kräfte zwischen Spitze und Probe ist. Bei dynamischen Verfahren wird die Blattfeder des Kraftmikroskops während des Rastervorgangs in Schwingung versetzt. Aus Sicht der Akustik sind die Sensoren des Kraftmikroskops kleine mechanische Kontinua mit verschiedenen Eigenmoden wie Biege- und Torsionsmoden. Wegen der geringen Abmessungen der Blattfedern liegen ihre niedrigsten Eigenresonanzfrequenzen im Ultraschall-Frequenzbereich. Die Eigenmoden der Blattfedern werden für die Ultraschall-Kraftmikroskopie, die Ultraschall-Reibungsmikroskopie und dem Ultraschall-Piezomode genutzt, mit denen die Elastizität, Reibung und piezoelektrischen Eigenschaften von Oberflächen mit hoher Ortsauflösung abgebildet oder quantitativ gemessen werden können. Bei den Ultraschall-Kraftmikroskopie-Verfahren wird mittels eines konventionellen Schallwandlers Ultraschall in der Sonde oder der Probe angeregt. Die Wechselwirkungskräfte zwischen Probe und Spitze übertragen Ultraschall von einer schwingenden Oberfläche auf die Spitze des Kraftmikroskops und umgekehrt. Da diese Kräfte nichtlineare Funktionen des Abstands sind, beobachtet man nichtlineare Effekte, wie die Anregung von höheren Harmonischen und einen Gleichrichtereffekt, die für die Messung verwendet werden können. Die verschiedenen Techniken der Ultraschall-Kraftmikroskopie werden mit Anwendungsbeispielen diskutiert.

• Kontaktresonanzspektroskopie mit dem Rasterkraftmikroskop
  S. Hirsekorn, U. Rabe, D. Rupp and W. Arnold
[A]

Kraftsensoren von Rasterkraftmikroskopen sind mikroskopische Federbalken mit einer Sensorspitze am freien Ende. Messgröße ist ihre Auslenkung durch an der Spitze angreifende Kräfte. In der Ultraschallkraftmikroskopie werden die Federbalken bei Kontakt mit einer Probenoberfläche zu Schwingungen im Ultraschallfrequenzbereich angeregt. Die Wechselwirkungskräfte zwischen Sensorspitze und Probe sind eine nichtlineare Funktion der Entfernung. Lineare Näherungen sind auf kleine Bereiche der Kraftkurve überdeckende Abstandsvariationen beschränkt, wie z.B. bei hohen statischen Auflagekräften und kleinen Schwingungsamplituden von Blattfeder und Probenoberfläche. Der Kontakt zwischen Sensorspitze und Probe ist dann durch lineare Federn und Dämpfungstöpfe darstellbar. Die quantitative Auswertung gemessener Kontaktresonanzfrequenzen des Kraftmikroskopfederbalkens liefert die Kontaktsteifigkeit und, bei Kenntnis von Geometrie und Materialeigenschaften der Sensorspitze, den lokalen Indentationsmodul der Probenoberfläche. Bei größeren Schwingungsamplituden wird die Nichtlinearität der Kraftkurve durch höhere Harmonische der Anregungsfrequenz in der Blattfederschwingung sichtbar. Aus der Differentialgleichung für Balkenbiegeschwingungen und Beschreibung der Blattfeder als Balken konstanten Querschnitts wurde eine frequenzabhängige Übertragungsfunktion für Ultraschallschwingungen der Probe auf die Blattfeder abgeleitet, die die Berechnung der Kontakt- und Adhäsionskräfte als Funktion der Zeit aus bei Probenkontakt gemessenen Blattfederschwingungsspektren erlaubt. Die Kombination eines Kraftmikroskops mit einem Mach-Zehnder-Interferometer ermöglichte in-situ Messungen von Blattfeder- und Probenoberflächenschwingungen und damit die Rekonstruktion der Wechselwirkungskräfte zwischen Sensorspitze und Probe als Funktion des Abstands.

Rabenstein, R.

• Multi-Exciter Panel Compensation for Wave Field Synthesis [DAGA 2005 (München)]
  S. Spors, D. Seuberth and R. Rabenstein
[A]

Multi-Exciter panels (MEP) are a relatively new type of multichannel loudspeakers that have been developed in the course of the European project CARROUSO. MEPs have a relatively simple mechanical construction. They consist of a foam board with both sides covered by a thin plastic layer. Multiple electro-mechanical exciters are glued on the back side of the board. The board is fixed on the sides and placed in a damped housing. The benefits of MEPs are their simple construction and the possibility of seamless integration into walls. Due to their multiple exciters MEPs are designed for the use with wave field synthesis (WFS).

However, because of their simple mechanical construction it can be expected that their characteristics are not comparable to high-quality loudspeakers. This paper analyzes the characteristics on the basis of measurements made from four eight-channel MEPs built at the Chair of Multimedia Communications and Signal Processing at the University of Erlangen-Nuremberg. The discussion includes the frequency and phase response of individual channels as well as the differences between the four MEPs. A further analysis reveals that the surfaces of the MEPs produce acoustic reflections in certain setups.

These characteristics require a proper compensation for the use with high-quality WFS systems. The multiple exciters of an entire setup of MEPs can be used to jointly compensate for the frequency and directional response of each individual channel. This compensation is achieved by a digital equalization of each exciter driving signal. The design of suitable algorithms is briefly discussed.

• 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.

Rabold, A.

• Schalldämmung von Holzdecken im Holzbau – Trittschall-Flankenübertragung [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Hessinger, A. Rabold, H.P. Buschbacher and F. Holtz
[A]

Die Prognose der Trittschalldämmung von Holzdecken im Holzbau bereitete besondere Probleme da : 1. die Wechselwirkung zwischen schwimmendem Estrich und Rohdecke eine andere ist als im Massivbau, 2. die Größe der Flankenübertragung in Holzbauten z.T. unbekannt war und 3. viele neue Konstruktionen aus Holz auf den Markt gekommen sind, deren akustische Eigenschaften unbekannt waren. Daher wurde in den letzten Jahren, gefördert durch den Forstabsatzfond und die Deutsche Gesellschaft für Holzforschung, ein umfangreiches Forschungsvorhaben im Bereich der Trittschalldämmung von Holzdecken unternommen. Hauptforschungsschwerpunkt waren Messungen in ausgeführten Bauten, wobei ein besonderes Augenmerk auf die Untersuchung und Quantifizierung der Flankenübertragung gelegt wurde. In diesem Vortrag werden die Ergebnisse vorgestellt, bewertet und mit den derzeitigen Berechnungs- und Prognoseverfahren verglichen.

• Schall-Längsdämmung von Steildächern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  J. Hessinger, A. Rabold and F. Holtz
[A]

Die Schalldämmung von Wohnungs- und Haustrennwänden in Dachgeschoßen wird maßgeblich durch die Schall-Längsleitung in der Dachfläche beeinflußt. Da in den Ausführungsbeispielen Bbl. 1 der DIN 4109 keine Beispiele für den sachgemäßen Anschluß der Trennwände an Steildächer gegeben werden kommt es in Dachgeschoßwohnungen und beim Dachgeschoßaufbau immer wieder zu Defiziten in der Schalldämmung und darüber zu Streitfällen. Um die Planungssicherheit in diesem Bereich zu erhöhen wurde, unter Förderung durch den Holzabsatzfond, in den letzten Jahren ein umfangreiches Forschungsvorhaben initiiert, dessen Schwerpunkte in den folgenden Bereichen lagen : 1. Bestimmung von Kennwerten (Schall-Längsdämm-Maß) für häufig vorkommende Anschlußsituation und Standard-Dachkonstruktionen durch Labormessung 2. Vergleich der Laborergebnisse mit Messungen auf der Baustelle 3. Untersuchung der Abhängigkeit der Schall-Längsdämmung von eingesetzten Dämmstoffen und Dämmstoffdicken 4. Optimierung der Schall-Längsdämmung im Hinblick auf die Mindest-anforderungen der DIN 4109 bzw. erhöhte Anforderungen, Überprüfung geeigneter Maßnahmen, Sanierung von Dächern mit Defiziten in der Schalldämmung 5. Charakterisierung der Stoßstelle ''Dach - Wand'' mit Hilfe der neuen europäischen Kenngröße Stoßstellendämm-Maß 6. Vergleich Schalldämmung - Schall-Längsdämmung von Dächern Erfahrungsgemäß treten die größten Probleme bei Steildächern mit Aufdachdämmung auf. In diesem Vortrag sollen daher für diesen Dachtyp die ersten Ergebnisse vorgestellt werden.

• Trittschalldämmung von Holzdecken bei niedrigen Frequenzen [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Hessinger, A. Rabold, F. Holtz and R. Schläpfer
[A]

Ein besonderer Forschungsschwerpunkt der Bauakustik im Holzbau ist die Trittschalldämmung von Holzdecken. Im Vergleich zu Massivdecken wird die Trittschalldämmung von Holzdecken sehr stark durch niederfrequente Schallübertragungen geprägt. Trittschallübertragungen unter 100 Hz tragen zwar zur Geräuschbelästigung bei, werden aber bei der Berechnung des bewerteten Norm-Trittschallpegel L'n,w nicht mitberücksichtigt. Aus diesen Gründen ergibt sich die Notwendigkeit die Trittschalldämmung von Holzdecken bei niederen Frequenzen zu optimieren. In Zusammenarbeit mit der Lignatur AG aus Waldstatt Schweiz wurde die Wirkungsweise von akustischen Tilgern in einer Hohlkastendecke untersucht. Hierzu wurden Vorversuche des Schwingungsverhaltens im Kleinversuch und Trittschallmessungen im Norm-Prüfstand nach DIN EN ISO 140-06 durchgeführt. Die Ergebnisse der Schwingungsmessungen im Kleinversuch, sowie der Vergleich mit den Trittschallmessungen an realistischen Deckenelementen wird hier vorgestellt.

• Schwingungsverhalten von Holzständerwänden [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Hessinger, H.P. Buschbacher, A. Rabold, M. Leitgeb, R. Ramsteiner and F. Holtz
[A]

Die Schalldämmung von einfachen Holzständerwänden mit den unterschiedlichsten Beplankungen und Dämmstoffen wurde in der Vergangenheit bereits sehr oft untersucht. Zu diesem Thema sollen in diesem Vortrag nun Teilergebnisse eines vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten AiF-Projekts vorgestellt werden. Um ein tieferes Verständnis für die besonderen Mechanismen der Schallübertragung bei Holzständerwänden zu erlangen, wurden die Körperschall-Schwingungsbilder einer Standard-Holzständerwand bei Luftschallanregung im Frequenzbereich zwischen ca. 20 Hz und 750 Hz aufgenommen. In den Meßergebnissen konnten die Eigenschwingungen der Wand sehr gut identifiziert werden : von der 1. Scheiben-Schwingung bei ca. 23 Hz bis zu den Gefach-Schwingungen oberhalb ca. 60 Hz. Die entsprechenden Oberschwingungen für diese Eigenmoden treten ebenfalls auf und sind deutlich sichtbar. Das Verhältnis der Frequenzen von Grund- und Oberschwingungen stimmen mit der Theorie überein. Ein Vergleich mit den Schalldämmkurven zeigt, dass die Einbrüche in der Kurve des Schalldämm-Maßes von der Frequenzlage mit den verschiedenen Körperschall-Schwingungsbildern koinzidieren. Die Schallübertragungen bei den Holzständerwänden können somit den verschiedenen Eigenschwingungen der Wand zugeordnet werden. Es zeigt sich dass die größten Einbrüche durch Gefach-Schwingungen verursacht werden. Durch dieses Verständnis für die Schallübertragungsmechanismen wird es in Zukunft möglich sein die Schalldämmung von Holzständerwänden besser zu prognostizieren. Es wird das Ziel sein über die Variation der Parameter der Beplankung (Material, Dicke, Plattengröße, Raster, ....) die Schalldämmung der Holzständerwände weiter zu optimieren.

• Sound Insulation of Solid Wood Constructions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J. Hessinger, H.P. Buschbacher, A. Rabold and F. Holtz
[A]

Solid wood constructions in form of laminated timber boards or case-type-building elements have become the basis of many different building elements, like timber floors, walls and roofs. Yet the knowledge on the sound insulation of these elements is rather small. For that reason a research project on the sound insulation of solid wood constructions was initiated by German society for wood research (Deutsche Gesellschaft für Holzforschung DGfH e.V.). Acoustic measurements were performed at the LSW - Labor für Schall- und Wärmemesstechnik GmbH and the results of a preliminary report will be discussed in this paper.

The airborne- and impact-sound insulation of walls and floors built of solid wood constructions has been measured in a test facility according to ISO 140. The test elements displayed the variety of solid wood constructions currently available from timber industry: laminated-timber-boards, case-type-building elements.

Although the airborne sound insulation of the different basic timber construction displayed a great scatter within the results. However as soon as a lining (floating screed, thermal insulation of the wall) is applied to the wall / floor the different elements behave very similar within the frequency dependent R and the Rw.

The different floor elements under investigation showed an impact sound insulation that behaved quite similar within the frequency dependent Ln and the Ln,w.

For practical reason it is therefore sufficient to classify the different construction types of solid wood constructions within one class of elements.

• Berechnung der Trittschalldämmung von Holzbalkendecken mit Finite Elemente Methoden [DAGA 2005 (München)]
  A. Rabold, D. Scholz and E. Rank
[A]

Die Forschung und Entwicklung im Bereich der Bauakustik erfolgt bislang schwerpunktmäßig durch umfangreiche messtechnische Parameterstudien. Durch den daraus resultierenden hohen Messaufwand ist die Forschung langwierig und teuer. Eine wesentliche Reduzierung dieser Kosten könnte dadurch erreicht werden, dass die aufwändigen Bauteil-Parameterstudien nicht mehr ausschließlich durch Messungen erfolgen, sondern auch anhand von geeigneten Berechnungsmodellen durchgeführt werden. Die gängigen Modelle zur Berechnung der Schalldämmung von Bauteilen basieren auf den Messwerten einzelner Bauteil-komponenten oder -schichten. Diese Modelle sind für die Optimierung des Bauteils anhand von Parameterstudien vom Ansatz her ungeeignet. Eine bislang wenig beachtete Alternative bietet die Berechnung durch die Finite Element Methode (FEM). Die mit der FEM berechneten Eigenwerte und Eigenmoden des Bauteils bilden die Basis um durch die Modalanalyse Rückschlüsse für die Bauteiloptimierung ziehen zu können. Nachfolgend wird die Anwendung dieser Methode zur Berechnung der Eigenmoden des zu optimierenden Bauteils vorgestellt und auf die Berechnung der Trittschalldämmung anhand der Modalanalyse eingegangen. Die Berechnungsbeispiele werden mit Messwerten verschiedener Bauteile verglichen.

• Schalldämmung von Haustrennwänden in Holzbauweise [DAGA 2005 (München)]
  A. Rabold, J. Hessinger, F. Holtz and H.P. Buschbacher
[A]

Gebäudetrennwände in Holzbauweise werden in Deutschland üblicherweise als zweischalige Konstruktion aus einfachen Holzständerwänden aufgebaut. Diese Konstruktion ermöglicht sehr gute Schalldämmwerte bei mittleren bis hohen Frequenzen. Im niederfrequenten Bereich weisen diese Holzbaukonstruktionen jedoch nur eine geringe Schalldämmung auf. Die Bewohner von Doppel- und Reihenhäusern können diese Schallübertragung im niederfrequenten Bereich als Poltern oder Dröhnen warnehmen. Ziel eines vom Bundeswirtschaftsministeriums über die AiF geförderten Forschungsvorhabens war es diese niederfrequenten Schallübertragungen zu untersuchen und wenn möglich die Schalldämmung der Holzkonstruktionen in diesem Bereich zu verbessern. Diagnosemessungen hatten gezeigt, dass die niederfrequenten Schallübertragungen von Holzständerwänden sehr stark durch die Eigenschwingungen der Wandbeplankungen beeinflusst wird. Auf Grundlage dieser Diagnosemessungen sowie unter Berücksichtigung allgemeiner Grundlagen der Bauakustik wurde ein Maßnahmenpaket von Ansätzen zur schalltechnischen Verbesserungen der Gebäudetrennwände erarbeitet und hinsichtlich der schalltechnischen Wirksamkeit überprüft. Durch Kombination der verschiedenen Maßnahmen konnten zwei unterschiedliche Konstruktionsprinzipien von Gebäudetrennwänden erarbeitet werden, die hinsichtlich ihrer Schalldämmung (bewertetes Schalldämm-Maß Rw und niederfrequente Schalldämmung) den üblichen Standard einer Wand in Mauerwerk- oder Betonbauweise erreichen bzw. je nach Ausführung übertreffen. Eines der Konstruktionsprinzipien arbeitet mit einem Brandschutztextil anstelle der Beplankungen in der Haustrennfuge. Bei einem alternativen Aufbau wird die erforderliche niederfrequente Schalldämmung durch eine Erhöhung der Haustrennfugenbreite zusammen mit einer Verringerung des Ständerrasters erreicht.

• Akustische Wechselwirkung von Holzdecken und Deckenauflagen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  J. Hessinger, A. Rabold and F. Holtz
[A]

Die Trittschalldämmung von Holzdecken ist schon seit längerer Zeit ein Feld intensiver Forschungstätigkeit. In den meisten Fällen wurde hier der bewertete Norm-Trittschallpegel der Deckenkonstruktion untersucht und analysiert. Für das subjektive Empfinden der Bewohner ist jedoch auch der Bereich niederfrequenter Schallübertragungen zu berücksichtigen. Um das Verständnis für die Schallübertragungsmechanismen bei Holzdecken im niederfrequenten Bereich zu erweitern und Hinweise für zukünftige Produktentwicklungen zu geben, wurde ein gemeinsames Forschungsprojekt des ibp Stuttgart, der TU München und des ift Schallschutzzentrums ins Leben gerufen, das sich dieser Fragestellung widmet. Ziel ist es mit messtechnischen und rechnerischen Methoden die Trittschalldämmung der Holzdecken zu untersuchen. Dabei sollen insbesondere die Wechselwirkungen zwischen den Rohdecken und Deckenauflagen analysiert werden. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auch im niederfrequenten Bereich. In diesem Beitrag werden die ersten Arbeitsschritte vorgestellt, die im ift Schallschutzzentrum vorgenommen wurden, Auswertungen der vorhandenen Literatur und Datenbankanalysen. Die vorhandenen Daten wurden analysiert mit Hinblick auf die Wirksamkeit des schwimmenden Estrich (Steifigkeit der Trittschalldämmplatte), einer Entkopplung der Unterdecke, sowie von Beschwerungsmaßnahmen.

• Anwendung der Finiten Elemente Methode auf die Trittschallberechnung von Holzdecken [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Rabold, A. Düster and E. Rank
[A]

Die Forschung und Entwicklung im Bereich der Bauakustik erfolgt bislang schwerpunktmäßig durch umfangreiche messtechnische Parameterstudien. Durch den daraus resultierenden hohen Messaufwand ist die Forschung langwierig und teuer. Eine wesentliche Reduzierung dieser Kosten könnte dadurch erreicht werden, dass die aufwändigen Bauteil-Parameterstudien nicht mehr ausschließlich durch Messungen erfolgen, sondern auch anhand von geeigneten Berechnungsmodellen durchgeführt werden. Die gängigen Modelle zur Berechnung der Schalldämmung von Bauteilen basieren auf den Messwerten einzelner Bauteilkomponenten oder -schichten. Diese Modelle sind für die Optimierung des Bauteils anhand von Parameterstudien vom Ansatz her ungeeignet. Eine bislang wenig beachtete Alternative bietet die Berechnung durch die Finite Element Methode (FEM). Die mit der FEM berechneten Eigenwerte und Eigenmoden des Bauteils bilden die Basis um durch die Modalanalyse Rückschlüsse für die Bauteiloptimierung ziehen zu können. In diesem Beitrag werden Zwischenergebnisse eines aktuellen Gemeinschafts-Forschungsvorhabens zwischen der TU München, dem ibp Stuttgart und dem ift Schallschutzzentrum, Rosenheim vorgestellt. Es wird hierbei die an der TU München erfolgte Anwendung der FEM zur Berechnung der Eigenmoden des zu optimierenden Bauteils vorgestellt und auf die Berechnung der Trittschalldämmung anhand der Spektralanalyse eingegangen. Die Berechnungsbeispiele werden mit Messwerten verschiedener Bauteile verglichen.

• Berücksichtigung der Dämpfung bei der Trittschallberechnung auf Basis der Finite Elemente Methode [DAGA 2008 (Dresden)]
  A. Rabold and A. Düster
[A]

Die Forschung und Entwicklung im Bereich der Bauakustik erfolgt bislang schwerpunktmäßig durch umfangreiche messtechnische Parameterstudien. Durch den daraus resultierenden hohen Messaufwand ist die Forschung langwierig und teuer. Eine wesentliche Reduzierung dieser Kosten könnte dadurch erreicht werden, dass die aufwändigen Bauteil-Parameterstudien nicht mehr ausschließlich durch Messungen erfolgen, sondern auch anhand von geeigneten Berechnungsmodellen durchgeführt werden. Die Berechnung der Trittschalldämmung von Decken anhand der Finiten Elemente Methode (FEM) wird in diesem Beitrag als ein geeignetes Berechnungsmodell vorgestellt. Die Trittschallberechnung erfolgt hierbei durch die Modal- und Spektralanalyse auf Basis der mit der FEM berechneten Eigenwerte der Decke. Der Schwerpunkt des Beitrags ist auf die Berücksichtigung der Dämpfung in der Spektralanalyse fokussiert. Die vorgestellten Ergebnisse basieren auf Zwischenergebnissen eines aktuellen Gemeinschafts-Forschungsvorhabens zwischen der TU München, dem ibp Stuttgart und dem ift Schallschutzzentrum, Rosenheim.

• Schalldämmung von Holzdecken in der Altbausanierung [DAGA 2008 (Dresden)]
  J. Hessinger, A. Rabold, S. Bacher and F. Holtz
[A]

Die Altbausanierung nimmt gegenüber dem Gesamtvolumen der Bautätigkeit eine immer bedeutendere Stellung ein. Für die richtige Planung einer Sanierung ist jedoch die Kenntnis und Berücksichtigung möglicher Schallschutzanforderungen erforderlich. Als Bauteil, das bei der Sanierung eine besonders sorgfältige Planung erfordert, ist die Trenndecke zu nennen, da sie in Altbauten häufig als Holzbalkendecke ohne ausreichende schalldämmende Maßnahmen ausgeführt wurde. Bezüglich der Einschätzung der Luft- und Trittschalldämmung der Altbaudecke bestehen mangels ausreichender Grundlagen große Unsicherheiten. Dies liegt einerseits an der großen Anzahl an Konstruktionsvarianten und dem Zustand der Altbaudecken. Zusätzlich sind die verbauten Materialien nicht einheitlich, sondern richteten sich nach den vorhandenen Möglichkeiten. Im Rahmen eines von der Deutschen Gesellschaft für Holzforschung e.V. initiierten und aus Mitteln des Holzabsatzfonds HAF und Industriemitteln geförderten Forschungsvorhabens wurden Sanierungsmaßnahmen an Holzdecken unter besonderer Berücksichtigung des Anforderungsprofils einer Altbausanierung untersucht. Hierzu wurden ''typische'' Holzdecken wie sie in Altbauten vorkommen im Labor nachgebaut und kommerzielle Sanierungsmaßnahmen auf diesen Decken erprobt. Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens sollen hier vorgestellt werden.

Rademacher, C.

• 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.

Rader, T.

• Klingt ein Flügel bei 432 Hz-Stimmung besser als bei 440 Hz-Stimmung? [DAGA 2003 (Aachen)]
  H. Fastl, C. Patsouras and T. Rader
[A]

Ein PC-basiertes Bekesy-Audiometer mit Bark-Skalierung H. Fastl, B. Seeber, 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.

• Crosscultural comparison of colour evaluation using semantic differential [DAGA 2008 (Dresden)]
  H. Fastl, T. Rader, G. van den Boogaart, S. Kuwano and S. Namba
[A]

At same SPL, red trains can be perceived as louder than trains in light green colour (e.g. Fastl, ICA 2004). Since these effects are of importance for sound quality engineering, in a global market it is of vital interest, whether there exist crosscultural differences. Therefore, a basic study was performed both in Germany and Japan, using the method of semantic differential. Two sets of experiments were performed: In one experiment, the subjects got a questionnaire with adjective pairs like beautiful/ugly, dark/bright, pleasant/unpleasant etc, and the name of a colour, e.g. ''red'', was written on top of the questionnaire. Thus, the subjects had to answer the semantic differential from their memory of the colour ''red''. In a second experiment, the subjects were shown colour cards of different colour, and had to perform the semantic differential with the questionnaire again. The results of both experiments were analyzed using factor analysis and cluster analysis, and are discussed in view of two main aspects: 1) Differences between ratings for words of colours versus colour cards, i.e. imaginated colours versus real colours. 2) Differences in the rating of German versus Japanese subjects .

• Oldenburger Satztest im 'Multi-Source Noise Field' mit unterschiedlichen Modulationscharakteristika [DAGA 2008 (Dresden)]
  T. Rader, C. Schmiegelow, U. Baumann and H. Fastl
[A]

Der Oldenburger Satztest (OLSA) ist ein nützliches Werkzeug zur Ermittelung der Sprachverständlichkeitsschwelle im Störgeräusch (Wagener 1999). Der kommerziell erhältliche OLSA ermöglicht nur eine 2-kanalige Ausgabe der Signale. Eine Mehrkanalausgabe ist jedoch wünschenswert, um realistischere Störgeräusch-Szenarien zu gewährleisten. Der OLSA bietet die Möglichkeit eines geschlossenen Antwortmodus, bei dem der Proband die verstandenen Wörter aus einer Vielzahl von gegebenen Antwortmöglichkeiten selbstständig auswählt.

Zur Bestimmung von Referenzdaten mit einer Mehrkanal-Lautsprecheranordnung wurden zwanzig normalhörige erwachsene Probanden mit dem OLSA unter verschiedenen Störgeräuschbedingungen untersucht. Das Sprachsignal wurde frontal in einer Hörkabine über Lautsprecher zur Bestimmung der Sprachverständlichkeitsschwelle mit adaptiv gesteuertem Schallpegel und zur Bestimmung der Steigung der Diskriminationsfunktion mit zwei fest eingestellten Sprachpegeln dargeboten. Die diffuse Störgeräuschdarbietung erfolgte über vier getrennte, akustische Kanäle, wobei die Lautsprecher für das Störgeräusch in den Raumecken der Hörkabine angeordnet waren. Die Darbietung der verschiedenen Störgeräusche erfolgte unkorreliert über die Eck-Lautsprecher.

Es wurden die Sprachverständlichkeitsschwelle und die Steigung der Diskriminationsfunktionen im OLSA für das stark modulierte sprachsimulierende Rauschen nach Fastl und das im OLSA verwendete, modulationsarme Rauschen mit statistischen Verfahren untersucht und verglichen. Das diffuse Störschallfeld ermöglicht eine originalgetreuere Abbildung realer Geräuschsituationen und zeigt wesentlich deutlicher die Wirkung der binauralen Interaktion bei Trennung von Stör- und Nutzschallen aus verschiedenen Richtungen.

Radziszewski, E.

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

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

Raganowicz, A.

• Verteilung der Schallintensität eines Richtungswandlers in Medien mit einem Geschwindigkeitsgradienten [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Gawrysiak and A. Raganowicz
[A]

The usual assumption made in sound ray tracing is that the beam pattern will be conic. Approximation of the actual beam pattern using a conic beam is a way to simplify the maths. At the same time, it reinforces what is a false view, namely that side lobes have no effect on the detection capabilities of hydroacoustic systems. The article presents a short description of the sound ray density method which apart from eliminating the problem of computing field intensity in caustics area also enables the inclusion of actual beam patterns of ultrasound transducers. Further in the article, several examples are given of field intensity distribution generated by real transducers. The effect of non-homogeneous media on the distortion of the beam pattern is discussed, too.

Ragot, R.

• Is the auditory continuity illusion based on a change-detection mechanism? A MEG study [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Pressnitzer, R. Ragot, A. Ducorps, D. Schwartz and S. Baillet
[A]

This study investigates neural correlates of the auditory continuity illusion, using the magnetoencephalography brain-imaging technique (MEG). Four types of sounds were presented to listeners: 1) a continously amplitude-modulated noise; 2) the same modulated noise interrupted by a brief silent gap; 3) the modulated noise interrupted by a louder, unmodulated noise burst; 4) the unmodulated noise burst alone. In condition 3), listeners report hearing a continous modulation even though it is physically interrupted by the unmodulated noise burst: a case of illusory auditory continuity. A whole-head MEG system with axial gradiometers (CTF Omega 151) recorded brain activity when listeners attended passively to the stimuli. Here we report analysis on individual channels, averaged across 15 listeners. The amplitude-modulated noise produced a correspondingly modulated magnetic activity, the well-known auditory steady-state response. However, the illusory modulation did not produce such a steady-state response. A possible neural correlate of the illusion was found in transient evoked responses. When a physical change in the stimulus was linked to a perceptual onset, oscillatory activity in the gamma-band range as well as slow evoked potentials were observed. In the case of the illusion, where a physical change in the stimulus was not accompanied by a perceptual onset, these neural responses were largely reduced or absent. An interpretation of our findings is that the continuity illusion is based on the suppression of a putative onset/change processing mechanism, involved in the perceptual organisation of auditory scenes.

Raida, H.-J.

• Helium-Schallpfadanalyse [DAGA 2005 (München)]
  H.-J. Raida
[A]

Für die Akustik-Entwicklung von Kraftfahrzeugen ist es wichtig, Luftschall - und Körperschallanteil des Motorgeräusches im Innenraum zu bestimmen, um zielgerichtet Optimierung an Körperschallpfaden (Motorlager) bzw. Luftschalldämmung/-dämpfung durchzufuehren. Stand der Technik zur Untersuchung von Schallpfaden sind experimentelle Methoden wie z.B. Modifikation von Einzelpfaden (z.B. Auswechseln der Motorlager), Entkopplung einzelner Aggregate oder des Antriebsstranges, sowie analytische Verfahren, bei denen aus gemessenen Luftschall- und Körperschall-Transferfunktionen und gemessenen Betriebsdaten (Motorlagerbeschleunigungen, abgestrahltes Motorgeräusch) die einzelnen Schalldruckanteile ermittelt werden. Die o.g. Methoden sind jedoch teilweise recht (zeit-)aufwendig. - Es wird ein alternatives, zeit- und kostengünstiges Verfahren vorgestellt, das ermöglicht, zwischen dem Luftschall- und Körperschallanteil eines Motorengeräusches im Fahrzeuginnenraum zu unterscheiden. Bei diesem Verfahren wird der Motorraum mit dem Edelgas Helium geflutet. Aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften führt Helium zu signifikanten Veränderungen der akustischen Verhältnisse im Motorraum. Aus dem Vergleich der Motorabstrahlung und des im Fahrzeug aufgenommenen Innenraumgeräusches vor und nach der Heliumflutung können qualitative und quantitative Rückschlüsse auf den Luftschall- und Körperschallanteil gezogen werden.

Raimbault, M.

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

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

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

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

Rainer, H.

• 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.

• Vibroakustisches System zur automatischen Bestimmung der Achszahl von vorbeifahrenden Kraftfahrzeugen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  H. Rainer, M. Fellner, B. Rettenbacher, H. Wenzel and G. Gutenbrunner
[A]

In diesem Beitrag werden die Grundlagen für ein System zur automatischen Bestimmung der Achszahl von vorbeifahrenden Kraftfahrzeugen im höherrangigen Straßennetz mittels vibroakustischer Messmethoden erarbeitet. Die Fahrbahnvibrationen, hervorgerufen durch vorbeifahrende Kraftfahrzeuge, stellen eine überaus wichtige physikalische Messgröße dar. Diese Vibrationen werden als Informationsquelle angesehen, deren Charakteristik von der Achszahl und weiteren fahrzeugspezifischen Merkmalen wie etwa der Achslast geprägt wird. Für die Messungen wurde ein Laservibrometer als Sensor verwendet, dass den enormen Vorteil einer berührungslosen Messung in sich birgt. Die Messung selbst erfolgt von Überkopfbrücken aus, kann auch im mehrspurigen Betrieb durchgeführt werden und führt damit zu keiner Beeinträchtigung des Verkehrsflusses. Zusätzlich zum Laservibrometer wurden seismische Beschleunigungsaufnehmer am Fahrbahnrand positioniert und die Messergebnisse der beiden unterschiedlichen Sensortypen am Beispiel von unterschiedlichen Fahrbahnkonstruktionen (Asphalt- und Betondecke) zu validieren. Die sichere Identifizierung der Achsfolge des Schwerverkehrs kann zur Komplettierung von Daten bezüglich der Zusammensetzung des Verkehrs in einem Untersuchungsstreckenabschnitt dienen und liefert somit Basismaterial für Studien über die Verursachung von z.B. Lärmimmission durch die Interaktion Reifen-Fahrbahn.

Rajcan, E.

• Specific Characteristics of Maple Wood as Material Used for Musical Instruments [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  E. Rajcan and S. Urgela
[A]

Maple wood has been used as a standard material for manufacturing of musical instruments for many centuries. It has been used for manufacturing of backs, necks, ribs and bridges of the bowed string instruments and for the manufacturing of different components for other musical instruments as well. Permanent interest in maple wood is quite understandable because of its extraordinary aesthetic properties. The experimental measurements of the chosen maple wood sample sets have shown some tendencies in physical and acoustical characteristics which might be of interest both for manufacturers of musical instruments and wood science specialists.

Rajman, M.

• 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.

Ramachandraiah, A.

• 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

Ramacher, U.

• How Onset Neurons Process Speech Sounds [DAGA 2005 (München)]
  W. Hemmert, M. Holmberg, C. Schmid and U. Ramacher
[A]

Fine-grained temporal information processing is a hallmark of the auditory system, which enables robust speech recognition even in noisy environments. Here we present an inner ear model which codes sound signals into trains of nerve-action potentials, and a model of so-called onset neurons, which extract temporal features of speech signals. Frequency analysis was achieved using a wave-digital filter model of the inner ear's hydrodynamics, which conserves the temporal structure of sound signals. The inputs of multiple nerve fibers covering broad frequency bands were fed to onset units. These neurons exhibit an extraordinarily fast membrane time constant, mainly due to a low-threshold, fast activating potassium channel. They are triggered by voiced speech signals where they code the pitch. For tonic stimuli the potassium channel shunts the input currents with the result that these neurons fire preferentially at signal onsets.

Rambausek, N.

• Mitigation of the ventilation noises at the electric locomotive BR-182 [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  K. Bay, P. Brandstätt and N. Rambausek
[A]

Electric locomotives depend on a multiplicity of ventilation systems. The noise of ventilation systems is dominant at standstill in the station. The possibilities of sound power reduction at the inlet and outlet of a cooling tower for the water/oil circuits are presented in the paper. The modelling of the coupled system of thermodynamics, fluid dynamics and acoustics is briefly inspected. Modifications of the components with respect to the technical requirements are shown together with measurements of the original and modified cooling tower, as well as the effect of silencers. In collaboration with different manufacturers, suppliers and research establishments, these investigations are part of the Joint Research Project ''Silent Trains and Tracks'' supported by the Federal Ministry of Education and Research (BMBF), Germany.

• 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.

• 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.

• Mehrkammer-Rohrschalldämpfer mit Mikroperforation [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  P. Brandstätt, K. Bay and N. Rambausek
[A]

Schalldämpfer mit Mikroperforation stellen eine interessante Alternative zu konventionellen Lösungen dar, da sie ohne Fasermaterial wartungsfrei in feuchter, staubiger oder hygienisch anspruchsvoller Umgebung eingesetzt werden können. Für Rohr-Schalldämpfer mit Mikroperforation als innerer Berandung der ansonsten mit Absorbermaterial gefüllten Kammer existieren bereits Erfahrungen für verschiedene Ausführungsvarianten. Der Beitrag stellt als Erweiterung Rohr-Schalldämpfer vor, die aus mehreren hintereinander angeordneten Kammern bestehen. Das Wirkprinzip, Berechnungsverfahren und Möglichkeiten zur Abstimmung der Schalldämpfer auf bestimmte Frequenzbereiche werden diskutiert. Vergleiche mit Messungen an Muster-Schalldämpfern zeigen beispielhaft die praktisch realisierbare Dämpfung.

Ramirez, J.-P.

• Predicting Speech Quality under Noise for a Wideband E-model [DAGA 2008 (Dresden)]
  J.-P. Ramirez, A. Raake, M. Wältermann and S. Möller
[A]

A survey was performed in order to assess the impairment due to circuit noise in wideband telephony (50-7000 Hz). The aim is to develop a model similar and/or complementary to the narrow-band E-model (ITU-T Rec. G.107, 2005), assessing a user's opinion of the overall quality in wideband speech transmission. The present study discusses the results of a wideband listening-only test. It is shown that in noisy conditions, quality of wide- and narrow-band transmission are rated in a very similar way. However, as opposed to the narrow-band case, a high- and a low-quality area can be differentiated, showing different sensitivity of speech quality to noise level increments. Based on our findings, we propose a model of the relationship between users' quality ratings (expressed on the wideband R-scale recently defined for the E-model, which ranges from 0 to 129) and the signal-to-noise ratio in wideband speech transmission. Following the same line of thoughts used by the narrow-band E-model, the signal-to-noise ratio can be calculated from the same underlying parameters such as the loudness rating and the circuit noise levels.

Ramos, C.

• Informational masking and pitch memory: Perceiving a change in a non-perceived tone
  L. Demany and C. Ramos
[A]

Listeners were presented with 300-ms 'chords' of five synchronous pure tones, followed after a silence (0.5 - 8 s) by a single pure tone. The frequencies of each chord's components were selected randomly, but were constrained to be spaced by intervals of at least 6 and at most 10 semitones. In one experimental condition ('up/down'), the single tone following a chord was 1 semitone higher or lower than one of the chord's three intermediate components; on each trial, the corresponding component was selected randomly and the task was to indicate the direction in which its pitch was changed. In another condition ('present/absent'), the single tone following a chord was either identical to one of the three intermediate components or halfway in frequency between two components; the task was to indicate if the single tone was present in the chord or not. Performance was much better in the 'up/down' condition than in the 'present/absent' condition. Yet, an opposite trend would be expected if it was possible to hear out the individual components of the chords. The listeners typically reported that, in the 'up/down' condition, they could perceive pitch changes without perceiving the pitches which had changed. The 'up-down' task was not markedly more difficult when the chord and the following tone were presented to opposite ears than when both stimuli were presented to the same ear. These results provide strong evidence for the existence of pitch (or spectral) change detectors at a central level of the auditory system.

Ramsteiner, R.

• Schwingungsverhalten von Holzständerwänden [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Hessinger, H.P. Buschbacher, A. Rabold, M. Leitgeb, R. Ramsteiner and F. Holtz
[A]

Die Schalldämmung von einfachen Holzständerwänden mit den unterschiedlichsten Beplankungen und Dämmstoffen wurde in der Vergangenheit bereits sehr oft untersucht. Zu diesem Thema sollen in diesem Vortrag nun Teilergebnisse eines vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten AiF-Projekts vorgestellt werden. Um ein tieferes Verständnis für die besonderen Mechanismen der Schallübertragung bei Holzständerwänden zu erlangen, wurden die Körperschall-Schwingungsbilder einer Standard-Holzständerwand bei Luftschallanregung im Frequenzbereich zwischen ca. 20 Hz und 750 Hz aufgenommen. In den Meßergebnissen konnten die Eigenschwingungen der Wand sehr gut identifiziert werden : von der 1. Scheiben-Schwingung bei ca. 23 Hz bis zu den Gefach-Schwingungen oberhalb ca. 60 Hz. Die entsprechenden Oberschwingungen für diese Eigenmoden treten ebenfalls auf und sind deutlich sichtbar. Das Verhältnis der Frequenzen von Grund- und Oberschwingungen stimmen mit der Theorie überein. Ein Vergleich mit den Schalldämmkurven zeigt, dass die Einbrüche in der Kurve des Schalldämm-Maßes von der Frequenzlage mit den verschiedenen Körperschall-Schwingungsbildern koinzidieren. Die Schallübertragungen bei den Holzständerwänden können somit den verschiedenen Eigenschwingungen der Wand zugeordnet werden. Es zeigt sich dass die größten Einbrüche durch Gefach-Schwingungen verursacht werden. Durch dieses Verständnis für die Schallübertragungsmechanismen wird es in Zukunft möglich sein die Schalldämmung von Holzständerwänden besser zu prognostizieren. Es wird das Ziel sein über die Variation der Parameter der Beplankung (Material, Dicke, Plattengröße, Raster, ....) die Schalldämmung der Holzständerwände weiter zu optimieren.

Ranjbar, M.

• Ein Vergleich von Optimierungsverfahren für Anwendungen in der Strukturakustik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Ranjbar, S. Marburg and H.-J. Hardtke
[A]

Bei der Strukturoptimierung zum Zwecke minimaler Schallabstrahlung stellt sich die Suche nach dem globalen Minimum oder auch nur einer signifikanten Verbesserung der Zielfunktion als reale Herausforderung dar. In der vorliegenden Arbeit bilden die Zahl der Funktionsauswertungen, die Genauigkeit der Ergebnisse und die Robustheit der Algorithmen die Kriterien für die Wahl geeigneter Optimierungsverfahren. Es wird anhand einer kleinen Programmbibliothek demonstriert, wie sich unterschiedliche Verfahren in der Anwendung auf ein strukturakustisches Design (optimale geometrische Modifikation einer schwingenden bzw. abstrahlenden Platte) verhalten. Die Vorteile und Nachteile der Methoden werden präsentiert. Die Resultate bilden die Grundlage, um robuste hybride Optimierungsstrategien für strukturakustische Anwendungen zu entwickeln.

Rank, Erhard

• Über die Relevanz von alternativen LP-Methoden für die Sprachsynthese [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  E. Rank
[A]

Für Sprachsynthese werden in zunehmenden Maße Algorithmen verwendet, die das Quelle-Filter Modell der menschlichen Sprachentstehung berücksichtigen. Dabei wird mit einem Filter der Einfluß des Vokaltrakts auf das Sprachsignal angenähert. I.a. wird für die Realisierung dieses Filter lineare Prediction (LP) verwendet. Bei der Synthese wird dann z.B. das LP-Filter mit dem Restsignal des inversen Filters angeregt (residual excited linear prediction, RELP). Für die Ermittlung der LP-Filter-Koeffizienten existieren neben den Standardalgorithmen auch mehrere alternative Verfahren (z.B. LP-Analyse in der Glottisverschlußphase). In diesem Beitrag werden die Vor- und Nachteile mehrerer unterschiedlichen LP-Analysemethoden für die Sprachsynthese untersucht und die Zusammenhänge mit anderen Systemparametern, wie beispielsweise Art der Segmentierung (grundfrequenzsynchron/nicht synchron) oder Strategien zur Prosodiemodifikation (SRELP, LP-PSOLA) hergestellt.

Rank, Ernst

• Berechnung der Trittschalldämmung von Holzbalkendecken mit Finite Elemente Methoden [DAGA 2005 (München)]
  A. Rabold, D. Scholz and E. Rank
[A]

Die Forschung und Entwicklung im Bereich der Bauakustik erfolgt bislang schwerpunktmäßig durch umfangreiche messtechnische Parameterstudien. Durch den daraus resultierenden hohen Messaufwand ist die Forschung langwierig und teuer. Eine wesentliche Reduzierung dieser Kosten könnte dadurch erreicht werden, dass die aufwändigen Bauteil-Parameterstudien nicht mehr ausschließlich durch Messungen erfolgen, sondern auch anhand von geeigneten Berechnungsmodellen durchgeführt werden. Die gängigen Modelle zur Berechnung der Schalldämmung von Bauteilen basieren auf den Messwerten einzelner Bauteil-komponenten oder -schichten. Diese Modelle sind für die Optimierung des Bauteils anhand von Parameterstudien vom Ansatz her ungeeignet. Eine bislang wenig beachtete Alternative bietet die Berechnung durch die Finite Element Methode (FEM). Die mit der FEM berechneten Eigenwerte und Eigenmoden des Bauteils bilden die Basis um durch die Modalanalyse Rückschlüsse für die Bauteiloptimierung ziehen zu können. Nachfolgend wird die Anwendung dieser Methode zur Berechnung der Eigenmoden des zu optimierenden Bauteils vorgestellt und auf die Berechnung der Trittschalldämmung anhand der Modalanalyse eingegangen. Die Berechnungsbeispiele werden mit Messwerten verschiedener Bauteile verglichen.

• Anwendung der Finiten Elemente Methode auf die Trittschallberechnung von Holzdecken [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Rabold, A. Düster and E. Rank
[A]

Die Forschung und Entwicklung im Bereich der Bauakustik erfolgt bislang schwerpunktmäßig durch umfangreiche messtechnische Parameterstudien. Durch den daraus resultierenden hohen Messaufwand ist die Forschung langwierig und teuer. Eine wesentliche Reduzierung dieser Kosten könnte dadurch erreicht werden, dass die aufwändigen Bauteil-Parameterstudien nicht mehr ausschließlich durch Messungen erfolgen, sondern auch anhand von geeigneten Berechnungsmodellen durchgeführt werden. Die gängigen Modelle zur Berechnung der Schalldämmung von Bauteilen basieren auf den Messwerten einzelner Bauteilkomponenten oder -schichten. Diese Modelle sind für die Optimierung des Bauteils anhand von Parameterstudien vom Ansatz her ungeeignet. Eine bislang wenig beachtete Alternative bietet die Berechnung durch die Finite Element Methode (FEM). Die mit der FEM berechneten Eigenwerte und Eigenmoden des Bauteils bilden die Basis um durch die Modalanalyse Rückschlüsse für die Bauteiloptimierung ziehen zu können. In diesem Beitrag werden Zwischenergebnisse eines aktuellen Gemeinschafts-Forschungsvorhabens zwischen der TU München, dem ibp Stuttgart und dem ift Schallschutzzentrum, Rosenheim vorgestellt. Es wird hierbei die an der TU München erfolgte Anwendung der FEM zur Berechnung der Eigenmoden des zu optimierenden Bauteils vorgestellt und auf die Berechnung der Trittschalldämmung anhand der Spektralanalyse eingegangen. Die Berechnungsbeispiele werden mit Messwerten verschiedener Bauteile verglichen.

Ranostaj, F.

• Aspekte der Implementierung zeitdiskreter Algorithmen der numerischen Akustik [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  F. Ranostaj and A. Lacroix
[A]

Die Berechnung der zeitlichen Entwicklung von Schallfeldern ist im allgemeinen nur numerisch möglich. Der Aufwand für diese Berechnung wächst mit der dritten Potenz der Ausdehnung des Schallfeldes, so daß eine effiziente Implementierung der Algorithmen notwendig ist. Es werden Aspekte moderner Rechnerarchitekturen diskutiert und dafür optimierte Datenstrukturen beziehungsweise Algorithmen vorgeschlagen. Insbesondere wird auf Vektorisierung (Parallelisierung auf Befehlsebene), parallele Bearbeitung von Befehlen, Nutzung schneller Zwischenspeicher (Cache) und Verwendung mehrerer Prozessoren (SMP) eingegangen. Die erzielbare Rechenleistung wird anhand einer Simulation der Schallausbreitung in einem Volumenmodell des Nasaltrakts demonstriert.

• Messung und Simulation der Akustik des Nasaltrakts [DAGA 2002 (Bochum)]
  F. Ranostaj and A. Lacroix
[A]

Der Nasaltrakt ist ein wesentliches Element in der natürlichen Spracherzeugung: Beispiele hierfür sind die Lautklasse der Nasale (/m/, /n/, /N/) und die der Nasalvokale. Die direkte Messung der akustischen Eigenschaften des Nasaltrakts ist aufgrund der anatomischen Gegebenheiten nur schwer möglich. Es wird daher eine andere Methode gewählt, bei der Schall aus einer Quelle mit bekannter Impedanz in einem Nasenloch eingestrahlt wird und das Übertragungsverhalten anhand des am anderen Nasenloch austretenden Schalls bestimmt wird. In einem zweiten Schritt wird anhand von einer computertomographischen Untersuchung ein Volumenmodell des Nasaltrakts erstellt und für dieses die akustische Wellengleichung numerisch, mittels finiter Differenzen, gelöst. Die Ergebnisse beider Untersuchung werden verglichen und diskutiert.

• Multimediale Darstellung von Problemen der Rohrakustik mit Hilfe des TubeDesigner [DAGA 2003 (Aachen)]
  F. Ranostaj and A. Lacroix
[A]

Der TubeDesigner ist ein System zur Präsentation und Vermittlung der Theorie und Anwendung der Rohrakustik. Die Rohrkonfiguration wird dabei durch Kreuzgliedketten-Strukturen repräsentiert. Die Kreuzgliedketten-Struktur ist bekanntermaßen ein signaltheoretisches Analogon zur Schallausbreitung in einem stückweise homogenen Rohr variierenden Querschnitts. Der TubeDesigner stellt den Querschnittsverlauf des Rohrs sowie dessen Übertragungsfunktion nach Betrag und Phase dar. Zusätzlich zu der Visualisierung kann die Wirkung der Rohrkonfiguration auch auditiv beurteilt werden. Dazu kann das eingestellte Rohrsystem wahlweise mit weißem Rauschen oder mit einer Impulsfolge angeregt werden. Der TubeDesigner eignet sich zur Beschreibung und Darstellung von Problemen der Rohrakustik, insbesondere zur Untersuchung von Schalldämmern, wie sie im Automobilbau verwendet werden, in der Bauakustik, beispielsweise wenn man Schalleigenschaften von Lüftungs- und Klimaanlagen betrachtet, oder zur Untersuchung von Blasinstrumenten. Unser primäres Interesse liegt in der Beschreibung der Sprachproduktion, für die weitere Anregungsformen vorgesehen sind. Beispielsweise ist es möglich, die Spektralkurve für unterschiedliche Parameter des Oliveira-Models darzustellen - beziehungsweise die Änderung der Vokaltraktform, wenn der Vokaltrakt diese kompensiert. Mit dem 1+1 Massenmodell kann die Wirkung der Aufhebung der Quellen-Filter-Trennung untersucht werden. Durch eine Anregung mit einem Residualsignal gelingt eine sehr natürliche Sprachproduktion. Desweiteren wird zur Beschreibung der Abstrahlung des Schalls am Rohrende Differentiation oder eine Präemphase verwendet. Mit einer automatischen Parameterbestimmung für die genannten Komponenten wird für gesprochene Sprache eine instantane Visualisierung des sich durch die Artikulation ergebenden Querschnittsverlaufs möglich.

• Bestimmung der Randbedingungen von numerischen Simulationen der Schallausbreitung aus computertomographischen Daten [DAGA 2003 (Aachen)]
  F. Ranostaj and A. Lacroix
[A]

Computertomographische Daten geben die Röntgendichte eines Objekts wieder. Diese ist räumlich aufgelöst in quaderförmige uniforme Volumenelemente. Kennt man das Material aus dem das Objekt besteht, kann man von der Röntgendichte der Volumenelemente auf deren akustische Eigenschaften schließen; es wird dabei berücksichtigt, daß die Volumenelemente an der Oberfläche nur partiell mit Material gefüllt sind. Verwendet man als numerisches Verfahren zur Bestimmung der Schallausbreitung finite Differenzen, werden diese akustischen Eigenschaften durch einen entsprechend angepaßten Differenzen-Operator berücksichtigt. Damit ist es möglich, daß die Randbedingungen die Geometrie des Objekts zutreffend erfassen, im Gegensatz zu einer teilweise willkürlichen Rekonstruktion der Objektoberfläche. Zur Beschreibung linearer Dämpfungen der Schallausbreitung, hervorgerufen durch viskose Reibung und Wärmeleitung, wird ein phänomenologisches Modell verwendet. Bei diesem Modell wird die Schallausbreitung in der Randschicht gedämpft. Dies vereinfacht den Differenzen-Operator im Vergleich zur direkten Lösung der Stokes-Gleichungen, welche auch eine feinere Diskretisierung erfordern würde. Die Analyse des Modells im Frequenzbereich ermöglicht dabei eine Anpassung des Differenzen-Operators an den frequenzabhängigen Dämpfungsverlauf. Die Vorgehensweise wird am Beispiel des Nasaltrakts erläutert, dessen Akustik für die Sprachproduktion relevant ist.

• Parameter Estimation of Vocal Tract Models for SPEAK [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  K. Schnell, F. Ranostaj and A. Lacroix
[A]

SPEAK is a multimedia system for the investigation and demonstration of speech acoustics and speech production. The focus is hereby on discrete time acoustical models of the vocal tract. These models approximate the slope of the crosssection of the vocal tract by piecewise homogenous tubes.

It is shown for these models, how the crosssectional area is estimated by appropiate algorithms out of speech signals of vowels, voiced and unvoiced fricatives. Additionally to a good spectral and auditory similaritiy also a morphological similarity to the vocal tract shape can be achieved.

SPEAK can be interactivly controlled by parameters e.g. of the vocal tract model and the results are displayed immediately or produced auditive. Especialy there is the possibilty of visualizing the crosssectional area and transfer charakteristic of the vocal tract model for currently uttered speech simultaneously.

Rapp, M.

• PPB-Level Organic Gas Detection with Surface Acoustic Wave Based Sensor Systems [DAGA 2003 (Aachen)]
  M. Rapp, K. Lubert, F. Bender and A. Voigt
[A]

A very powerful new analytical sensor system (electronic nose) based on polymer coated surface acoustic wave (SAW) sensors for the detection of even trace levels of organic gases in ambient air has been developed. The system involves an especially developed ultra fast enrichment unit allowing very short sample cycles, typically between 2 and 4 minutes. It increases the sensitivity of the instrument by factors of 1.000-10.000 with respect to the type of analyte and sorbent resin. The sensor system itself is based on a micro array of eight SAW sensors directly integrated into its electronic setup. This leads to low manufacturing costs, small sampling volumes (50l) and to a high time resolution of the chemical responses.

Rasmussen, B.

• Sound insulation of dwellings - Legal requirements in Europe and subjective evaluation of acoustical comfort [DAGA 2003 (Aachen)]
  B. Rasmussen and J.H. Rindel
[A]

Acoustical comfort is a concept that can be characterised by absence of unwanted sound and by opportunities for acoustic activities without annoying other people. In order to achieve acoustical comfort in dwellings certain requirements have to be fulfilled concerning the airborne sound insulation, the impact sound insulation and the noise level from traffic and building services. For road traffic noise it is well established that an outdoor noise level LAeq, 24 h below 55 dB in a housing area means that approximately 15-20% of the occupants are annoyed by the noise. However, for sound insulation against noise from neighbours the relationship is not so well understood. A comparison of sound insulation requirements in different countries shows that the sound insulation requirements differ considerably in terms of the concepts used, the frequency range considered and the level of requirement. The most recent version of the standard ISO 717 has contributed to the diversity by allowing different concepts and by introducing spectrum adaptation terms with different - extended - frequency ranges for the evaluation. The paper will present (a) an overview of the main characteristics of the legal sound insulation requirements in several European countries and (b) a review of investigations related to the subjective and/or objective evaluation. Based on the analysis of several investigations in the field and by laboratory simulations it is suggested how to estimate the degree of satisfaction with a specific requirement for sound insulation. The findings can also be used as a guide to specify acoustic requirements for dwellings in the future.

Rasp, G.

• 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.

Raß, U.

• FFT-Filterbänke für Hörgeräte-Anwendungen - Reduktion von Zeitbereichs-Aliasing [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  U. Raß, B. Beimel and G.H. Steeger
[A]

Moderne Störgeräusch-Reduktionsverfahren für Hörgeräte arbeiten effizienter, wenn die Mikrofonsignale mit hoher Frequenzauflösung analysiert werden. Die Bandbreite der Frequenzkanäle sollte sich dabei an den effektiven auditorischen Filtern des Gehörs orientieren. Um Probleme mit synchronem Lippenlesen oder Echos durch Direktschallanteile zu vermeiden, sollte die Signalverzögerung so gering wie möglich, jedenfalls kleiner als 20 ms sein. Eine weitere erhebliche Restriktion des Filterbank-Designs stellt die benötigte Rechenleistung und Chip-Fläche dar. Durch modernste Chip-Technologien lassen sich nun hochauflösende Filterbänke, die diesen Anforderungen genügen, in Hörgeräten realisieren. Die geringe Bandbreite der einzelnen Frequenzkanäle erlaubt eine Reduktion der Abtastfrequenz. Dadurch verringert sich die benötigte Rechenleistung zur Berechnung der Störgeräusch-Reduktionsalgorithmen mit dem Faktor der Unterabtastung. Es sind damit Verfahren hoher Komplexität realisierbar. Die Signalverarbeitung mit verschiedenen Abtastfrequenzen in einem realen System erzeugt Signalverzerrungen. Diese so genannten Aliasing-Komponenten entstehen z.B. durch endliche Flankensteilheiten der Filter oder durch begrenzte Wortlängen. Sie können für ein gegebenes Filterbanksystem durch entsprechende Auslegung und Maßnahmen so minimiert werden, dass sie nicht mehr störend wirken oder sogar unhörbar werden. In diesem Beitrag werden Aliasing-Verzerrungen einer FFT-basierten Filterbank und einer Multiraten-Filterbank verglichen und hinsichtlich der Anwendung in Hörgeräten bewertet. Filterbänke auf Basis einer FFT-Transformation haben den Vorteil, dass sie mit relativ geringem Rechenaufwand realisiert werden können. Die berechneten Frequenzkanäle besitzen konstante Bandbreite und können durch geeignete Zusammenfassung den auditorischen Filtern angepasst werden. Multiraten-Filterbänke besitzen den Vorteil einer kürzeren Signalverzögerung, allerdings bei erhöhtem Rechenaufwand.

Rastert, R.

• Tumortherapie mit hochintensivem Ultraschall [DAGA 2003 (Aachen)]
  J.W. Jenne, R. Rastert, G. Divkovic, P.E. Huber and J. Debus
[A]

Die Wirkung hochenergetischen Ultraschalls auf biologisches Gewebe wird in thermische und nicht thermische, bzw. mechanische Effekte aufgeteilt, wobei die nicht thermischen Effekte hauptsächlich von der Kavitation hervorgerufen werden. Diese beiden grundlegend verschiedenen Wirkungsweisen des Ultraschalls können in der lokalen Tumortherapie angewandt werden. Als besonders erfolgversprechend gilt die Therapie mit hochenergetischem fokussiertem continuous wave Ultraschall (HIFU, engl. High Intensity Focused Ultrasound). Aufgrund der exzellenten Fokussierbarkeit von Ultraschallwellen im Bereich von 1-10 MHz ist es hiermit möglich Gewebe vollkommen nicht invasiv, zielgenau im Körperinnern thermisch (55-90C) zu zerstören. Die Präzision ist hierbei so hoch, dass die Grenzschicht zwischen induzierter Koagulationsnekrose und nicht behandeltem Gewebe nur einige Zellschichten beträgt. Dieses Verfahren wird daher auch als Ultraschall Chirurgie (FUS, engl. Focused Ultrasound Surgery) bezeichnet. Für eine solche Therapie kommen grundsätzlich alle leicht durch Ultraschall zugänglichen Organe in Frage. Eine notwendige Voraussetzung einer erfolgreichen Therapie mit FUS ist ein effektives Therapiemonitoring, welches sowohl die Zielvolumendefinition, als auch die Beurteilung des Therapiefortschrittes und des Behandlungsergebnisses erlaubt. Zur Zeit erfolgt diese Überwachung mittels diagnostischen Ultraschalls und der Magnet Resonanz Tomographie (MRT). Seit einigen Jahren wird die Therapie mit hochenergetischem fokussiertem Ultraschall in mehreren klinischen Studien untersucht; hauptsächlich an benignen und malignen Prozessen der Prostata und Tumoren der Brust, aber auch an der Leber, der Blase und am Auge. Hierbei gibt es einige vielversprechende Ergebnisse, in denen diese Methode ihr klinisches Potential zeigen konnte.

Rasumow, E.

• Übertragungsfunktion der Basilarmembran [DAGA 2008 (Dresden)]
  E. Rasumow and M. Hansen
[A]

Die erste Stufe der peripheren Verarbeitung im auditorischen System ist die spektrale Zerlegung des Schallsignals durch die Bandpassfilterung der Basilarmembran (BM). Innerhalb auditorischer Modelle wird oft nur die Betragsübertragungsfunktion verwendet, jedoch ist für einige Experimente auch der Phasengang dieser Bandpassfilter von Interesse, da deren Dispersion Einfluss auf die Einhüllende des Signals nimmt. Dieser Beitrag behandelt die Schätzung der vollständigen Übertragungsfunktion eines auditorischen Filters bei 2 kHz sowie seine Verwendung innerhalb des Perzeptionsmodells nach Dau et al. (1996). Die Betragsübertragungsfunktion wurde mithilfe des Notched-Noise-Experiments nach Patterson & Nimmo-Smith (1980) ermittelt, wobei ein optimierter Filterfunktions-Ansatz gefunden wurde. Zur Schätzung des Phasengangs wurde ein von Oxenham & Dau (2001) vorgeschlagenes Maskierungsexperiment mit variabler Phasenkrümmung eines harmonischen Tonkomplex-Maskierers durchgeführt. Durch die daraus erhaltene Phasengangs-Krümmung des BM-Filters wurde mithilfe weiterer Annahmen ein möglicher Phasengang rekonstruiert. Aus der geschätzten Betrags- und Phasengangs-Übertragungsfunktion wurde ein FIR-Filter synthetisiert. Dieses Filter wurde als peripheres Filter im Perzeptionsmodell mit drei Standard-Filtern verglichen. Dabei ergaben die eigens geschätzten Übertragungsfunktionen sehr gute Simulationsergebnisse für die Notched-Noise-Experimente. Eine Simulation der Phasengangs-Experimente gelang jedoch nur bei Verwendung einer flachen Betrags-Übertragungsfunktion. Das gemessene BM-Verhalten kann demnach nicht allein durch ein lineares Filter beschrieben werden, sondern erfordert möglicherweise die Berücksichtigung der Nichtlinearität des auditorischen Systems.

Rath, M.

• Effects of auditory feedback on manual control in a balancing task [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Rath and R. Schleicher
[A]

Auditory perception of information about objects and processes in our surroundings from sounds they emit has been recognised as an important aspect in psychoacoustic research. E.g., one may ask if certain types of ecological information are more often or particularly well perceived auditorilly as compared to vision or other senses.

The ''Ballancer'' is an experimental audio-visual interface based on the metaphor of balancing a (virtual) rolling ball on a tiltable track. Its technical core consists of an accelerator/orientation sensor connected to the handheld control track and a physical model of the movement of a rolling ball and emerging acoustic vibration.

While many studies on ecological auditory perception deal with discrete sound- and information-events (such as most notification or warning sounds), the current work aims at the possible continuous, seamless convection of information. Focus is hereby on the hypothesis that in the chosen specific yet familiar situation (of balancing a moving object), perception and sensory-motor processing of velocity information may significantly improve in a natural way through sonic feedback, even under very good visual display of the scenario. Experiments of a target-reaching task at different types of auditory feedback show consequences on and improvements of gestural control by test subjects.

Rathsam, J.

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

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

Ratschko, D.

• Schallpegelmessgeräte im gesetzlich geregelten Bereich [DAGA 2005 (München)]
  D. Ratschko
[A]

Für viele akustische Messungen werden geeichte Schallpegelmessgeräte verlangt. Die Eichfähigkeit dieser Messgeräten wird durch die Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig (PTB) festgestellt. Gerade sind die Schallpegelmessgerätenormen DIN EN 61672-1 und DIN EN 61672-2 erschienen. Der erste Teil regelt die allgemeinen Anforderungen und der zweite Teil regelt die Durchführung von Baumusterprüfungen. Die neue europäische Messgeräterichtlinie (MID) soll das gesetzliche Messwesen in Europa regeln. Schallpegelmessgeräte gehören allerdings nicht zu den aufgeführten Messgeräten der MID. In Zukunft orientiert sich die PTB aber bei der Zulassung von Schallpegelmessgeräten an den Konformitätsbewertungsverfahren der MID. In dem Vortrag soll in Bezug auf Schallpegelmessgeräte eine Übersicht über Forderungen der Eichordnung, der Anlage 21 zur Eichordnung sowie verschiedene Neuerungen gegeben werden. Darüber hinaus soll erläutert werden, wie die Eichfähigkeit von Schallpegelmessgeräten von der PTB festgestellt wird.

• Bauartzulassungen von Schallpegelmessgeräten entsprechend der Normen DIN EN 61672 Teil 1 und Teil 2 [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  D. Ratschko
[A]

Die Eichfähigkeit von Schallpegelmessgeräten wird seit kurzem mit Hilfe der Schallpegelmessgerätenormen DIN EN 61672 Teil 1und Teil 2 festgestellt. Der Teil 1 regelt die Anforderungen an Schallpegelmessgeräte und der zweite Teil regelt die Baumusterprüfungen. Die Pegelhäufigkeitsverteilung und der Taktmaximalpegel werden entsprechend der nationalen Norm DIN 45657 überprüft. Grundlage für die Feststellung der Eichfähigkeit von Schallpegelmessgeräten sind das Eichgesetz und die Eichordnung. Erst wenn alle Forderungen aus dem Eichgesetz, der Eichordnung und den zuvor genannten Normen erfüllt sind, kann die Eichfähigkeit eines Schallpegelmessgerätes festgestellt werden.

• Die Berücksichtigung von Messunsicherheit und Toleranzen bei Konformitätsaussagen nach akustischen Normen [DAGA 2008 (Dresden)]
  T. Fedtke and D. Ratschko
[A]

Im Jahre 2003 wurde durch das Technische Komitee ISO/TC 43 ''Acoustics'' beschlossen, dass in seinen Bereich fallende Normen geeignete Informationen und Anleitungen zur Ermittlung der Messunsicherheit enthalten sollen. Damit wurde der Anforderung aus der Norm ISO/IEC 17025 zur Kompetenz von Laboratorien entsprochen, dass alle Prüf- und Kalibrierlaboratorien in der Lage sein müssen, die Unsicherheit ihrer Messergebnisse abzuschätzen. Grundsätzlich soll der ''Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement'' (GUM) für die Messunsicherheitsbetrachtungen herangezogen werden. Dieses Prinzip wurde auch in die einschlägigen Normen des Technischen Komitees IEC/TC 29 ''Electroacoustics'' übernommen. Weiterhin enthalten die aktuellen Akustik-Normen Angaben über höchstzulässige Messunsicherheiten, die für den Nachweis der Konformität mit der jeweiligen Norm von den Kalibrier- und Prüflaboratorien eingehalten werden müssen.

Bei Konformitätsaussagen entsteht damit ein kompliziertes Zusammenspiel von höchstzulässiger und tatsächlicher Messunsicherheit des Messprozesses mit den Toleranzen (Grenzabweichungen) für die zu testenden Eigenschaften eines Prüflings. Verschiedene Betrachtungsweisen können hier leicht zu Missverständnissen und Inkonsistenzen führen, insbesondere wenn eine solche Aussage in mehrstufigen Prüfverfahren, wie z.B. Baumusterprüfung und anschließender periodischer Test, verwendet wird, bei denen sich die tatsächlichen Messunsicherheiten unterscheiden.

Die Problematik wird an Beispielen aufgezeigt, und die Vor- und Nachteile verschiedener Herangehensweisen werden erläutert.

Rau, C.

• Realisierung eines Hörspielkomplexes [DAGA 2008 (Dresden)]
  C. Rau and H. Lamparter
[A]

Beim DeutschlandRadio in Berlin wurde im Frühjahr 2007 nach mehrjähriger Planungs- und Bauzeit ein neues Hörspielstudio fertiggestellt und in Betrieb genommen. Vorgaben an die Planer waren sowohl verbesserte Spiel- und Aufnahmemöglichkeiten für die Hörspielproduktion, als auch die Integration der neuen Ü-Wagen-Garage in den Neubau. Durch diese Vorgaben mussten Möglichkeiten gefunden werden, wie die notwendigen akustischen Anforderungen trotz der ungünstigen räumlichen Gegebenheiten realisiert werden konnten.

In diesem Beitrag wird ein Überblick über das akustische Planungskonzept gegeben, sowie raum- und bauakustisch interessante Details näher erläutert.

Raubold, I.

• Beurteilung und Katalogisierung von Störgeräuschen bei Verbrennungsmotoren [DAGA 2002 (Bochum)]
  I. Raubold and K. Genuit
[A]

Störgeräuschen von Verbrennungsmotoren kommt eine hohe Bedeutung zu, da sie unter Wettbewerbsgesichtspunkten eine entscheidende Rolle spielen und im Allgemeinen mit unzureichender Produktqualität gleichgesetzt werden. Insbesondere beim Einsatz von Verbrennungsmotoren in der Automobil- und Zulieferindustrie zeigt sich, dass eine Reduzierung des Schalldruckpegels nicht hinreichend ist, um die geforderte Geräuschqualität zu erzielen. Während einer Datenakquisitionsphase wurden Geräuschbeispiele, die typische Störgeräuschmuster enthalten, gesammelt. In einer ersten Systematisierung gelang eine Unterteilung dieser Beispiele in 51 Störgeräuschmuster. Dabei konnte für jedes Muster ein Referenzgeräusch mit stark ausgeprägtem Störmuster bestimmt werden, das von der Firma Synotec Psychoinformatik GmbH für Hörversuche genutzt wurde. Die Geräuschbeispiele wurden mit Hilfe von physikalisch-technischen Analysen untersucht. Bei der Durchführung der Analysen kamen sowohl Verfahren zur reinen Bestimmung physikalischer Eigenschaften als auch Verfahren zur Berechnung psychoakustischer Parameter zum Einsatz. Es wurden die Analysen ermittelt, welche die speziellen Charakteristika des jeweiligen Störgeräuschmusters am besten herausstellten. Anhand der Ergebnisse der Hörversuche und der physikalisch-technischen Analysen gelang in guter Übereinstimmung eine eindeutige Einteilung der Störgeräuschmuster in insgesamt 18 Gruppen. In diesen Clustern wurden jeweils Störgeräusche mit ähnlichen Eigenschaften zusammengefasst. Die Firma FORWISS entwickelte eine Software für eine multimediale Geräuschdatenbank, die Ergebnisse aus dem Forschungsvorhaben enthält. Außerdem wird es dem Benutzer ermöglicht, ein beliebiges externes Störgeräusch in die Datenbank einzubinden und einem Geräuschmuster zuzuordnen. Die Ergebnisse dieses Beitrages wurden im Rahmen des FVV-Forschungsvorhaben Nr. 720 mit der Unterstützung des BMWi/AiF (AiF-Nr. 11963) ermittelt.

Raum, K.

• 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.

• Anisotropy, age and gender dependence of cortical bone revealed by quantitative scanning acoustic microscopy [DAGA 2003 (Aachen)]
  K. Raum, L. Smitmans and J. Brandt
[A]

High resolution scanning acoustic microscopy (SAM) allows to investigate cortical bone at the scale of this basic building unit, the mineralized collagen fibril. The acoustic impedance, which is derived from the part of the wave reflected at the sample surface, has been demonstrated to be a valuable parameter for the investigation of mechanical functionality of biological and other materials. However, for a reliable impedance estimation at the microscopic scale other contrast influences, e.g. resulting from the surface topography, need to be separated. With the Multi Layer Analysis method it is possible to measure the two-dimensional surface topography and a topographically corrected map of the reflected amplitude at 900 MHz with a spatial resolution of approximately 1 m. The MLA technique was used to examine the anisotropy, age and gender dependence of lamellar osteon ensembles of human cortical bone, obtained from 17 male and 9 female human cadaver femora at a microscopic scale. The samples were embedded in polymethylmethacrylate (PMMA) and cut in several directions with respect to the long axis of the femur. For each cut six measurements were made under standardized conditions. The mean impedance of 998 MLA's was 3.38 Mrayl (std. 0.37 Mrayl), which is significantly lower than published low frequency values. The angular dependence of impedance exhibited a similar behavior as derived for the Young's modulus from an alternating lamellae model. Statistical analysis of age- and gender specific subgroups showed a general increase of impedance with age.

Rausch, A.

• 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.

Rausch, J.

• Beurteilung von Betätigungsgeräuschen im PKW mit dem Semantischen Differenzial und in einem Präferenzpaarvergleich [DAGA 2008 (Dresden)]
  S. Buss, J. Rausch, T. Beitz and R. Weber
[A]

Die akustische Rückmeldung über eine erfolgreich oder nicht erfolgreich durchgeführte Mensch-Maschine-Interaktion in einem Fahrzeug spielt eine wichtige Rolle für die Orientierung des Fahrers. Zu diesen akustischen Rückmeldungen zählen auch die sogenannten Betätigungsgeräusche. Diese lassen sich zum Einen auf einer Dimension angenehm-unangenehm beurteilen. Zum Anderen lässt ihre Analyse durch das Gehör Rückschlüsse auf die initiierte Aktion und ihren Verlauf zu. Für die Analyse der verschiedenen Wahrnehmungsdimensionen von Zentralverriegelungsgeräuschen wird ein semantisches Differenzial eingesetzt und die Ergebnisse werden mit den Resultaten eines Paarvergleichstests zur Präferenz der Geräusche verglichen. Die Verriegelungsgeräusche sind mit einem Kunstkopf aufgenommen worden und sie werden den Versuchspersonen im Originalpegel über Kopfhörer in einer geräuschgedämmtem Kabine dargeboten. Die Tests werden für jede Versuchsperson an zwei verschiedenen Terminen durchgeführt, wobei die eine Hälfte der Versuchspersonen mit dem Präferenztest beginnt und die andere mit dem semantischen Differenzial. Im Vortrag werden die Faktoren des semantischen Differenzials vorgestellt zusammen mit den Ergebnissen des Paarvergleichstests, der unter anderem mit der BTL-Methode ausgewertet wurde.

Rausch, 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.

Rautenberg, J.

• A Space Optimization Method for Time-Reversal Super-Focusing [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J. Rautenberg, D. Olszewski and B. Henning
[A]

The appliance of time-reversal acoustics to classical transducer design, medical, technical or audible range applications brings forward new ideas whenever we need both, focusing acoustical energy in time and space. Unfortunately, the spatiotemporal focusing is limited through the amount of transducer elements as well as the ergodicity and randomness of the cavity. This paper will present a novel but simple method to increase the narrowness of the refocused spot by breaking up randomness for the benefit of ergodicity in a predetermined cavity. Based on the simulated annealing technique, a multi-objective optimization algorithm, the positions of circular reflectors inside the cavity are recombined in analogy to the molecules of a molten bath. The rearrangement follows a certain cost function according to the uniqueness of pulse responses from one transducer to different focal spots of interest and the temperature of the smelter. The molecules or reflectors solidify with decreasing temperature so that the result should be a well-regulated system in terms of the preset objectives. Simulations and the appropriate experiments have shown that there is an improvement in both temporal and spatial focusing. The temporal compression in the considered example is more than three times better in comparison to random media. This article will present the principle of the optimization method as well as the results of asserted time-reversal experiments. With this the door is open for further developments in the above-mentioned application areas.

• Charakterisierung einzelner Ultraschallwandler für den Aufbau eines mehrelementigen parametrischen Lautsprechers [DAGA 2005 (München)]
  J. Rautenberg and B. Henning
[A]

In den bekannten grundlegenden Ausführungen zur Erzeugung hörbaren Schalls durch Eigendemodulation amplitudenmodulierten Leistungsultraschalls (siehe u.a. Westervelt, Berktay) wird von zwei räumlich übereinan-der liegenden Wellen unterschiedlicher Frequenz im nichtlinearen Medium ausgegangen, so dass neben ihren Harmonischen auch Summen- und Differenzfrequenzen entstehen. Die perfekte räumliche Ueberdeckung der Wellen im Freifeld kann mit herkömmlichen Schallwandlern allerdings nur unzulänglich erreicht werden. Trotzdem sind in der Vergangenheit einige so genannte parametrische Lautsprecher entwickelt worden. Um annähernd die erwähnten Voraussetzungen zu gewährleisten, sind gängige Systeme mit einem Durchmesser von ca. 30 cm relativ groß. Dies soll auch dem angestrebten Sekundärschalldruck Rechnung tragen, der linear mit der effektiv abstrahlenden Fläche wächst. Zum Aufbau dieser großen Flächen werden teilweise viele kleine Ultraschallwandler zu einem Array zusammengesetzt. Der hohe Preis einzelner Wandler aber auch die notwendige Sortierung beispielsweise bezüglich ihrer Mittenfrequenz macht den Aufbau solcher Systeme aufwändig. Erst am vollständig aufgebauten Array werden schließlich Frequenzgang und Richtcharakteristik des Sekundärschalls ermittelt. Im Sinne kürzerer Entwicklungszeiten und -kosten wäre es wünschenswert, bereits vor dem Aufbau des Arrays allein durch Untersuchung des einzelnen Ultraschallwandlers eine Prognose über die zu erwartenden Eigenschaften des Gesamtsystems vornehmen zu können. In diesem Beitrag wird ein Versuchsaufbau vorgestellt, der unter strenger Beachtung der anfangs erwähnten Voraussetzungen die parametrische Schallerzeugung mit nur einem Ultraschallwandler kleiner Baugröße erlaubt. Die Frequenzgänge des Sekundärschalls von Einzelelement und Array werden bei entsprechender Distanz gegenüber-gestellt. Vorzüge des neuen Messaufbaus, beispielsweise die Möglichkeit zur Variation von Druck, Temperatur oder Luftfeuchtigkeit, um atmosphärische Einflüsse auf die parametrische Schallerzeugung zu untersuchen, werden skizziert.

• 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.

• Sensorelektronik zur Bestimmung von Reflexionen sensoroberflächennaher Schichten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  T. Vössing, J. Rautenberg and B. Henning
[A]

In der Ultraschallmesstechnik ist der Einsatz des Impuls-Echoverfahrens verbreitet. Wird nur ein Ultraschallwandler eingesetzt, benötigt man für das sequentielle Senden und Empfangen einen Sende-/Empfangsumschalter. Häufig werden aber nicht nur Impulse gesendet, sondern auch sogenannte Bursts, die aus mehreren Wellenzügen bestehen. Die während des Sendebetriebs empfangenen Ultraschallwellen, die z. B. durch Reflexionen von nahe gelegenen Hindernissen entstehen, können bei diesen umschaltenden Systemen nicht ausgewertet werden. In diesem Beitrag wird eine Sensor-Interface-Elektronik vorgestellt, die das gleichzeitige Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen mit nur einem Ultraschallwandler erlaubt. Die dazu erforderliche Trennung von Sende- und Empfangssignal wird durch einen Richtkoppler ermöglicht, der mit vergleichsweise geringem technischem Aufwand aus Breitbandübertragern aufgebaut ist. Eine geeignete Dimensionierung für die verkoppelten Übertrager wurde durch die Analyse der zugehörigen Streumatrix dieses Aufbaus gefunden. Die Arbeitsweise sowie die Bedeutung der Anpassung der Tore des Richtkopplers wird anhand der Ankopplung verschiedener Medien an den Wandler erläutert. Die angekoppelte akustische Last beeinflusst dabei auch die elektrischen Eigenschaften des Sensors. Durch den Einsatz dieser Sensorelektronik wird es möglich, Reflexionen in unmittelbarer Nähe der Sensoroberfläche aufzunehmen, ohne dass z. B. Vorlaufkörper eingesetzt werden müssen. Möglichkeiten zur selbsttätigen Abstimmung der Sensorelektronik auf den angeschlossenen Ultraschallwandler bzw. dessen Parameteränderungen werden diskutiert.

Rauter, S.

• 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.

Ravachol, M.

• Low boom airplane design process at Dassault Aviation
  Z. Johan, M.-J. Manfredi, N. Héron and M. Ravachol
[A]

Dassault Aviation as civil aircraft manufacturer studies the feasibility of a supersonic business jet and tries to federate in an Integrated Project (HISAC call2) the European competencies to answer to the problems of noise, emissions and sonic boom. One of the methodologies used to predict this last constraint consists of using CFD results as inputs for a propagation code based on a ray-tracing algorithm. This method was used in a 5th PCRD project (SOBER) and is part of a design toolbox dedicated to the evaluation and/or to the optimization of supersonic aircraft. For the low boom design process, sonic boom wave forms are given as input criteria of an optimisation loop. We will present during this meeting some results obtained using this approach: sonic boom levels are predicted as a function of aircraft shapes, flight conditions or manoeuvers. The inverse problem will also be looked at. This presentation will also highlight some numerical difficulties as the pertinence of sonic boom evaluations depends strongly on what is extracted from the flow computation. CFD results have to be assessed according to the numerical scheme or mesh refinement. Trade-offs have to be made when it comes to extracting a pressure distribution from the CFD results: One would want to extract the pressure as close to the airplane as possible since this is the zone where the CFD results have undergone the lesser numerical diffusion. Unfortunately, the equations solved for the propagation are not correct in the vicinity of the aircraft.

Reboul, E.

• Acoustical energy diffracted around a building [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  E. Reboul, J. Perret-Liaudet and A. Le Bot
[A]

Acoustical diffraction is a current phenomena which occurs when sound waves hit obstacles: this phenomenon brings acoustical energy into shadow areas that are prevented from direct incidence. It has been widely studied, in particular by means of the Geometrical Theory of Diffraction (GTD) developped by Keller. This theory extends geometrical acoustics to diffraction phenomena and proposes frequency-domain formulations for diffracted rays, asymptotically valid at high frequencies. This paper concerns the study of diffraction by means of an original method based on energy considerations. This method relies on the equation of the energy radiative transfer, and is well-suited for high frequency applications. This method has given rise to the development of a specific software called CeReS. In the proposed approach, diffraction phenomena is treated by introducing diffraction sources whose amplitudes are calculated by applying the power balance between all acoustical sources. It appears to be particularly well-suited for multiple diffraction case as all orders of diffraction are simultaneously taken into account. The method is applied in the case of diffraction around a building near a road. In this context, diffraction is a major phenomena responsible for noise in the backyard of the building. Results obtained with the method are compared to reference one: enough good agreement on sound pressure level is observed all around the building.

Reckhardt, C.

• Experimente zur Wahrnehmung von Vibrationen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Bellmann, V. Mellert, C. Reckhardt and H. Remmers
[A]

Der Mensch ist vielfältigen Ganzkörpervibrationen ausgesetzt, die unterschiedlichen Immissionstypen angehören können (Verkehr und Industrie). In realen Situationen treten nicht nur schmalbandige und sinusförmige Vibrationen auf, sondern auch breitbandige Signale mit zufälligem und stochastischem Charakter. Bestehende Normen, wie z.B. die ISO 2631 1/2 [1997,1989], verwenden ausschließlich sinusförmige Anregungen und beschreiben die Grundlagen der Wahrnehmung von Vibrationen in Gebäuden, wie etwa die Perzeptionsschwellen von Ganzkörpervibrationen in alle Raumrichtungen oder die Langzeitwirkung von Vibrationen auf den Menschen. Existierende Literaturdaten zur Vibrationswahrnehmung, z.B. Perzeptionsschwellen [Parsons & Griffin, JSV88; Meloni, 1991) zeigen erhebliche Unterschiede zu den Standardwerten, es sind aber auch starke Abweichungen untereinander zu erkennen, die zum Teil auf die Verwendung von unterschiedlichen Meßmethoden zurückgeführt werden [Griffin, 1991]. Außerdem existieren keine oder nur lückenhafte Angaben in der Literatur zu grundlegenden Fragen der Vibrationswahrnehmung, wie z.B. die Frage nach den JNDs (Just Noticeable Differences) in der Frequenz oder in der Amplitude. Aus diesen Gründen beschäftigt sich diese Untersuchung mit grundlegenden Experimenten zur Vibrationswahrnehmung mit sinusförmigen Signalen. Als Meßmethoden werden Verfahren aus der Psychoakustik verwendet. Es werden die Perzeptionsschwellen für sitzende Probanden in alle drei Raumrichtung im Frequenzbereich von 12,5 bis 80 Hz gemessen, sowie die JNDs in der Amplituden und in der Frequenz bestimmt. Im weiteren werden die Kurven gleicher Vibrationsempfindung [z.B. Griffin, JASA76, Howarth & Griffin, JASA88] (vergleichbar mit Isophone) im selben Frequenzbereich ''psychovibratorisch'' gemessen.

Recuero, M.

• Comparison between several railway noise prediction models and measurements. Case study: Italian railways [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Ausejo Prieto, M. Recuero, P. Fausti and G. Quiqueto
[A]

Comparison between several railway noise prediction models and analysis of the results obtained by means of different simulation software

Redmann, D.

• Analytische Strukturmodellierung bei der Berechnung des Schalldurchgangs in einem Sandwichverbund mittels der SEA-Methode [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  D. Redmann and A. Peiffer
[A]

Sandwichstrukturen gewinnen aufgrund ihres niedrigen spezifischen Gewichts bezogen auf die Biegesteifigkeit des Materials immer mehr an Bedeutung im Bereich der Luft- und Raumfahrtanwendungen. Für eine akustische Bewertung dieser Strukturen ist die Berechnung des Schalldämm-Maßes bezogen auf Diffusfeldanregung sehr gut geeignet. Zu diesem Zweck wurde eine Methode zur Bestimmung der Eigenmoden einer einfach eingespannten, dreischichtigen, anisotropen und unsymmetrischen Struktur entwickelt. Das Verfahren basiert auf der Auswertung der Energiebilanz nach dem Hamilton-Prinzip und enthält lediglich analytische Ausdrücke zur Beschreibung des Systems. Dies ermöglicht eine schnelle Bestimmung der Eigenmodfrequenzen frei von numerischen Ungenauigkeiten. Die vorgestellte Methode gestattet es weiterhin, in Abhängigkeit der Frequenz den modalen Abstrahlgrad der Struktur zu ermitteln, so dass diese Methode auch für die Bestimmung des Transmission Loss eingesetzt werden kann. Das Verfahren stellt dabei alle relevanten Parameter, wie Abstrahlgrad, Wellenzahl und Modendichte, für SEA-Berechnungen zur Verfügung. Die Methode wurde anhand von FEM-Berechnungen verifiziert und lieferte sehr gute Übereinstimmung mit experimentellen Messwerten.

• Akustische Eigenschaften von Flugzeugstrukturen bei Anregung durch eine turbulente Grenzschicht [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  D. Redmann and A. Peiffer
[A]

Die voranschreitende Entwicklung in der Luft- und Raumfahrt mit einerseits höheren Reisegeschwindigkeiten und andererseits effizienteren und gleichzeitig leiseren Triebwerken führt dazu, dass sich die turbulente Grenzschicht bei modernen Flugzeugen zu einer der dominierenden Schallquellen etablierte. Für die Voraussage der akustischen Eigenschaften einer Struktur kann somit das Schalldämm-Maß bezogen auf die turbulente Grenzschichtanregung als geeignetes Kriterium angesehen werden. Das neue Verfahren kombiniert dabei die Vorteile einer analytischen Beschreibung der Bewegungsgleichung für die Struktur mit der Kopplung an verschiedene statistische Anregungsformen (Diffusfeld, turbulente Grenzschicht). Die Verknüpfung wird anhand einer ''joint acceptanel'' Funktion des spektralen Modells eines Druckfeldes realisiert. Mit dieser Methode ist es möglich, unterschiedliche Turbulenzmodelle in die Bestimmung des Transmission Loss zu integrieren und die Ergebnisse miteinander zu vergleichen. Zur Validierung wurde das Verfahren mit AutoSEA-Berechnungen und experimentellen Resultaten verglichen und zeigte dabei eine sehr gute Übereinstimmung.

Reents, P.

• Bedeutung kurzer Nachhallzeiten bei tiefen Frequenzen für die raumakustische Qualität in Unterrichtsräumen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  E. Mommertz, P. Reents and G. Graber
[A]

Die Bedeutung der Nachhallzeit bei tiefen Frequenzen auf die Sprachverständlichkeit wird derzeit kontrovers diskutiert. Da hierzu neue wissenschaftlich fundierte Erkenntnisse nicht vorliegen, wurde in der Neufassung der DIN 18041 ''Hörsamkeit in kleinen bis mittelgroßen Räumen'', 05.2004 darauf verzichtet, Anforderungen an die Nachhallzeit unterhalb von 100 Hz aufzunehmen. Um Aussagen über die Erfordernis spezieller tieffrequenter Absorber in Unterrichtsräumen zu erhalten, wurden systematische Hörversuche im Labor mit Hilfe gemessener und simulierter binauraler Raumimpulsantworten durchgeführt. In diesem Beitrag wird über die Vorgehensweise und Ergebnisse der Untersuchungen berichtet.

Regel-Brietzmann, P.

• Spoken Dialog Access to Web Content in the Car [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  S. Schachtl, M. Gehrke, M. Schuster, H.-U. Block, A. Berton and P. Regel-Brietzmann
[A]

Der Vortrag skizziert Verfahren zur Bereitstellung von Internet-Inhalten im Kfz über einen natürlichsprachlichen Dialog. Neben einem Sprachzugang zu Webservices wird die automatische Generierung von Sprachapplikationen aus Internet-Inhalten und ihre Verteilung über digitalen Rundfunk dargestellt.

Rehn, H.-W.

• Lokalisation von Bremsgeräuschen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  N. Madhu, R. Martin, H.-W. Rehn and A. Fischer
[A]

Die Lokalisation von Bremsenquietschen ist eine anspruchsvolle Aufgabenstellung. Standardalgorithmen zur Quellenlokalisation (GCC usw.) scheitern hier aufgrund der schmalen Bandbreite des Bremsenquietschens und der komplizierten akustischen Umgebung unterhalb eines Fahrzeugs. Diese Arbeit präsentiert einen Ansatz zur Lösung dieses Problems mit Hilfe von Mikrofon-Arrays, die an den Rand des Unterbodens eines Fahrzeugs montiert worden sind. Lokalisiert wird mit einer gewichteten ``steered-response-power'' (SRP) Kostenfunktion in einem zweidimensionalen Suchfeld. Der Aufbau enthält vier Arrays mit insgesamt 31 Eingangskanälen. Jedes der linearen Arrays besteht aus in logarithmischen Abstand angeordneten Mikrofonen um das breite Spektrum möglicher Quietsch-Frequenzen zu berücksichtigen. Der Algorithmus geht in zwei Schritten vor: als erstes werden die aktiven Frequenzbänder durch eine Schätzung des Schmalbandrauschens ermittelt. Im Anschluss wird das Bremsgeräusch mit einer über Kohärenz und SNR berechneten, gewichteten Kostenfunktion der/den aktiven Bremse/n zugeordnet. Das Verfahren wurde bei Messungen an einem fahrenden Automobil erfolgreich eingesetzt.

Reibold, R.

• Methoden zur Rekonstruktion von Ultraschallfeldern aus räumlich gemittelten Messwerten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  T. Boutkedjirt and R. Reibold
[A]

In der Ultraschall-Messtechnik - speziell auf dem Gebiet der medizinischen Diagnostik - werden heutzutage Frequenzen bis etwa 50 MHz verwendet. Diese hohen Frequenzen machen die Entwicklung von Sensoren mit der erforderlichen hohen Zeit- und Ortsauflösung erforderlich, damit eine zuverlässige Messung der Ultraschallfelder möglich ist. In diesem Zusammenhang sind neuere faseroptische und interferometrische Messverfahren zu erwähnen, die allerdings auf wenige, technisch gut ausgestattete Laboratorien beschränkt bleiben. Herkömmliche piezoelektrische Hydrophone genügen hingegen in dem erwähnten Frequenzbereich bei weitem nicht den Anforderungen an einen ''Punktempfänger''. Es ist daher naheliegend, Methoden zu entwickeln, mit denen räumlich gemittelte Messwerte von Hydrophonen entfaltet werden können. Ausgehend von einem raum- und zeitinvarianten, linearen Modell für das Messsystem wird gezeigt, dass mit Hilfe sogenannter Rekonstruktionsfilter der Mittelungseffekt von Hydrophonen numerisch invertiert werden kann. Die Rekonstruktionstechnik basiert auf dem Abtasten des Schallfeldes mit kleineren Schrittweiten als die Empfängergröße und der anschließenden Entfaltung der Übertragungsfunktion des Hydrophons vom Messsignal bei gleichzeitiger Unterdrückung des Systemrauschens. Für die Simulationen wird das Schallfeld eines Kolbenstrahlers zugrunde gelegt und mit einem idealisierten Empfänger abgetastet. Für die Rekonstruktion werden drei verschiedene Methoden getestet. 1) Die Wienersche Methode liefert die beste Approximation des zu rekonstruierenden Feldes im Sinne der minimalen mittleren Fehlerquadrate. 2) Die Leistungsspektrum-Ausgleichsmethode beruht auf dem Ausgleich zwischen den räumlichen spektralen Leistungsdichten des zu rekonstruierenden Feldes und seinem Schätzwert. 3) Bei der Maximum-a-posteriori- Methode wird die maximale a-posteriori Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion für das rekonstruierte Feld gesucht. Die Ergebnisse der Simulation werden experimentell überprüft und mit geeigneten Referenzmessungen verglichen.

Reichart, U.

• Evaluation von Reaktionen auf Sound und Vibration - eine Untersuchung bezogen auf Comfort in Helicoptern [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  B. Schulte-Fortkamp and U. Reichart
[A]

Wenn die Bewertung von Sound und Vibration bezogen auf Comfort untersucht wird, so müssen verschiedene Dimensionen betrachtet werden, die diesen Prozess der Bewertung strukturieren. Da die subjektiven Urteile durch verschiedene Parameter beeinflusst werden, integrieren die Methoden zur Evaluation physikalische, psycho- und sozio-akustische sowie psychologische Aspekte im Kontext transdisziplinärer Analyse. 132 Versuchspersonen haben Flugsituationen in Helicoptern beurteilt, 25 von ihnen während realer Flüge, 107 in sogenannten mock ups. Das Ziel dieser Untersuchung war, einen Comfort Index bezogen auf die Flugsituationen in Helicoptern zu bestimmen. Evaluationsprozess und Ergebnisse werden vorgestellt. Die Arbeit wurde unterstützt durch das BRITE EURAM Project BE97-4056 ''IDEA PACI'' sowie durch das Institut für Technische Akustik der TU-Berlin.

• Reaktionen auf Geräusche und Vibrationen [DAGA 2002 (Bochum)]
  U. Reichart and B. Schulte-Fortkamp
[A]

In einem Projekt das sich mit Komfort in Kabinen von Luftfahrzeugen befasst, hatten Versuchspersonen die Aufgabe, Geräusche und Vibrationen in Flugzeugen und Helikoptern zu beurteilen. Im hier betrachteten Fall geschah dies sowohl in Helikoptern als auch in sog. Mockups. Die statistischen Auswertung zeigt , dass Unterschiede in den Bewertungen bestehen, deren Ursache nicht nur in den physikalischen Größen (Geräusch- und Vibrationspegeln) zu suchen sind. Deshalb wurde nach weiteren Einflussgrößen gesucht, die als Moderatoren für die Bewertung von Geräuschen und Vibrationen in Helikoptern wirken können. Neben Temperatur und Luftfeuchtigkeitsdaten, die sich in den Urteilen der Versuchspersonen niederschlagen, wurde besonderer Augenmerk auf die optischen Eindrücke gelegt die auf die Versuchpersonen während des Fluges wirkten.

Reichenberger, J.

• 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.

Reichl, C.

• 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.

• Eindimensionale Modellierung der Schallausbreitung in Kanalsystemen basierend auf dreidimensionaler Schallfeldsimulation [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  C. Reichl, M. Haigis and H. Lang
[A]

Schallausbreitung in Kanalsystemen ist eine in der Klimatechnik permanent auftretende Herausforderung. Lüftungsventilatoren, Generatoren und Klimaaggregate sind einerseits selbst Schallquelle, andererseits regen sie die angeschlossene Struktur zu Vibrationen an. Die Arbeit fokussiert auf der Schallausbreitung der Schallfelder von Aggregaten und den induzierten Schwingungen der Luftsäule - Vibrationen der Kanalwände werden vorerst nicht betrachtet.

Für die Auslegung von Kanalsystemen z.B. in Gebäuden oder Reisezugwaggons ist die Akustik jedoch keinesfalls der alleine maßgebliche Parameter. Vielmehr ist ein gesamtheitlicher Ansatz zu verfolgen, der Druckverlust, auftretende Strömungsgeschwindigkeiten im Innenraum, Gewicht und Stabilität mitberücksichtigt. Neben der Ausbreitung der Schallquellen von Klimaaggregaten kommen außerdem noch (durch das Strömungsfeld induzierte) aeroakustische Quellen hinzu. Auch die Ausbreitung der Schallfelder über die Kanalsysteme in den Innenraum ist relevant.

Ziel ist daher im Kanal eine eindimensionale Beschreibung der Schallfelder (ebene Wellen, state space modelling), da in diesem Fall die Berechnung der am Beobachter eintreffenden Schallleistungspegel bzw. -spektren extrem rasch erfolgen kann. Die akustische Methode kann daher in einen modernen Optimieralgorithmus zusammen mit den anderen Bestimmungsgrößen integriert werden.

Während das Verhalten der Schallfelder in einfachen Geometrien analytisch bekannt ist, sind die Effekte komplizierterer Geometrien nur messtechnisch oder mittels dreidimensionaler akustischer Simulation (BEM, FEM) zugänglich. Ähnlich ist die Situation bei der Realisierung von schalldämpfenden Belägen gelagert - hier ist für die dreidimensionale numerische Simulation ein aufwendiger frequenzabhängiger Parametersatz erforderlich.

Die Arbeit gibt einen Überblick über die laufenden Arbeiten zur Integration und Modellierung gängiger Kanalkomponenten in einem eindimensionalen Solver. Die Möglichkeiten der mit Druckverlustoptimierung und Geschwindigkeitslimitierung gekoppelten Kanalauslegung werden anhand einfacher Modellsysteme demonstriert.

• Experimental and numerical analysis of the generation of a turbulent flow field in a free stream jet and its correlation to acoustic radiation and wall pressure fluctuations [DAGA 2008 (Dresden)]
  C. Reichl, W. Tilser, M. Böck, H. Lang, K. Haindl, F. Reining and M. Opitz
[A]

A turbulent circular free stream jet is generated using an axial symmetric fan driven by a brushless actuator with variable frequency leading to typical core-velocities of around 10 m/s (Re = 99000). The flow is propagated through a pipe system significantly damping the noise from the fan. Turbulence is generated using different sets of turbulence generators in the pipe consisting of meshes, rods, cubes and spikes. The turbulent flow field downstream of the pipe outlet is measured using two-axis hot wire anemometry with a temporal resolution of a minimum of 48 kHz. The CTA probe is positioned using an automated three-axis traversing system. Microphones located at freely adjustable positions are used to capture the acoustic radiation and the wall pressure fluctuations. CFD calculations are performed for the different turbulence generators and compared to the acoustic and CTA signals. An important aspect of the work is the simultaneous recording of both the CTA- and the acoustic signals in the experimental and numerical approach. This allows for the calculation of correlation patterns between turbulence and the acoustic signals. The generation of free stream turbulence in a controlled way and its correlation to downstream pressure fluctuations is the primary aim of the work.

Reichl, H.

• 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.

Reichling, S.

• 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.

Reifinger, S.

• 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.

Reimann, H.-P.

• Ultraschallintensitätsmessung an Sonographiegeräten mithilfe eines kalibrierten thermoakustischen Sensors [DAGA 2005 (München)]
  V. Wilkens and H.-P. Reimann
[A]

Die Messung der Schallabgabe von diagnostischen Ultraschallgeräten ist im Hinblick auf die Patientensicherheit von großer Bedeutung. Die Bestimmung der örtlichen, zeitlich gemittelten Ultraschallintensität durch Hydrophonmessungen erfordert insbesondere bei den kombinierten Bildgebungsmodi moderner Sonographiegeräte mit sehr komplizierten Impulssendefolgen einen hohen technischen Aufwand. Um alle zur Gesamtintensität am Messort beitragenden Ultraschallwellen zu erfassen, müssen komplizierte Synchronisationsmethoden verwendet werden und es ist ein genauer Einblick in die Einzelheiten der Arbeitsweise des individuellen Sonographiegerätes notwendig, der üblicherweise nur dem Hersteller möglich ist.

Thermoakustische Sensoren stellen hier eine deutlich weniger aufwändige Alternative zur Intensitätsbestimmung dar. Aufgrund des thermischen Messprinzips entfällt hier die Notwendigkeit der Synchronisation auf einzelne Impulse und Impulsfolgen, da die Sensoren inhärent eine zeitliche Mittelung über alle einfallenden Schallereignisse durchführen. Um mit dem entwickelten thermoakustische Messverfahren quantitative Intensitätsmessungen an Sonographiegeräten durchführen zu können, wird zunächst eine Kalibrierung in einem speziell entwickelten Substitutionsverfahren durchgeführt. Die Kalibrierung erfolgt im Frequenzbereich von 1 bis 9 MHz, wodurch der wichtigste Bereich der üblicherweise in der Sonographie verwendeten Mittenfrequenzen abgedeckt wird. Die ermittelte Übertragungsfunktion gibt die im Sensor erzeugte Temperaturerhöhung pro einfallender Schallintensität an. Ein auf diese Weise charakterisierter Sensor wird zur Schallintensitätsmessung an einem konventionellen Sonographiegerät eingesetzt. Die Ergebnisse für einfache Impulssendefolgen werden mit denen aus Hydrophonmessungen verglichen und es zeigt sich eine gute Übereinstimmung, wenn der räumliche Mittelungseffekt des verwendeten thermoakustischen Sensors berücksichtigt wird.

Reimes, J.

• 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.

Rein, D.

• Analysis of pass-by noise using Nearfield Acoustic Holography [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  R. Arndt, W. Fliesser, D. Rein and C. Fankhauser
[A]

The Near Field Acoustic holography (NAH) is a method for analyzing noise sources. In acoustic holography the amplitude and the phase of the sound pressure at one plane in the near field of a sound radiating object has to be measured (here: car). This can be realised by scanning the plane at stationary object conditions using one or more microphones (totally: about 800 microphon positions). The method is based upon a two dimensional spatial Fast Fourier transformation of the measured pressure distribution at fixed temporal frequencies. The superposition of the waves in the new plane is done by an inverse two dimensional Fourier transformation and results in a sound pressure distribution in a plane parallel to the measurement plane. Applying this method for a series of parallel planes a three dimensional information of sound pressure and of sound intensity can be achieved. At the conditions of the highest passed by noise the NAH measurements were made at stationary conditions in the Near Field. From this plane the radiated noise will be caclulated at different planes far away from the structure. During these measurements reference microphones were placed close to the different noise sources and another reference microphone is 7,50 meters away at the passed by measurement position. Correlation measurements between the reference points and the measurement points. The result is a distribution of the different noise sources in the different planes and especially at the measurement point of the passed by noise.

Reinartz, D.

• 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.

Reindl, L.

• Grundlagen der Funksensorik und Identifikation mit akustischen OFW-Sensoren [DAGA 2003 (Aachen)]
  L. Reindl
[A]

Durch Oberflächenwellen (OFW)-Bauelemente werden funkauslesbare, passive Identifikations- und Sensorelemente ermöglicht. Sie werden an den Orten montiert, an denen eine Sensorgröße erfasst werden soll, und können ohne materielle Verbindung, wie Kabel oder Lichtwellenleiter, von einem entfernten Abfragegerät erfasst und ausgewertet werden. Als passive Sensoren benötigen sie keine Batterie und sind damit praktisch wartungsfrei. Die Auslesedistanz beträgt bis zu 5 m bei Einhaltung der Funkvorschriften. Derartige Sensoren sind daher ideal geeignet für einen Einsatz in schwierigen Umgebungen, wie Schmutz, Staub, Feuchte, Vakuum, starke elektromagnetische Felder, Strahlung, extreme Temperaturen oder Explosionsgefahr. Sie können an unzugänglichen Stellen platziert werden, wie in geschlossenen Hohlräumen, auf beweglichen oder rotierenden Teilen, hinter Wänden und Fenstern. Von einem Abfragegerät werden Funksignale ausgesandt. Diese werden vom Sensorelement über eine Antenne empfangen und in Oberflächenwellen umgewandelt. In Identifizierungsmarken werden diese Oberflächenwellen von einem unveränderlichen Reflexionsmuster amplituden-, positions- oder phasencodiert. In Funksensoren ändern die physikalischen oder chemischen Kenngrößen, die überwacht werden sollen, die Ausbreitungs- und Reflexionseigenschaften der OFW. Die so codierten akustischen Wellen werden wieder - und das völlig passiv - in Funksignale umgewandelt und vom Auswertegerät empfangen und ausgewertet. Im Vortrag wird vertieft auf des Funktionsprinzip, sowie auf die einzelnen Komponenten eines derartigen Sensorsystems, den OFW-Sensor, die Funkübertragungsstrecke und das Abfragegerät eingegangen.

• Anwendungen von drahtlos abfragbaren akustischen Oberflächenwellensensoren und Identifikationsmarken [DAGA 2003 (Aachen)]
  F. Seifert, A. Pohl, L. Reindl and R. Steindl
[A]

Aufbauend auf den Beitrag von Reindl und Weigel wird über realisierte OFW Sensor- und Identifikationssysteme berichtet. Unter anderem wurden damit die Temperatur der Bremsscheiben von Eisenbahnwaggons, der Abnutzungsgrad der Kolbenringe großer Erdgas-Kompressionspumpen und der Fülldruck in Fahrzeugreifen sowie deren Haftfähigkeit auf trockenen, nassen und schneebedeckten Straßenoberflächen untersucht. Dazu wurden spezielle Signalverarbeitungsverfahren zur drahtlosen Abfrage und Auslese der akustischen Transpondersensoren entwickelt, die als Identifikationsmarken in Form einer OFW Verzögerungsleitung mit Antenne und mehreren versetzten, akustisch reflektierenden Wandlern (IDT) aufgebaut sind. Zur genauen Messung der akustischen Laufzeit zwischen den IDT, welche die Meßgröße enthält, wird die Phase des Hochfrequenzträgers in den IDT Echos ausgewertet. Als Phasenbezugsgröße dient ein Signal, dessen Frequenz mit einem OFW Quarzresonator stabilisiert ist. Es konnte damit eine zeitliche Auflösung von 30 ps erzielt werden. Meßgrößen, die eine Änderung der Temperatur oder Form des OFW-Elementes zur Folge haben, sind einfach durch die Laufzeitänderung zwischen den Reflektoren oder auch des Ausschwingverhaltens eines OFW Resonators erfassbar. Weitere Messgrößen wurden durch elektrische Sensoren zugänglich gemacht, die an die Kontakte eines der reflektierenden IDT angeschlossen sind und die mit ihrer elektrischen Impedanz dessen akustische Reflexion beeinflussen. So können beispielsweise (a) die Abnutzung eines Kolbenringes über die Veränderung einer damit aufgebauten Kapazität, (b) ein Magnetfeld durch einen Sensordraht dessen elektrischer Widerstand von diesem abhängt und (c) mechanischer Druck durch ein Piezoelement, dessen Ausgangsspannung die Kapazität einer an den IDT angeschlossenen Varaktordiode bestimmt, gemessen werden. Sowohl bei OFW-Ident- als auch bei Sensorsystemen sind korrelative Auswerteverfahren zur Verbesserung des Signal-/Rauschverhältnisses bzw. zur Hervorhebung eines bestimmten, durch die aktiven Reflektoren gegebenen Codemusters aus einer Gruppe anderer vorteilhaft. Allerdings bleibt die Erkennung einer ID Marke aus einer Gruppe schwierig, da das Transpondersignal i.a. mit der 4. Potenz der Entfernung (r-4) abnimmt, also ein großes Nah-/Fernverhältnis vorliegt. Eine Verbesserung auf r-2 und die Erweiterung des Einsatzbereiches auf 300 Meter bringt hier ein Übergang auf energieautarke OFW-Sensoren. In solchen Sensoren erzeugt beispielsweise ein von einem Piezogeber ausgelöster Funke den Antwortimpuls am Eingang der OFW ID Laufzeitleitung, Empfang und Auswertung erfolgen mit ähnlichen Verfahren, wie sie für die fernabfragbaren Sensoren entwickelt wurden.

Reinhardt, M.

• Kontrastmittel der nächsten Generation: Spezialisierte Bläschen für spezifische Anwendungen
  V. Uhlendorf, P. Hauff, M. Reinhardt and M. Mäurer
[A]

Ultraschall-Kontrastmittel (USKM) der ersten Generationen waren meist als Echoverstärker für den Blutkreislauf konzipiert. Bei einzelnen dieser USKM wurden später 'spezifische' Eigenschaften entdeckt, wie z.B. bei Levovist der Late-Phase-Effekt in der Leber, der zur Tumordifferenzierung verwendet wird. USKM der Folge-Generation wurden teils gezielt so entwickelt, dass eine unspezifische Aufnahme umhüllter Mikroblasen durch RES-Zellen in normalem Lebergewebe erfolgt und die Abgrenzung dieser Bereiche von Tumorgewebe ohne RES-Zellen ermöglicht. Die Nutzung spezifisch gebundener Mikroblasen basiert auf dem schon früh gefundenen Phänomen der Zerstörung von USKM-Blasen durch einen genügend starken diagnostischen Ultraschallpuls. Eine mögliche Anwendung ist die gezielte Freisetzung verkapselter Wirkstoffe aus beladenen USKM-Bläschen, die sogar unter Sichtkontrolle im Ultraschallbild erfolgen kann. Der Nachweis selbst einzelner Mikroblasen mittels Ultraschall gelingt insbesondere im Farbdopplermodus oder mit der Weiterentwicklung zur 'Sono-Szintigrafie'. Die hohe Empfindlichkeit dieser Methoden erlaubt es, die Blasenhülle mit spezifischen Markern zu versehen, die an ausgewählte Target-Moleküle binden und einzelne Blasen dort verankern, bis sie bei ihrer akustischen Zerstörung lokalisiert werden. Allerdings muss das zu erkennende Zielmolekül auf der Oberfläche der Blutgefässe liegen, da nur extrem kleine Blasen (oder Blasenvorstufen) die Blutgefässe verlassen könnten. Erste Demonstrationen dieser Technik gelangen mit Entzündungsmodellen (p-Selektin, anti-ICAM1-Antikörper), bei der Darstellung der Angiogenese (alphav-Integrin) und von Lymphknoten (MECA-79) im Tiermodell. Wenn eine Abrasterung des Untersuchungsgebiets (Gewebe) möglich ist, erlaubt die Sono-Szintigrafie durch Lokalisierung zerstörter Mikroblasen eine räumliche Auflösung bis etwa 10 Mikrometer, also weit unterhalb der Wellenlänge.

Reinhold, F.

• Raumakustische Sanierung einer Grundschule [DAGA 2002 (Bochum)]
  F. Reinhold
[A]

Kurz nach dem Neubau einer Grundschule gab es Beschwerden durch die Schullei- tung wegen schlechter Raumakustik in allen Unterrichtsräumen, der Sporthalle und einem Speiseraum. Die Lehrer klagten insbesondere über schlechte Sprachverständ- lichkeit, große Unruhe in den Räumen, Abgespanntheit nach dem Unterricht sowie starke Beanspruchung der Stimme. Die meßtechnische Überprüfung und Bestandsauf- nahme ergab wesentlich zu lange Nachhallzeiten im gesamten Frequenzbereich (2,5 s in den unbesetzten Klassenräumen und dem Speiseraum, 4 s in der unbesetzten Sporthalle) und hohe Hintergrundgeräuschpegel während des Unterrichts in den Klas- senräumen. Es wurde eine umfassende Sanierungslösung unter Beachtung neuester Erkenntnisse zur Klassenraumakustik erarbeitet. Für typische Klassenräume, den Speiseraum und die Sporthalle erfolgte eine einfache akustische Modellierung mit Berechnung der Nachhallzeiten für den Ausgangszustand und die Sanierungslösung. Ziel war das Er- reichen deutlich niedrigerer Nachhallzeiten (0,3 - 0,5 s im besetzten Zustand) als das nach der noch geltenden DIN 18041 aus dem Jahre 1968 für gute Sprachverständlich- keit erforderlich gewesen wäre. Nach der Sanierung wurden in den gleichen Räumen wie vor den Maßnahmen die Nachhallzeiten gemessen und mit den Rechenergebnissen verglichen. Stichprobenar- tig untersucht wurde die Auswirkung der raumakustischen Maßnahmen auf die Tritt- schallübertragung durch Messungen vorher und nachher. Mit Absolutpegelmessungen bei verschiedenen Unterrichtssituationen sowie Befragungen der Lehrer, mehrere Wo- chen nach Beginn des Unterrichts, wurde die neue Geräuschsituation in den Unter- richtsräumen erfaßt und bewertet. Es werden Meß- und Rechenergebnisse vor und nach der Sanierung vorgestellt und unter Beachtung der subjektiven Wertungen erläutert. Weiterhin werden Differenzen zwischen Messung und Berechnung aufgezeigt und diskutiert.

Reinhold, J.

• Teatro 'La Fenice', Venezia: Akustische Planung beim Wiederaufbau [DAGA 2005 (München)]
  J. Reinhold
[A]

Neubau oder historisch exakte Rekonstruktion? Eine Frage, welche nach der verheerenden Brandkatastrophe im Januar 1996 von den Venezianern sehr einhellig mit Rekonstruktion beantwortet wurde. So wurde im Rahmen eines Wettbewerbs von den Planern eine detailgetreue Wiederherstellung des Theaters in seinen wichtigsten Bereichen dem Sala Teatrale und den Sale Apollinee - den repräsentativen Foyerzonen - gefordert. Dabei sollte die weltweit gerühmte Akustik des Theaters wiederhergestellt und - wenn möglich - sogar verbessert werden. Darüber hinaus wurde ein deutlich erweitertes Raumprogramm, ohne Veränderung der äußeren Gebäudehülle, für neue Probenräume sowie einer Vielzahl von Technikzonen aufgestellt. Selbstverständlich muss das Theater nach der Wiedererstellung modernsten brandschutz-, klima- und medientechnischen Ansprüchen genügen. Ein Widerspruch zum Gedanken der detailgetreuen Rekonstruktion? Es wird der Verlauf einer außergewöhnlichen akustischen Planungsaufgabe und deren baulichen Umsetzung geschildert. Die Ergebnisse raumakustischer Messungen wie auch die subjektiven Urteile der Dirigenten, Musiker wie auch Besucher werden vorgestellt.

Reining, F.

• Einfluss des Fahrzeuginnenraumes auf die Richtcharakteristik von Freisprechmikrofonen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  F. Reining and K. Haindl
[A]

Das Freisprechmikrofon im Automobilbereich hat sich in den letzten Jahren zu einer sehr wichtigen Mensch-Maschine Schnittstelle entwickelt, die von immer mehr Komponenten im Auto genutzt wird. Die akustischen Bedingungen zur Ermöglichung dieser Mensch-Maschine Schnittstelle in einem Fahrzeug sind allerdings alles andere als optimal und erfordern daher den Einsatz von Richtmikrofonen. Um aus dem mehrdimensionalen Schallereignis ein möglichst optimales, eindimensionales Mikrofonsignal zu gewinnen, müssen neben den Störquellen wie Körperschall, Strömungsgeräusche zufolgen von Lüftern oder offenen Fenstern auch noch unterschiedliche Einsprachrichtungen zufolge unterschiedlicher Fahrergrößen berücksichtigt werden. Darüber hinaus werden die Eigenschaften von Richtmikrofonen durch den Einbau in ein Fahrzeug nachhaltig verändert. Erst eine 3-dimensionale akustische Messung im Fahrzeug gibt Aufschluss über die tatsächliche resultierende Richtwirkung des eingebauten Mikrofons und liefert jene Parameter mit denen der Einbau und die Richtwirkung des Mikrofons auf Sprecherpositionen und Störquellen optimiert werden kann.

• Experimental and numerical analysis of the generation of a turbulent flow field in a free stream jet and its correlation to acoustic radiation and wall pressure fluctuations [DAGA 2008 (Dresden)]
  C. Reichl, W. Tilser, M. Böck, H. Lang, K. Haindl, F. Reining and M. Opitz
[A]

A turbulent circular free stream jet is generated using an axial symmetric fan driven by a brushless actuator with variable frequency leading to typical core-velocities of around 10 m/s (Re = 99000). The flow is propagated through a pipe system significantly damping the noise from the fan. Turbulence is generated using different sets of turbulence generators in the pipe consisting of meshes, rods, cubes and spikes. The turbulent flow field downstream of the pipe outlet is measured using two-axis hot wire anemometry with a temporal resolution of a minimum of 48 kHz. The CTA probe is positioned using an automated three-axis traversing system. Microphones located at freely adjustable positions are used to capture the acoustic radiation and the wall pressure fluctuations. CFD calculations are performed for the different turbulence generators and compared to the acoustic and CTA signals. An important aspect of the work is the simultaneous recording of both the CTA- and the acoustic signals in the experimental and numerical approach. This allows for the calculation of correlation patterns between turbulence and the acoustic signals. The generation of free stream turbulence in a controlled way and its correlation to downstream pressure fluctuations is the primary aim of the work.

Reininger, H.

• Spracherkennung und Sprecherkennung mit perzeptionsorientierter Merkmalsextraktion [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  H. Reininger
[A]

Ein grundlegendes Problem automatischer Sprach- und Sprechererkennungssysteme ist die mangelnde Robustheit der Erkennungsleistung gegenüber Unterschieden zwischen dem Aufnahmeszenario der Trainingsdaten und dem der zu erkennenden Sprachsignale. Ein aktuell diskutierter Lösungsansatz für dieses Problem besteht darin, perzeptionsorientierte Verfahren zur Extraktion von robusten Merkmalsvektoren, deren charakteristische Ausprägung und Dynamik weniger sensitiv gegen veränderte akustische Bedingungen ist, zu entwickeln. Bisher vorgeschlagene Verfahren der perzeptionsorientierten Merkmalsextraktion bestehen aus Verarbeitungsschritten, die an die Signalverarbeitung im peripheren Gehör angelehnt sind, wie z.B. Spektralanalyse mit auditorischen Filtern, nichtlineare Transformationen der Teilbandleistungen und Modellierung simultaner sowie zeitlicher Verdeckungseffekte. Im Beitrag werden verschiedene dieser Merkmalsextraktionsverfahren (MFCC, PLP, RASTA, PEMO) vorgestellt und deren unterschiedliche Konzepte zur Modellierung psychoakustischer Befunde erläutert. Weiter wird die Leistungsfähigkeit dieser Verfahren im Kontext der sprecherunabhängigen Erkennung von Wörtern und Wortfolgen als auch der textgeführten Sprechererkennung verglichen. Zur Repräsentation der dem Spracherkennungsprozeß zugrundeliegenden sprachlichen Einheiten werden hierbei sowohl Hidden-Markov-Modelle als auch rekurrente neuronale Netze eingesetzt. Bei der Sprechererkennung wird ein direkter Vergleich von Merkmalsvektorenfolgen mittels Dynamic-Time-Warp vorgenommen. Die Robustheit der verschiedenen Merkmalsarten wurde anhand von Sprachsignalen mit additiv überlagertem Geräusch oder spektralen Verzerrungen evaluiert. Über Erkennungsraten, die in Simulationsexperimenten mit unterschiedlichen Geräuschszenarien erzielt wurden, wird berichtet.

• Sprechertransformation auf Basis der Line-Spectrum-Frequencies [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  U. Balss and H. Reininger
[A]

Sprache als natuerlichste Form menschlicher Kommunikation wird in zunehmendem Masse auch zur Mensch-Maschine-Kommunikation herangezogen werden. Dabei ist in verschiedenen Anwendungsbereichen die Moeglichkeit der Adaption synthetischer Sprache an die Stimmcharakteristik eines vorgegebenen realen Sprechers ein fuer die Akzeptanz relevantes Leistungsmerkmal. Als Transformationsverfahren werden derzeit insbesondere auf Vektorquantisierung (VQ) beruhende Verfahren diskutiert. In diesem Beitrag soll jedoch eine alternative, auf einer Matrixtransformation beruhende Methode aufgezeigt werden. Fuer diese werden die in grundfrequenzsynchronen Analyserahmen bestimmten Line-Spectrum-Frequencies (LSF) der Segmente der Synthesedatenbasis benoetigt. Die Abbildung auf den Zielsprecher erfolgt durch Multiplikation der - als Vektoren aufgefassten - analyserahmenweisen LSF-Tupel mit einer jeweils lautspezifisch optimierten Tridiagonalmatrix. Zum sprecherspezifischen Training der Matrizen werden automatisch zu segmentierende Sprachsignale des Zielsprechers und dazu korrespondierende, anhand der nichttransformierten Datenbasis resynthetisierte Sprachsignale verwandt. Der Wahl der LSF als Parameterdarstellung liegen die Ergebnisse eines Vorversuchs zugrunde, in dem ein jeweils charakteristischer funktionaler Zusammenhang zwischen den LSF einander korrespondierender Laute unterschiedlicher Sprecher gefunden wurde. Da der spektrale Einfluss der einzelnen LSF-Werte lokal begrenzt ist, genuegt es, in der Transformation eines Wertes nur seine unmittelbaren Nachbarn mitzuberuecksichtigen. Hieraus resultiert die Tridiagonalstruktur der Matrizen. Durch die so begrenzte Zahl von Freiheitsgraden wird einer Ueberadaption der Transformationsvorschrift an die verwandten Trainingssaetze effektiv entgegengewirkt. In subjektiven Hoertests wurde, bei Verwendung einer weiblichen Synthesedatenbasis, das hier vorgestellte Verfahren mit einem bisherigen, VQ-basierten verglichen. Dabei zeigt sich fuer die Transformation auf andere weibliche Stimmen eine fuer beide Methoden vergleichbare, gute Wiedergabe der sprecherspezifischen Klangeigenschaften. Bei der matrixbasierten Methode sind darueberhinaus Stoergeraeusche in der transformierten Synthesesprache deutlich geringer.

Reinke, C.

• 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.

Reinstädtler, K.

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

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

Reintges, F.

• Persönlicher Gehörschutz für Musiker [DAGA 2002 (Bochum)]
  H. Oberdanner, F. Reintges and K. Welzl-Müller
[A]

Der Beruf des Musikers erfordert einerseits eine hohe Qualität des Gehörs, es besteht aber andererseits durch die Berufsausübung auch das Risiko für die Ausbildung einer Hörschädigung. Wie in der Literatur beschrieben, können Maximalpegel größer als 110 dB(A) gemessen werden. Wegner et. al. fanden selbst bei Opernaufführungen äquivalente Dauerschallpegel von 83 bis 94 dB(A). Da technische Lärmminderungsmaßnahmen nur äußerst beschränkt durchzuführen sind, besteht als einzige Möglichkeit die Verwendung von persönlichem Gehörschutz. Dieser wird vielfach aufgrund der Frequenzabhängigkeit der Dämmung abgelehnt. Eine wesentliche Verbesserung der Akzeptanz ist durch die Anwendung des Elacin-Filters zu erzielen. Allerdings gibt es aufgrund des Okklusionseffektes auch dabei Probleme mit der Körperschallwahrnehmung. Dieser Effekt tritt vor allem bei Bläsern auf, eine Musikergruppe, bei der das Risiko für die Ausbildung einer chronischen Lärm-schwerhörigkeit aufgrund der hohen Schalldruckpegel besonders groß ist. Da durch den Okklusionseffekt die Kontrolle von Klangfarbe, Anstoß, Intonation usw. deutlich beeinträchtigt sind, schränkt die Anwendung von persönlichen Gehörschutz die Berufsausübung von Bläsern stark ein. Es wurde daher versucht, einen Gehörschutz zu entwickeln, der eine bessere Akzeptanz bei dieser Berufsgruppe erfüllt. Dabei wurde ein Kompromiß zwischen der Linearität der Dämmung und des Okklusionseffekts geschlossen.

Reiter, U.

• On Saliency and Interactivity in Human Audiovisual Perception [DAGA 2008 (Dresden)]
  U. Reiter
[A]

This contribution describes the results and conclusions from a number of experiments that have been performed in the context of human audiovisual quality perception in application systems of moderate complexity. From these as well as from preceding experiments a number of crucial influence factors have been identified and organized in a systematic way. These could serve as a basis for a salience model of human audiovisual perception. Furthermore, a focus is drawn to the effects of interactivity on attention and the resulting overall perceived quality.

• An Integrated Object-Based System for Performing Audiovisual Subjective Assessments [DAGA 2008 (Dresden)]
  U. Reiter
[A]

This contribution describes an integrated system for performing audiovisual subjective assessments. It is mainly used as a tool for investigations of perceived overall audiovisual quality. The system offers novel approaches to the problems of presentation and rating of content, as well as handling and analysis of the collected data. The system consists of three main parts: an input device, a data logging tool, and an MPEG-4 based reproduction software that is capable of rendering three-dimensional audiovisual content in real time. The system is immanently interactive and it provides a modular audio engine for real time rendering of (room) acoustic simulations and effects. In this presentation, the main features of the system are described.

Reithmeier, E.

• Feedback-Feedforward aktive Lärmkompensation für den Kopfhörer [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  H. Foudhaili, B. Wolter, E. Reithmeier and J. Peissig
[A]

Die aktive Lärmkompensation (ANC: Active Noise Control) in Kopfhöreranwendungen basiert gegenwärtig hauptsächlich auf Feedback- und Feedforward-Regelstrategien. Der Standard Feedback-Regelkreis kann als analoger Schaltkreis mit einfachen Mitteln realisiert werden. Eine Einschränkung der Kompensationsleistung von Feedback-Regelkreisen stellt jedoch die Totzeit der Sekundärstrecke dar. Diese wird durch den akustischen Schallübertragungspfad zwischen Regellautsprecher und Regelmikrofon hervorgerufen. Die mit steigender Frequenz aufgrund der Totzeit auftretende Phasenabsenkung der Regelstrecke lässt die Lärmkompensation oberhalb einer kritischen Frequenz versagen.

Feedforward-Strategien bewältigen die Totzeitproblematik durch das Nutzen eines früher einfallenden Referenzsignals der Störschallquelle. Der optimale Regler ist nicht nur von der Regelstrecke sondern auch von der Primärstrecke - also zwischen der Störschallquelle und dem Referenzmikrofon - abhängig. Besonders in Verbindung mit Kopfhöreranwendungen werden Feedforward-Regler verwendet, die durch einen Algorithmus online adaptiert werden, um den Regler z.B. den räumlichen Relativbewegungen zwischen Störschallquelle und Kopfhörer anzupassen. In der Praxis ist die Implementierung der Algorithmen mit Einschränkungen hinsichtlich Rechenleistung und Speicherkapazität der Prozessoren verbunden. Somit ist eine Schallkompensation hoher Frequenzen zwar möglich, die Bandbreite jedoch weiterhin begrenzt.

In dieser Arbeit wird eine Kombination von Feedback- und Feedforward-Reglern vorgestellt, die eine breitbandige und adaptive Lärmkompensation erzielt. Der Feedback-Regler wurde für tiefe Frequenzen ausgelegt, während der adaptive Feedforward-Regler für ein höheres Frequenzband abgestimmt wurde. Die erarbeitete Struktur zum Verbinden der Regler ermöglicht eine konstruktive Zusammenarbeit also eine Addition der Lärmkompensationseffekte über den Frequenzbereich.

Reitz, A.

• 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.

Reitz, K.

• Messungen von Transferimpedanzen für die Wälzlagerdiagnose [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Makarski and K. Reitz
[A]

Herkömmliche Verfahren zur Wälzlagerdiagnose nutzen Körperschallmessungen, um anhand empirischer Methoden die Art und den Grad eines vorliegenden Schadens zu erkennen. Für die vorausschauende Instandsetzung von komplexen Maschinen ist es jedoch notwendig, bereits bevor ein Schaden vorliegt, eine Aussage über die Restlebensdauer des Lagers zu machen. Da sich der Verschleiß eines Wälzlagers durch die Änderung der Rauhigkeit und Beschaffenheit der Lagerlauffläche äußert, muss für die vorausschauende Instandsetzung während des Betriebs die Oberflächenrauhigkeit des Lagers überwacht werden. Mit physikalischen Modellen kann die Körperschallemission von rollenden Körpern in Abhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit der Lauffläche, Rollgeschwindigkeit etc. berechnet werden. Für die Anwendung solcher Modelle an realen Maschinen sind zwei Voraussetzungen unbedingt zu erfüllen: Die Transferimpedanz vom Ort der Anregung zum Ort des Körperschallaufnehmers muss bekannt sein und es muss für die Diagnose sicher gestellt sein, dass das aufgenommene Körperschallsignal vom zu überwachenden Lager dominiert wird. Es wird ein Verfahren vorgestellt, wie die Transferimpedanz bei eingebautem Lager exakt nach Betrag und Phase bestimmt werden kann.

Rembert, P.

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

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


(1)

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

Remmers, H.

• System zur realistischen Wiedergabe von Schall und Vibrationen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  H. Remmers and M. Bellmann
[A]

In der Auto- und Flugzeugindustrie ist man zunehmend bemüht, den Komfort und die Qualität im Bezug auf wahrzunehmende Innengeräusche und Vibrationen zu erhöhen. Zur Verbesserung und Qualitätssicherung der Geräusch- und Vibrationssituation in Fahrzeugen bedient man sich sehr häufig der Urteile erfahrener subjektiver Prüfer. Ein direkter Vergleich unterschiedlicher Geräusch- und Vibrationssituationen ist zumeist aber nicht möglich. Aus diesem Grund wurde am Institut für technische und angewandte Physik ein System entwickelt, mit dem die aufgezeichneten Geräusche und Vibrationen, die auf einen Fahrgast einwirken, ''naturgetreu'' wiedergegeben werden können. Dies ermöglicht den direkten Vergleich unterschiedlicher Fahrzeuge bzw. Fahrsituationen. Zur Darstellung der Vibrationen wird das sogenannte ''Vibration Pad'' eingesetzt, auf dem ein Auto- oder Flugzeugsitz montiert ist. Die Schallwiedergabe erfolgt über Kopfhörer und/oder diverse Lautsprecheranordnungen. Über technische Einzelheiten und Anwendungen dieses Systems wird berichet.

• Hauptdimensionen einer kombinierten Geräusch- und Vibrationswahrnehmung in Flugsituationen: Auswertungen zum semantischen Differential [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Quehl, A. Schick, V. Mellert, B. Schulte-Fortkamp and H. Remmers
[A]

Untersucht werden die kombinierten Wirkungen von Geräuschen und Vibrationen auf das Wohlbefinden und Komforterleben beim Fliegen. Ziel ist es, einen sogenannten Komfortindex für Flugsituationen zu entwickeln, der objektiv-physikalische und subjek-tiv-psychologische Indikatoren der Flugsituation in einen numerischen Einzahlwert in-tegriert (Craik & Zube, 1976). Auf Basis derartiger Indexes soll eine Binnendifferenzie-rung innerhalb bestimmter Flugzeugtypen im Hinblick auf eine kombinierte Geräusch- und Vibrationswirkung erfolgen. In einer Reihe von psychoakustischen Voruntersuchungen wurde ein neues, dem Un-tersuchungsgegenstand methodologisch angepaßtes Erhebungsinstruments entwik-kelt. Es umfaßt zwei konzeptspezifische, semantische Differentiale (je eins für Flug-zeuge bzw. Hubschrauber) sowie standardisierte Subskalen aus der Eigenschafts-wörterliste von Janke & Debus (1981). Mit Hilfe des Erhebungsinstruments wurden drei Untersuchungsreihen in sogenannten Mock-ups [zwei Flugzeug-Mockups (n=117, n=250) und ein Hubschrauber-Mock-up (n=107)] bzw. während eines realen Hub-schrauberfluges (n=25) durchgeführt. Für jede Flugsituation wurden pro vibroakustischem Feld bzw. Cluster und pro Sitz Polaritätsprofile sowie die klassischen, psychoakustischen Parameter nach Zwicker (1999) bestimmt, die mit den korrespondierenden denotativen Items der Polaritätspro-file korreliert wurden. Faktor- und Regressionsanalysen wurden durchgeführt, um wichtige Faktoren zu extrahieren, die später in den angestrebten Komfortindex einflie-ßen sollen. Es ist geplant, diese Ergebnisse theoretisch mit einem Modell zur synergetischen Wir-kung von Geräuschen und Vibrationen beim Fliegen zu überprüfen. Dazu sollen in ei-ner laborexperimentellen Studie ausgewählte physikalische Parameter (z.B. Geräusch- und Vibrationspegel) von Cruisingsituationen in Flugzeugen und Hubschraubern mit Hilfe des vom Institut für technische und angewandte Physik (itap) entwickelten ''sound and vibration reproduction system'' systematisch variiert (z.B. 3 x 3 Design) und beur-teilt werden.

• Experimente zur Wahrnehmung von Vibrationen [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Bellmann, V. Mellert, C. Reckhardt and H. Remmers
[A]

Der Mensch ist vielfältigen Ganzkörpervibrationen ausgesetzt, die unterschiedlichen Immissionstypen angehören können (Verkehr und Industrie). In realen Situationen treten nicht nur schmalbandige und sinusförmige Vibrationen auf, sondern auch breitbandige Signale mit zufälligem und stochastischem Charakter. Bestehende Normen, wie z.B. die ISO 2631 1/2 [1997,1989], verwenden ausschließlich sinusförmige Anregungen und beschreiben die Grundlagen der Wahrnehmung von Vibrationen in Gebäuden, wie etwa die Perzeptionsschwellen von Ganzkörpervibrationen in alle Raumrichtungen oder die Langzeitwirkung von Vibrationen auf den Menschen. Existierende Literaturdaten zur Vibrationswahrnehmung, z.B. Perzeptionsschwellen [Parsons & Griffin, JSV88; Meloni, 1991) zeigen erhebliche Unterschiede zu den Standardwerten, es sind aber auch starke Abweichungen untereinander zu erkennen, die zum Teil auf die Verwendung von unterschiedlichen Meßmethoden zurückgeführt werden [Griffin, 1991]. Außerdem existieren keine oder nur lückenhafte Angaben in der Literatur zu grundlegenden Fragen der Vibrationswahrnehmung, wie z.B. die Frage nach den JNDs (Just Noticeable Differences) in der Frequenz oder in der Amplitude. Aus diesen Gründen beschäftigt sich diese Untersuchung mit grundlegenden Experimenten zur Vibrationswahrnehmung mit sinusförmigen Signalen. Als Meßmethoden werden Verfahren aus der Psychoakustik verwendet. Es werden die Perzeptionsschwellen für sitzende Probanden in alle drei Raumrichtung im Frequenzbereich von 12,5 bis 80 Hz gemessen, sowie die JNDs in der Amplituden und in der Frequenz bestimmt. Im weiteren werden die Kurven gleicher Vibrationsempfindung [z.B. Griffin, JASA76, Howarth & Griffin, JASA88] (vergleichbar mit Isophone) im selben Frequenzbereich ''psychovibratorisch'' gemessen.

• Interaktionseffekte von Schall und Vibration auf die Komfortbeurteilung von Flugsituationen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  J. Quehl, A. Schick, V. Mellert and H. Remmers
[A]

Cruising situations of two aircraft types (jet or propeller aeroplane) were systematically varied in sound pressure level and vibration magnitude (3 x 3 design) and presented as stimuli in a laboratory experiment using a ''sound and vibration reproduction system''. Thirty subjects were asked to evaluate the stimuli on 15 adjective pairs of a semantic differential. The goal was to determine the specific contribution of sound and vibration on comfort evaluation of aircraft flight situations. Principal component analysis derived three orthogonal dimensions of a ''semantic space'' within the judgements were made. The first dimension explaining about 40 % of the observed variance was interpreted as comfort dimension related to specific sound and vibration characteristics. Analysis of variance indicated significant effects of vibration magnitudes and sound pressure levels as well as a significant two-way interaction, suggesting that the assessment of comfort was dependent on the interaction of both physical parameters. T-tests comparison showed that at almost all vibration magnitudes an additional increase of sound pressure level decreased the comfort assessment, and vice versa, that at nearly all sound pressure levels a further increase of vibration magnitude decreased the comfort rating. The conclusion with respect to these findings was to assume an additive interaction between sound pressure level and vibration magnitude with regard to the comfort judgement of aircraft flight situations. In the present study, the sound pressure level explained about 70 % of the variance, and the vibration magnitude accounted about 30 % of the variance in the comfort evaluation.

• Komfort im Flugzeug – Forschungs- und Entwicklungsbedarf der EU am Beispiel HEACE [DAGA 2003 (Aachen)]
  V. Mellert, R. Weber, E. Groll-Knapp, M. Trimmel, B. Schulte-Fortkamp and H. Remmers
[A]

Im 5. Rahmenprogramm der Kommission wird die Schlüsselaufgabe ''new perspectives in aeronautics'' formuliert. Neben vielen anderen Forschungs- und Entwicklungsthemen auf diesem Gebiet sind die bestimmenden Elemente des Komforts und der Beanspruchung im Arbeitsplatz Flugzeug zu untersuchen, der u.a. durch die Umgebungsparameter für die Piloten, die Flugbegleiter und damit auch für die Passagiere mitbestimmt wird. Das EU-Projekt ''Health Effects in Aircraft Cabin Environment'' (HEACE) trägt hier mit der Entwicklung eines ''human response model'' bei. Mit neuen technischen Entwicklungen sollen komfortbeeinflussende Größen weiter optimiert werden. Daher sind auch im 6. Rahmenprogramm von der Kommission eine Reihe passagier-, kabinen- und arbeitsplatzbezogener Forschungsanforderungen, u.a. in Bezug auf Schall- und Schwingungsreduktion identifiziert worden, zu deren Bearbeitung sich ein großes integriertes Projekt (IP) als neues Instrument der europäischen Forschungspolitik eignet. [HEACE wird im EU-Programm GROWTH unter Projekt Nr. GRD1-2001-40118 gefördert].

• 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].

• Evaluation of vibration perception in passenger cabin [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Bellmann and H. Remmers
[A]

The human body is exposed to various whole-body vibrations from different sources, e.g., at working place in industry or in daily life traffic. The comfort or discomfort caused by interior sound and vibration in a passenger cabin is an important property which became more and more important for the acceptability of transport facilities over the last years, especially in automotive industry. In this study, vibro-acoustic multi-channel recordings are measured in different types of passenger cabins in vehicles and aircrafts. It would be very advantageous knowing the properties of the noise and vibration signals that are fundamental for quality assessments. This study focuses on vibration perception. However, the vibration signals are measured at the man-machine interfaces between the vibrating part of the machine (e.g., the seat) and the human body. On the basis of representative spectra typical vibration characteristics of different types of exposure in cabins are discussed, like relevant frequency and magnitude selectivity aspects. Furthermore, new and reliable possibilities to evaluate and to describe vibration perception in passenger cabins are pointed out. The discussion refers to experiences and results from basic experiments which take into account sinusoidal (deterministic) excitation as well as stochastic broadband stimuli. The benefit is to improve the objective description of subjective (dis-) comfort caused by vibrations. However, the advantage of more and better information and knowledge about the perception of vibrations allows to improve human response to vibration models (HRVM) so that 'comfort' would increase and the annoyance experienced from vibrations would be reduced.

• Influence of frequency and magnitude on the perception of vertical whole-body vibration [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Bellmann, V. Mellert, H. Remmers and R. Weber
[A]

The interest in human response to vibration becomes more and more public because the number of mechanized sources of vibrations in daily life have enlarged and the number of exposed persons has increased. Existing standards, for example, ISO 2631-1/2 (1997, 1989), refer to sinusoidal (deterministic) excitation base on vibration perception in buildings. These standards address, i.e., perception thresholds of whole-body vibrations in all directions or equivalent-comfort contours. Existing data in literature on the perception of sinusoidal whole-body vibration show considerable differences to the present standards. However, data from different laboratories deviate from each other too, probably due to differences of the used psychophysical measurement method. Additionally, incomplete details exist in the literature for basic experiments like difference thresholds (JND). Nevertheless, the benefit of more and better information and knowledge about the perception of vibrations allows to improve human response to vibration models (HRVM) so that 'well-being' would increase and the annoyance experienced from vibrations would be reduced. Furthermore, revised designs and standards could be developed on the basis of improved HRVM and psychophysical data. In the present study, some results from vertical whole-body vibration perception experiments like perception thresholds, JND in level and frequency, as well as equal-vibration level contours are presented. These data are determined with new and reliable psychophysical measurement methods which minimize the influence of measurement parameters on the results. The experiments are conducted in the frequency range from 5 to 100 Hz.

• 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.

• 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.

• Vergleichbarkeit von Emissions- und Immissionsmessungen an Windenergieanlagen [DAGA 2008 (Dresden)]
  R. Matuschek, M. Schultz-von Glahn, K. Betke and H. Remmers
[A]

Die Messung der Schallemissionen von Windenergieanlagen (WEA) erfolgt nach den Vorgaben der DIN EN 61400. Demzufolge wird die Schallleistung einer Anlage über eine Immissionsmessung mit Hilfe eines Bodenmikrofons ermittelt. Das Verfahren hat den Vorteil, dass a) Störgeräusche durch Wind minimiert werden und b) der Einfluss des Bodens auf die Schallausbreitung eliminiert wird.

Die Messung der Schallimmissionen einer WEA wird üblicherweise mit einem Mikrofon auf der Höhe des maßgeblichen Immissionsortes gemäß TA-Lärm durchgeführt (in Höhen 2 m). Bei dieser Anordnung wird der Einfluss der Bodens auf die Schallausbreitung zwischen Quelle und Empfänger wirksam.

Bei Immissionsmessungen an einem Ersatzmessort muss für die Ermittlung der Beurteilungspegel am Immissionsort eine Ausbreitungsberechnung nach ISO 9613-2 durchgeführt werden. Wenn diese Berechnung auf der Basis eines nach DIN EN 61400 gemessenen Schallleistungspegels durchgeführt wird, kommt es zu systematischen Abweichungen zwischen gemessenen und berechneten Immissionspegeln. Diese Abweichungen treten ebenfalls auf, wenn Immissionsprognosen für Windparks erstellt werden.

Renard, C.

• Combustion Noise and Piston Slap Noise: Identification of Two Sources Responsible for Diesel Engine's Sound Signature [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  C. Renard and L. Polac
[A]

Sound quality of engines has become an important criteria in customer's choice. For this purpose, car manufacturers tend to work in two ways :

- noise reduction, which consist in lowering global noise level by decreasing bad  noise components, like aerodynamic noise or combustion noise and,

- sound design which is more about making good  noise components appear. For example, an engine will inspire a sporty  image to the audience by the rise of harmonic 3 and 6 because it will sound like a 6 cylinders.

This work registers in the noise reduction part, because it deals with the combustion noise and piston slap noise that are two undesirable components of Diesel engine's sound signature. These two sound sources appear with a very short time delay. Hence it is extremely difficult to identify their respective contributions to global sound.

In order to discriminate these two contributions, we have planned an experiment which consists in increasing or decreasing independently the two sources. Thus, four test set-ups have been defined, namely : - low clearance piston + combustion turned off, - high clearance piston + combustion turned off, - high clearance piston + standard combustion, - high clearance piston + severe combustion.

Vibrations of the engine are then measured using accelerometers placed at different areas. Then a time-frequency analysis allows us to see the impacts in terms of frequency, amplitude and location.

Rene, P.-J.

• Electro acoustic coupling in closed space [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P.-J. Rene
[A]

The design of loudspeaker systems is usually undertaken under the assumption that load impedance is a radiation impedance into 2 or 4p sr. This is not valid when the wave lengths at the frequencies used by the loudspeaker are of the same order of magnitude as the dimensions of confined space, for example for the low-frequency sounds in a room, control room, or in a technical volume in which active noise control is being carried out (engine nacelle), etc. The loudspeaker cannot be compared any more to a source of constant volume throughput: the flow depends not only on the system excitation but also on the source and load impedances. This requires better modelling of the electro acoustic coupling between the loudspeaker and room in which it radiates, particularly below the Schroeder frequency, where there are no or only few excited modes. The calculation of the transfer function between the voltage at loudspeaker connectors and the acoustic pressure at any point of the closed space can be made using this model.

Renner, C.

• A Four-Channel Dynamic Cross-Talk Cancellation System [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  T. Lentz and C. Renner
[A]

To reproduce a binaural signal using loudspeakers, a cross-talk cancellation system is needed. It is based on the transfer functions from each loudspeaker to each ear. To produce filters for a static cross-talk cancellation system, the four transfer functions are measured with an artificial head. Afterwards the filter is calculated and used to cancel the cross-talk at the point the artificial head was positioned during the measurement. The filter is valid only in this one point and this fact limits the systems applicability significantly. An adaptive cross-talk cancellation for a moving listener requires a system being able to provide a valid filter-set for each position. With the increase of the computation power it is possible to calculate cross-talk cancellation filters online using an HRTF-Database (Head Related Transfer Functions) and a head tracking system to detect the listeners current position. A dynamic cross-talk cancellation system using two speakers is already implemented (see DAGA 2002). Head rotation is possible only within the angle spanned by the loudspeakers. Aim of this work is to implement a dynamic four speaker cross-talk cancellation system to provide a full head rotation. Several approaches of filtering will be tested and compared.

Rennert, R.

• Verifizierung numerischer Methoden zur Schallfeldberechnung am Beispiel der Reifenrollgeräuschbeschreibung [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  R. Rennert
[A]

Beim Abrollen des Reifens auf der Fahrbahn entstehen Geräusche, welche sich als Luftschall in die Umgebung ausbreiten. Die Berechnung der Schallausbreitung erfolgt über die Lösung des zugehörigen akustischen Feldproblems mittels numerischer Methoden. Hierbei sind insbesondere die spezifischen Schwierigkeiten bei der Lösung akustischer Außenraumprobleme unter Benutzung der BEM zu beachten. Alternativ zur Berechnung können akustische Übertragungsfunktionen gemessen werden. Im Beitrag werden Ergebnisse von numerischen Berechnungen und von Schallmessungen gegenübergestellt und diskutiert.

Rennies, J.

• Einfluss von Einhüllendenstatistiken auf Signaldetektion [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  J. Rennies, S.M.A. Ernst and J.L. Verhey
[A]

Im vorliegenden Beitrag wird die Hypothese untersucht, ob Änderungen der Rauschstatistik bei der Signalerkennung genutzt werden können. Dieses wurde unter Anderem von zwei der Autoren des Beitrages im Zusammenhang mit Across-channel masking (ACM) vorgeschlagen (Ernst und Verhey, 2005, Acta Acust./Acustica, 91:998-1006). Im vorliegenden Beitrag wurde die Schwelle eines 4 kHz Sinustones gemessen, der von einem 100 Hz breiten an der Signalfrequenz zentrierten Schmalbandrauschen maskiert wurde. Als Maskierer dienten drei Arten von Rauschen, die sich in ihrer Einhüllendenstatistik unterschieden: Gaußsches Rauschen, Multiplikationsrauschen und ein Mischrauschen aus diesen beiden Rauscharten. Für Multiplikations- und Mischrauschen wurde der Ton sowohl mit zufälliger Anfangsphase als auch in Phase zum Träger des Multiplikationsrauschens addiert. Die höchsten Schwellen wurden mit Gaußschem Rauschen gemessen, während ähnliche Schwellen mit Multiplikations- und Mischrauschen gefunden wurden. Die Schwellen für einen mit Zufallsphase addierten Ton waren niedriger als bei einer Addition des Tones in Phase zum Rauschträger. Ein auf dem Schwerpunkt der gemittelten Rauschstatistiken beruhendes Modell konnte die Messergebnisse qualitativ simulieren. Die Messergebnisse und Modellrechnungen deuten darauf hin, dass das menschliche Gehör in der Lage ist, Unterschiede in Rauschstatistiken bei der Signaldetektion zu nutzen.

• Modellierung der Dynamik der spektralen Lautheitssummation [DAGA 2008 (Dresden)]
  J. Rennies, J.L. Verhey and H. Fastl
[A]

Die Lautheit stationärer Signale ist bereits intensiv untersucht worden und konnte erfolgreich modelliert werden. Natürliche Schalle zeichnen sich jedoch durch zeitliche Fluktuationen ihrer Intensität aus. Die für das Lautheitsempfinden solcher im Pegel schwankenden Signale maßgebenden Mechanismen sind bislang nicht vollständig verstanden. So zeigen neuere Messungen, dass der Anstieg der Lautheit mit der Bandbreite des Stimulus von der Stimulusdauer abhängt und bei kurzen Signalen stärker ausgeprägt ist als bei langen. Im vorliegenden Beitrag wird zunächst gezeigt, dass bestehende Modellansätze zur dynamischen Lautheit diesen Effekt nicht zufrieden stellend simulieren können. In einem zweiten Schritt werden verschiedene zur Dauerabhängigkeit der spektralen Lautheitssummation vorgeschlagene Mechanismen im Rahmen eines modifizierten dynamischen Lautheitsmodells durch Vergleich von Modellvorhersagen und Messdaten kritisch getestet. Von besonderer Bedeutung sind hierbei die auf der letzten DAGA vorgestellten Daten zur spektralen Lautheitssummation bei Pulsfolgen [Verhey, J.L. und Uhlemann, M., Spektrale Lautheitssummation von pulsierenden Geräuschen, Fortschritte der Akustik - DAGA 2007, S.847-848] zu, die eine Abschätzung der relevanten Zeitkonstanten erlauben.

Rentzsch, I.

• Untersuchungen zum Öffnungs- und Schließgeräusch elektrisch betätigter PKW-Heckklappen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  G. Böhm, W. Foken, W. Müller and I. Rentzsch
[A]

Die Beurteilung der Geräuschqualität von PKW beschränkt sich nicht mehr ausschließlich auf Motor und Innenraum. Zunehmend wird die Qualitätsanmutung zum Beispiel auch durch das Geräusch beim Öffnen und Schließen der PKW-Heckklappe beeinflusst. Der Beitrag stellt systematische Untersuchungen dieser Geräusche von der Entstehung, Weiterleitung und Abstrahlung bis zur psychoakustischen Beurteilung vor. Im Einzelnen werden Körperschallmessungen am Heckklappenschloss, Modalanalyse der Heckklappen, dynamische Schallquellenortung mittels Arraytechniken und Kunstkopfaufnahmen im Zusammenhang diskutiert. Außerdem werden vergleichende Messungen auf einem speziellen Prüfstand zur Geräuschuntersuchung der Heckklappenschlösser herangezogen. Gesamtziel der Arbeit ist, aus Prufstandsuntersuchungen an elektrisch betätigten Schlössern auf die zu erwartenden Öffnungs- und Schließgeräusche der eingebauten Heckklappe zu schließen und das akustische Verbesserungspotential konstruktiver Maßnahmen abzuschätzen.

Renz, E.

• Berechnungsmodell für Fluglärm-Immissionen auf der Grundlage umfangreicher statistisch gesicherter Messdatensätze [DAGA 2002 (Bochum)]
  T. Meyer, E. Renz and M. Bosse
[A]

NO ABSTRACT AVAILABLE

• Assessment of the aircraft noise immission at airports on the basis of splitting up the aircraft-mix into two groups [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  T. Meyer, E. Renz and M. Bosse
[A]

At DAGA 2001 (published in DAGA report 2002), measurement results of more than 100.000 aircraft noise events were presented allowing to derive a stable value of noise emission for a group of aircraft types with similar engine power. This value resulted from measuring data with distances between 400 m and 1300 m of starting aircraft resp. between 130 m and 530 m of landing aircraft. The evaluation based on the diminuation of maximum noise levels with the distance as published in AzB (guidance established in Germany for calculation of aircraft noise). The accuracy of the evaluated sound power was within the limits of 1 dB(A). The group of aircraft examined in this study covers between 30 and 70 % of the total aircraft mix at all civil airports. An additional study was made recently in order to examine under which conditions it is possible to calculate a total noise immission including as a second group the rest of the regarded total aircraft mix allowing a difference of less than 1 dB(A) in comparison with the measured L noise immission values of the regarded total aircraft mix. It was found that this is possible by adding a constant value for the sound power of group 2 in relation to group 1 independent from different noise emissions and percentages of the aircraft types included in the second group. The results are given based on every of 52 different days within the first half-year 2003. The days were chosen with dominating traffic directions. In such days 4 different measuring points for landing resp. 5 different measuring points for starting aircraft were included in the study.

Renz, J.

• Novel room acoustic measures in demanding projects of interior design and construction
  J. Renz, H.V. Fuchs and H. Drotleff
[A]

In modern interior design one typically encounters a high percentage of acous-tically reflecting surfaces like large windows or concrete ceilings. Acoustic broadband damping down to low frequencies is essential in such environments in order to achieve adequate acoustic comfort. New concepts of integration of highly effective broadband sound absorbers into demanding interior design are shown, be it as single modules or integral parts of walls or ceilings.

Ressel, W.

• Asphalttechnologische Möglichkeiten zur dauerhaften Reduzierung der Lärmpegel in offenporigen Asphalten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  W. Ressel, C.D. Eisenbach, B. Bergk, S. Alber and F. Wurst
[A]

Offenporiger Asphalt (OPA) wird üblicherweise verwendet, um Verkehrslärm, der durch den Reifen-Fahrbahnkontakt verursacht wird, zu reduzieren. Obwohl bereits sehr gute Erfahrungen mit diesem Material gemacht worden sind, neigen OPA-Decken dazu, ihre positiven Eigenschaften nach wenigen Jahren zu verlieren. Verursacht wird dieses Phänomen durch Straßenschmutz, der in die Poren eingetragen wird und zur Verschmutzung und (teilweisen) Verstopfung der offenen Poren führt. Versuche, offenporige Asphaltdeckschichten mit Wasser unter Hochdruck zu reinigen, waren bisher nur teilweise erfolgreich. Deshalb wird innerhalb des Projekts ''Leistra 2'' die Idee verfolgt, der Verschmutzung der offenporigen Asphaltschicht von Beginn an entgegenzuwirken. Drei grundsätzliche Möglichkeiten der Modifikation von offenporigen Asphaltdecken werden angedacht und untersucht:

a) Beschichtungen, die die Rauheit der Porenoberflächen ausgleichen und dadurch die Schmutzanhaftung verhindern,

b) Beschichtungen, die bestimmte schmutzabweisende Oberflächeneigenschaften hervorrufen und dadurch die Schmutzanhaftung in den Poren des OPA verhindern bzw. die Auswaschung des Schmutzes erleichtern,

c) Zugabe selbststratifizierender, oberflächenaktiver Polymere in das Asphaltmischgut (vor dem Einbau), die die in b) angesprochenen Effekte nach dem Auskühlen der fertigen Schicht bewirken.

Die Sicherstellung der dauerhaften, lärmmindernden Wirkung von offenporigen Asphalten mit relativ geringem Aufwand könnte dazu führen, dass OPA vermehrt eingebaut wird und somit mehr Menschen von dieser Methode, sie vor Lärm zu schützen, profitieren können.

Rettenbacher, B.

• Einsatz von MPEG-7 für die Entwicklung von akustischen Klassifikationssystemen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  B. Rettenbacher, W. Bailer and P. Schallauer
[A]

Für die Entwicklung von akustische Klassifikationssystemen wird eine Vielzahl unterschiedlicher Geräusche aufgezeichnet, die danach verschiedenen Signalklassen zugeordnet werden. Auf diese Weise werden die, für die Klassifikation nötigen Trainingsdaten erhalten. Da es nicht immer möglich ist, ein Geräusch einer einzigen Klasse zuzuordnen, wird deshalb oft eine subjektive Zuordnung vorgenommen. Dabei ermöglicht eine Beschreibung der Geräusche durch Deskriptoren unterschiedlicher Abstraktionsgrade eine vielschichtigere Einordnung der Geräusche. Weiters sind auch die Qualität und die temporale Struktur der Geräusche von zentraler Bedeutung, weshalb die Beurteilung und die Segmentierung der Geräusche in die Beschreibung einfließen müssen.

MPEG-7 ist ein Standard zur Ergänzung von Multimedialen Daten um Metainformationen, der 2002 von der Moving Picture Experts Group, kurz MPEG-Group verabschiedet wurde. MPEG-7 Daten werden wahlweise in einem XML-Dokument oder einer binären Repräsentation gespeichert. Für die Beschreibung von Audiosignalen existiert eine Reihe von MPEG-7-Deskriptoren, wobei innerhalb des Standards eigene Deskriptoren definiert werden können, um MPEG-7 Beschreibungen für die Anforderungen in den jeweiligen Applikationen zu erweitern.

Im Vortrag wird die Eignung von MPEG-7 für die Beschreibung von Audiosignalen in akustischen Klassifikationssystemen erläutert, wobei besonders die Aspekte Mehrkanalaufzeichnung, Beschreibung der Aufnahmesituation (Ort, Umweltparameter, Aufzeichnungssystem und Sensorik), Segmentierung, Signalqualität und Signalbearbeitung betrachtet werden.

• Segmentierung von TV-Werbespots für Automatische Spracherkennung und Jingle-Erkennung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  B. Rettenbacher and F. Graf
[A]

Im EU-Projekt 'MediaCampaign' wird ein System zur automatischen medienübergreifenden Erkennung und Beobachtung von Werbe-Kampagnen entwickelt (TV, Presse, Internet). Eine Komponente dieses Systems dient der temporalen Segmentierung des Audiodatenstroms von TV-Werbespots.

In TV-Werbespots treten Sprache und Musik oft simultan auf. Der Segmentierer berücksichtigt diese Tatsache, indem Segmente der Klassen 'Sprache', 'Musik', 'Stille' und 'Sonstige Geräusche' überlappend generiert werden. Ziel ist es, den nachfolgenden Modulen zur Automatischen Spracherkennung und zur Erkennung von Jingles, homogene Sprach- bzw. Musik-Segmente zur Verfügung zu stellen.

Der Segmentierer extrahiert aus dem Audiodatenstrom fensterbasiert Merkmalsvektoren, die anschließend mit Gaussian Mixture Models klassifiziert werden. In einem weiteren Verarbeitungsschritt werden die Klassifikationsergebnisse zur Segmentbildung herangezogen. Die gefundenen Segmente werden als MPEG-7 Metadaten ausgegeben.

Der Trainingskorpus wurde domänenspezifisch basierend auf einer detaillierten Annotation generiert. Die Annotation wurde in MPEG-7 und mit Hilfe eines Mehrspur-Audioeditors durchgeführt. Die Zusammenstellung des Trainingskorpus erfolgt auf Metadatenebene durch Abbildung der Segment-Annotationen auf die Klassen des Segmentierers. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine iterative Optimierung des Trainingskorpus.

• Vibroakustisches System zur automatischen Bestimmung der Achszahl von vorbeifahrenden Kraftfahrzeugen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  H. Rainer, M. Fellner, B. Rettenbacher, H. Wenzel and G. Gutenbrunner
[A]

In diesem Beitrag werden die Grundlagen für ein System zur automatischen Bestimmung der Achszahl von vorbeifahrenden Kraftfahrzeugen im höherrangigen Straßennetz mittels vibroakustischer Messmethoden erarbeitet. Die Fahrbahnvibrationen, hervorgerufen durch vorbeifahrende Kraftfahrzeuge, stellen eine überaus wichtige physikalische Messgröße dar. Diese Vibrationen werden als Informationsquelle angesehen, deren Charakteristik von der Achszahl und weiteren fahrzeugspezifischen Merkmalen wie etwa der Achslast geprägt wird. Für die Messungen wurde ein Laservibrometer als Sensor verwendet, dass den enormen Vorteil einer berührungslosen Messung in sich birgt. Die Messung selbst erfolgt von Überkopfbrücken aus, kann auch im mehrspurigen Betrieb durchgeführt werden und führt damit zu keiner Beeinträchtigung des Verkehrsflusses. Zusätzlich zum Laservibrometer wurden seismische Beschleunigungsaufnehmer am Fahrbahnrand positioniert und die Messergebnisse der beiden unterschiedlichen Sensortypen am Beispiel von unterschiedlichen Fahrbahnkonstruktionen (Asphalt- und Betondecke) zu validieren. Die sichere Identifizierung der Achsfolge des Schwerverkehrs kann zur Komplettierung von Daten bezüglich der Zusammensetzung des Verkehrs in einem Untersuchungsstreckenabschnitt dienen und liefert somit Basismaterial für Studien über die Verursachung von z.B. Lärmimmission durch die Interaktion Reifen-Fahrbahn.

Reuter, Christoph

• Verschmelzung und partielle Verdeckung Ein Konzept für die Wahrnehmung und Zuordnung gleichzeitig erklingender Musikinstrumente [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  C. Reuter
[A]

''Wie ist es möglich, aus einer Klangmischung zwei oder mehrere Klangfarben auseinanderzuhalten?'' (STUMPF 1890, 545). Auf diese Frage, die Carl Stumpf zum ausgehenden 19. Jh. stellte, gab es bis heute die unterschiedlichsten Antworten: Es liegt an Tonhöhen-, Pegel- und Richtungsunterschieden, an Mikroschwankungen, Art und Zeitpunkt der Klangeinsätze, usw. All diese Faktoren wurden von den Experimenten zur Auditory Scene Analysis (stream segregation) mehr oder weniger bestätigt. Jedoch wurde die Klangfarbe an sich seltsamerweise in nur wenigen Fällen in die Untersuchungen zur Unterscheidung von zusammen erklingenden Klängen einbezogen. Dies mag vor allem daran liegen, daß es bis heute noch keine befriedigende Definition darüber gibt, was denn Klangfarbe nun eigentlich ist. Dabei gibt es seit ca. 1929 mit Karl Erich Schumanns Entdeckung der festen Formantstrecken und ihren Verhaltensweisen bei Lautstärke- und Tonhöhenänderungen ein geeignetes Werkzeug zur Beschreibung von Instrumentalklangfarben. Untersucht man das instrumentale Zusammenspiel im Hinblick auf die Formantbereiche der am Klang beteiligten Instrumente, so läßt sich ein verlässliches Konzept darüber aufstellen, welche Klangfarben sich nur partiell verdecken, d.h. aus dem Klanggemisch herausgehört werden können, und welche Klangfarben miteinander verschmelzen (d.h. nicht mehr voneinander getrennt wahrnehmbar sind). Die hier vorgestellten Ergebnisse entsprechen in nahezu allen Fällen den in den Instrumentationslehren niedergelegten Erfahrungen der Musiker. Weiterhin finden sie auch in Experimenten zu sukzessiv erklingenden Klangfarben im Sinne der Auditory Scene Analysis ihre Bestätigung.

Reuter, Christoph

• Virtuelle Blasinstrumente - die Impulsformung als wiederentdeckte Klangsynthesetechnik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Oehler and C. Reuter
[A]

Innerhalb dieses Beitrags wird die Digitale Impulsformung als eine Klangsynthesemethode für Blasinstrumente präsentiert. Der Kerngedanke dieses Prinzips ist, dass jeder Blasinstrumentenklang im Grunde auf seine Anregungsimpulse zurückführbar ist (Schwingungen der anregenden Rohrblätter oder Lippen), die sich unabhängig von der Grundtonhöhe stets nach den gleichen Gesetzmäßigkeiten verhalten und in denen sich klanglich die Schumannschen Klangfarbengesetze widerspiegeln. Umgesetzt wurde dieses Prinzip erstmals Ende der 1970er Jahre in dem von Jobst Fricke, Wolfgang Voigt und Jürgen Schmitz am Musikwissenschaftlichen Institut der Universität zu Köln entwickelten Variophon. Dieser Blassynthesizer, der auf dem damals neuartigen Syntheseprinzip der Impulsformung beruht, wird nun innerhalb eines von der DFG geförderten Projektes als Digitales Variophon in einer verbesserten Ausführung rekonstruiert. Ziel des Projektes ist es nicht nur, einen verbesserten Blassynthesizer zu erhalten, bei dem, entgegen sonst gebräuchlicher Blassynthesetechniken, ein einziger Blaswandler ausreicht, um alle klanglichen Nuancen (z.B. Klangfarbenmodulation) wie auf einem richtigen Instrument zu erzeugen. Es geht vor allem auch darum, speziell eine Experimentierumgebung für die Analyse und Synthese von (Blas-)Instrumentenklängen zu schaffen. Die Fagott- und Oboenmodule des Digitalen Variophons sind bereits innerhalb von NI Reaktor implementiert und stimmen in ersten Hörtests und akustischen Analysen klanglich überzeugend gut mit den Klängen von den jeweils originalen Instrumenten überein.

Reuter, F.

• Membranreinigung mit Ultraschall [DAGA 2008 (Dresden)]
  F. Reuter, R. Mettin and W. Lauterborn
[A]

Die Ultraschallreinigung von Filtrationsmembranen zur Trinkwasseraufbereitung wird untersucht.
Für die Ultraschallreinigung spielen schwingende Kavitationsblasen eine wichtige Rolle, daher wird ihnen in dieser Untersuchung besondere Beachtung geschenkt.
In einem flexiblen Testaufbau, der aus einem durchsichtigen Wasserbecken und Tauchschwingern besteht, wird ein getauchtes, aus mehreren parallelen Polymermembrantaschen aufgebautes Membranmodul im Saugverfahren betrieben. Dabei sind die Verschmutzungsseiten der Membrantaschen optisch zugänglich. An diesem Testaufbau werden optische und akustische Messungen durchgeführt. Dazu gehören die Vermessung der Schallfeldkonfiguration des benutzten niederfrequenten Ultraschalls unter Veränderung verschiedener, zum Beispiel geometrischer Parameter, sowie die fotografische und hochfrequenzkinematografische Aufnahme der Kavitationsstrukturen im Hinblick auf ihre Reinigungswirkung. Gleichzeitig findet eine fortlaufende Prüfung der Membranintegrität durch Trübungsmessung und Partikelzählung statt.
Ziel der Untersuchung ist sowohl ein verbessertes Verständnis der mikroskopischen Vorgänge bei der Reinigung als auch die Erkenntnis von Optimierungsmöglichkeiten in großtechnischen Anlagen zur Trinkwasserfiltration.

Reuter, K.

• Repeatability of DPOAEs and their vulnerability to over-exposure [DAGA 2003 (Aachen)]
  K. Reuter, R. Ordoñez and D. Hammershøi
[A]

Over-exposure to noise is considered to be one of the main causes of hair cell damage and can result in temporary and permanent threshold shifts. Otoacoustic emissions (OAEs) are a by-product of the active mechanism of the outer hair cells and a sensitive measure of that cochlear function. Measurements of OAEs before and after noise exposure suggest that OAE is a more sensitive measure than pure-tone audiometry and therefore might be a measure for the early identification of hearing loss. Until now OAEs are mainly used for newborn hearing screening, where the presence or absence of OAEs is used as a pass/ fail criterion, respectively. The prevalence is determined from broadband measures, e.g. the SNR or the reproducibility (the correlation between two independent measurements) of the OAEs, but individual OAEs show detailed characteristics, which might provide more information about the status of the inner ear. In this investigation normal hearing subjects are exposed to sound that causes a temporary threshold shift. OAEs are measured in certain time intervals after the exposure. From these measurements frequency specific changes in the OAE recovery are observed. Temporary effects on OAEs may have implications for the clinical interpretation of OAEs from permanently noise-damaged ears.

Reuter, S.

• Multimodale Darstellung natürlicher Schallquellen in virtuellen Umgebungen [DAGA 2008 (Dresden)]
  D. Schröder, S. Reuter, G. Behler and I. Assenmacher
[A]

In interaktiven, virtuellen Umgebungen ist eine realistische Repräsentation von natürlichen Schallquellen (z.B. Musikern) notwendig um beim Nutzer eine Akzeptanz der dargebotenen Szenerie hervorzurufen. Um den präsentierten Szenarien eine gewisse Natürlichkeit zu verleihen, z.B. bei der Teilnahme an einer musikalischen Darbietung in einem virtuellen Konzertsaal, müssen zumindest die beiden dominantesten Sinne, das heißt Hören und Sehen, adäquat stimuliert werden. Während bei der visuellen Komponente eine synchrone Bewegung des Musikers zur gespielten Musik gefordert ist, benötigt man für die akustische Komponente die Verknüpfung der Richtcharakteristiken der Schallquellen mit der raumakustischen Echtzeitsimulation. Speziell im Fall des Spielens von Musikinstrumenten, bei denen die akustische Richtcharakteristik stark über den Frequenzbereich variiert und der Betrachter eine gewisse Bewegungscharakteristik vom Musiker erwartet, wird die Glaubwürdigkeit der Simulation natürlicher Schallquellen durch einen solchen multimodalen Ansatz stark erhöht.

Dieser Beitrag beschreibt den Messaufbau für die Extraktion der Quellenrichtcharakteristiken aus einem live eingespielten Musikstück, die Dateninterpolation aufgrund der begrenzten Anzahl von Messkanälen (32 Messkanäle im Vergleich zu 2416 benötigten Messkanälen bei einer 5 Grad Messauflösung), das Marker-basierte Motion Capturing der Musiker und die anschließende Synchronisation von akustischen und visuellen Komponenten.

Rey, E.

• The influence of nocturnal aircraft noise on humans – a new comprehensive approach [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Basner, H. Buess, N. Luks, H. Maass, L. Mawet, E. Mueller, U. Mueller, C. Piehler, G. Plath, E. Rey, A. Samel, M. Schulze, M. Vejvoda and J. Wenzel
[A]

Aufgrund des stetig steigenden Luftverkehrsaufkommens nimmt die Nachtfluglärm-Problematik einen immer größeren Stellenwert ein. Das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin untersucht seit 1999 den Einfluss von Nachtfluglärm auf den menschlichen Schlaf, die Leistungsfähigkeit und das Befinden. In vier repräsentativen Laborstudien werden insgesamt 128 Probanden über 13 aufeinanderfolgende Nächte im Schlaflabor untersucht. Neben den physiologischen Messgrößen Polysomnographie (EEG, EOG, EMG), Atmung, EKG, Fingerpulsamplitude und Aktometrie werden computergestützte Leistungstests durchgeführt, mit denen fluglärmbedingte Einflüsse auf die Merkfähigkeit, die Reaktionsgeschwindigkeit und die Hand-Auge-Koordination überprüft werden. Das subjektive Empfinden wird mit standardisierten Fragebögen erfasst. Zusätzliche werden die Stresshormone Adrenalin, Noradrenalin und Kortisol im nächtlichen Sammelurin bestimmt. Die Fluggeräusche wurden mit Klasse-1-Schallpegelmessern in den Schlafräumen von Flughafenanwohnern aufgezeichnet. Die korrekte Wiedergabe im Schlaflabor wird durch das individuelle akustische Einmessen jeder Schlafkabine garantiert. Die Versuchspersonen erhalten nach zwei Gewöhnungsnächten über neun aufeinander folgende Nächte in der Zeit von 23:00 bis 7:00 Uhr zwischen 4 und 128 Fluggeräusche pro Nacht mit Maximalpegeln zwischen 50 und 80 dB(A). Durch die gleichzeitige Ausgabe eines Triggersignals ist erstmals eine ereigniskorrelierte Auswertung mit einer zeitlichen Auflösung von bis zu 5 msec möglich. Die Ergebnisse aus den Laborstudien werden in zwei Feldstudien an 64 Versuchspersonen mit derselben Messtechnik, wie sie im Labor zum Einsatz kommt, validiert. Insgesamt werden über 2200 Probandennächte aufgezeichnet, anhand derer ein belastbarer Kriterienkatalog für die Beurteilung und Bewertung von Nachtfluglärmwirkungen auf den Menschen erstellt werden soll. Zwischenergebnisse der ersten beiden Laborstudien mit 64 Probanden (832 Nächte) liegen bereits vor und werden auszugsweise auf der Tagung präsentiert.

Rezeau, G.

• Mesure sur diffuseurs à résidus quadratiques à l'échelle 1/10ème [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P. Woloszyn, G. Rezeau and B. Suner
[A]

This experimental study presents a scale model measurement system destined to allow concert hall acoustical design qualification. The research work aims to validate a mesurement procedure with verifying the adequation between the theoritical Quadratic Residue Diffusors interference model and its diffusion angular measurement on a 1/10 scale model. Defined for a frequency band from 1000Hz to 40kHz, the mesurement procedure takes place in a semi-anechoic room, exploiting an MLS signal through time windowing. At every 2.5 degree incrementation step, a 180 degree polar reference measure has been done on a flat panel in front of the diffusor, before measuring the diffusor itself. Specular and diffuse reflexion modes comparison between the scale model and the reference model (Helmholtz - Kirchhoff equation for infinitely rigid flat panel and boundary elements method for the Quadratic Residue Diffusor) confirms the sharp correlation between scale model measurements and the reference model, except for grazing angles directivity lobes qualification. Generalisation of those results will allow this method to describe the diffusive behaviour of any surface, under the conditions of geometrical continuity for its contributing part.

Ribay, G.

• Time reversal imaging of noise sources inside a reverberant room [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  G. Ribay, C. Roux, J. de Rosny and M. Fink
[A]

In a reverberant room, the multiple reflected echoes make imaging of acoustical random sources difficult. In this talk, we give an original solution based on Time Reversal Principles. Basically, in a first step, the acoustic field due to a noise source is recorded by a set of microphones. In a second step, all the recorded signals are time-reversed and re-emitted by loudspeakers that now replace the microphones. We observe a strong enhancement of the mean intensity around the initial source position. In a first part, we highlight the formal link between time-reversal of pulsed and noise sources in reverberant media. Especially we deduce that the signal to noise ratio depends only on the number of pairs of microphone/loudspeaker for noise sources. Numerical simulations confirm these predictions. In a second part, we present experimental results performed in a 5*3*3 m and strong reverberant room. The intensity map of noise acoustic sources with a working bandpass of [100 3000] Hz has been performed. The same experiment has been carried out with two coherent or incoherent sources. Moreover, the frequency dependence of the resolution obtained with this technique is studied. Finally, we focus on the SNR with respect to the bandpass and central frequency.

Ribeiro, F.

• Tansducer Placement Strategy for Active Noise Control of Power Transformers [DAGA 2008 (Dresden)]
  B. Masiero, F. Ribeiro and V. Nascimento
[A]

Active Noise Control is a noise reduction technique with an ever increasing range of applications. The use of Active Noise Control systems for reducing sound levels in enclosed spaces or for on-ear devices has already shown good results; but the use of Active Noise Control on open field situations presents several difficulties, the main one being how to optimally place the electro-acoustic transducers necessary for the control system. Genetic algorithms were used for the optimization of the transducers' position. Using a simplified model the importance of the genetic algorithms' cost function in its performance was made evident. It was also verified that a joint optimization for transducers' position provides the same result, and in shorter time, as the independent optimization of control source and error sensor positions.

Ribeiro, M.

• Auralizing Auditoria in North Portugal: Two case studies [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Ribeiro, I. Bork and F. Martins
[A]

This paper deals mainly with auralization performed in two auditoria: one highly absorbent mainly for cinema presentations but also used for music concerts (CMM), the other much more reflective, mainly used for musical theatre performances (TECA). Our main objectives were to evaluate their sound quality and how that sound is related to architectural and acoustical properties of the two auditoria. First we will present and compare acoustical objective parameters values obtained by in situ measurements and by room acoustic prediction software. Secondly we will compare the results from analysis of the impulse responses obtained by performing binaural auralization: a) over measured impulse responses in the real rooms using a real-head technique; b) over computer simulated impulse responses using room acoustic prediction and auralization software. Finally we will compare the subjective experience of listening directly to the measured and to the generated IR and after their convolution with anechoic recordings obtained from audio libraries. Further, a real sound recording with loudspeakers, as sound sources, will also be used. As a conclusion, we will comment the difficulties experienced and, based on our own and very recent incursion in this area, the real possibilities to use auralization for detecting some acoustical and undesirable phenomena, like flutter echoes and virtual source displacement and make them audible for architects.

• Subjective evaluation of diffuse sidewall reflections in a concert hall model [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Ribeiro and I. Bork
[A]

Subjective evaluation of diffuse sidewall reflections in a concert hall model

In a computer model of a simple shoebox shaped concert hall, the audibility of side wall reflections with varying degrees of scattering coefficients has been investigated. Two different sound source configurations were applied: a monophonic representation of a trumpet player in the middle of the stage and a stereophonic reproduction of orchestral music via two omnidirectional sound sources on both sides of the stage. The frequency dependent absorption of the room surfaces was chosen in such a way that the reverberation time approached that of the Vienna Musikvereinsaal. The effects of the degree of scattering on the two source signals was significantly different: while for the solo trumpet the variation of scattering was clearly audible, the stereophonic source configuration showed only small changes in sound quality (e.g. apparent source width). The reason for this can be explained by the higher density of early reflections in the case of two sources in contrast to the single source

Richard, F.

• Perceptive qualification of the engine sound character ; Validation of auditory attributes using analysis synthesis method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  V. Roussarie, F. Richard and M.-C. Bezat
[A]

For over 2 years PSA has been studying the sound identity of 4 cylinders vehicles. Using free sorting experiences we observed that the sound of vehicles in dynamic situations such as full load acceleration can be sorted at least in 4 categories. One category for which sound identity is pregnant in consumer's choice is the so called 'sporty class'. Thus we focused on the link between signal and perceptive attributes of this category through specific experiments using synthetic sounds. The aim is to qualify sporty identity using objective signal criteria. HARTIS, the sound design software we developed using IRCAM's jMax programming environment, allowed us to prepare re-synthesis car sounds for three main experiments :
- Influence of high engine orders on the perception of roughness,
- Influence of booming noise on the gene caused by engine sound,
- Influence of booming noise and roughness on the perception of sporty identity.
The results of those experiments highlight that roughness and booming noise can influence perception of sporty identity in different ways. Indeed we emphasized subject classes with different representation of a sporty car sound. In addition, we now have signal keys to explain the perception of different roughnesses and the annoyance caused by booming noise. Those experiments highlighted the fact that different sporty identities exist, and emphasized important signal criteria for each sporty class observed.

Richoux, O.

• Characterization of a dipole radiation by Laser Doppler Velocimetry [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  G. Souchon, B. Gazengel, O. Richoux and A. Le Duff
[A]

This work concerns the use of a Laser Doppler Velocimetry (LDV) technique for measuring the acoustic particle velocity in free field condition. The aim of the study is to characterise the radiation of an acoustic dipole. First, pressure measurements are performed in a anechoic room in order to estimate the dipole moment used in a radiation model. Pressure measurements are also performed in the LDV experimental room (semi-anechoic room) using the same experimental protocol. In this case, results highlight the great influence of the environment (room and experimental system acoustic properties), especially at low frequency.

In a second time, acoustic velocity measurements are performed in the semi-anechoic room using the LDV system and a sound intensity probe.

The study points out two major results : - As shown by the pressure measurements performed in the preliminary study, velocities deduced from the sound intensity probe and from the radiation model does not agree for low frequency, the room being not anechoïc.

- The acoustic velocity estimated by means of the LDV bench and by the sound intensity probe agree for medium frequency (1 kHz). For low frequency, the acoustic velocity can not be estimated by means of the LDV system because of the natural convection that exists in the room.

The presented results show that it is possible to estimate the acoustic particle velocity in free field condition with a flow velocity in order of 20 mm/s and acoustic velocity in order of 4 mm/s with a frequency of 1000 Hz.

• Measure of the group velocity of an acoustic wave in an one-dimensional lattice [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  S. Griffiths, O. Richoux and V. Pagneux
[A]

The aim of this work is the study and the measure of the group velocity of an acoustic wave propagating in a complex medium. This medium is an one- dimensionnal lattice formed by Helmholtz resonators periodicaly connected on a cylindrical tube. This kind of system allows an important scattering illustrated by the appearance of forbidden and allowed bands in the spectral domain. Experimental and theorical results are presented on perfectly waveguide lattice showing the presence of band gaps frequency in which the transmission of sound is forbidden. This property is used to show that the group velocity of an acoustical wave can be more important than sound velocity. A gaussian sound pulse whose frequeny content lies completely with the forbidden transmission region is used to measure the group velocity. Two sorts of procedures to determine the group velocity are used and compared: the time difference of the maximum of the pulse and the time difference for its barycentre before and after the lattice. We show that experimental group velocity can be considerably larger than the speed of sound: with a lattice composed by thirty resonators, the group velocity in the first Bragg stopband is measured between 2000 and 3000 m/s.

Richter, A.

• Numerische Simulation der Wellenausbreitung am Tonloch [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  A. Richter, J. Stiller and R. Grundmann
[A]

Der in Holzblasinstrumenten auftretende akustische Schwankungsanteil des Druckes liegt um Größenordnungen unter dem Anblasdruck. Die Lösung der kompressiblen, instationären Navier-Stokes'schen Gleichungen ermöglicht die Simulation der Ausbreitung akustischer Wellen unter Berücksichtigung sämtlicher relevanter, physikalischer Effekte. Hierzu zählen u.a. thermische Verluste über die Wand und nichtlineare viskose Vorgänge. Die numerische Simulation dieser Vorgänge erfordert hierfür die hinreichend exakte Lösung der zugrundeliegenden Strömungsgleichungen.

Spektralelementmethoden (SEM) als Methoden höherer Ordnung haben sich als geeignete Verfahren für aeroakustische Phänomene bewährt. Die Verwendung krummliniger Elemente gestattet zusätzlich die exakte Behandlung gekrümmter Geometrien.

Bei der Ausbreitung akustischer Wellen können sich lokal hohe Gradienten in den Erhaltungsvariablen ausbilden. Beispielsweise führt die Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit zu einer Aufsteilung der akustischen Welle. Mithilfe stabilisierter diskontinuierlicher Galerkin-Verfahren (DG) ist es möglich, solche Phänomene geeignet zu behandeln.

Mittels zweidimensionaler Simulationen unter Verwendung der DG-SEM wird der Einfluss der Tonlochgeometrie wie der Tonlochneigung oder -wandungsdicke auf die Ausbreitung einer akustischen Welle in einem Fagott untersucht.

Die Arbeit stellt das verwendete Verfahren sowie die numerischen Ergebnisse vor.

• Stabilisierte DG-Methoden für aeroakustische Applikationen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Richter, J. Stiller and R. Grundmann
[A]

Die Schallausbreitung in durchströmten Geometrien wie z.B. Rohrleitungen und Schalldämpfern, aber auch Holzblasinstrumenten ist oftmals geprägt durch die unterschiedlichen Größenordnungen der Grundströmung und des überlagerten akustischen Schwankungsanteiles. Spektralelementmethoden (SEM) als Methoden höherer Ordnung haben sich als effizientes Werkzeug entwickelt, die zugrundeliegenden Differentialgleichungen mit der hierfür erforderlichen Genauigkeit zu lösen. Diskontinuierliche Galerkin-Methoden ermöglichen eine effiziente und flexible Implementierung des numerischen Verfahrens, da jedes Element separat behandelt wird und die Kopplung zwischen den Elementen ausschließlich durch den numerischen Fluss über die Elementgrenzen erfolgt.

Eine Schwierigkeit der numerischen Simulation von Wellenausbreitungsvorgängen liegt in der korrekten Behandlung künstlicher Ränder. Nichtreflektierende Randbedingungen lassen sich z.B. mittels exakter Randbedingungen oder Pufferzonentechniken realisieren. Ein alternatives Konzept besteht in der Verwendung stabilisierter Extrapolationsrandbedingungen. Extrapolation bezeichnet hierbei die Definition der Erhaltungsvariablen an dem Rand ausschließlich durch Werte, die aus der Zeitintegration im Elementinneren resultieren. Dieses Verfahren lässt sich sehr leicht implementieren, führt in der Regel aber zu Instabilitäten an dem betreffenden Rand. Diese Instabilitäten lassen sich durch die Anwendung von Anstiegsbegrenzern jedoch zuverlässig verhindern.

Der Vortrag stellt das verwendete numerische Verfahren sowie die Arbeitsweise der Extrapolationsrandbedingungen vor. Anhand verschiedener Testbeispiele (z.B. schräg aus dem Rechengebiet auslaufenden Wellen, Wellenausbreitung in Musikinstrumenten) wird die Effektivität dieser Art von Randbedingung diskutiert und mit der klassischen charakteristischen Randbehandlung verglichen. Hierbei zeigt sich eine deutliche Verbesserung der erzielten Ergebnisse durch die Verwendung der Extrapolationsrandbedingungen.

• Anstiegsbegrenzer in diskontinuierlichen Galerkin-Methoden für aeroakustische Probleme
  J. Stiller and A. Richter
[A]

Diskontinuierliche Galerkin-Methoden (DGM) vereinen die Vorzüge von Finite-Volumen-Verfahren und Spektral-Methoden. Aufgrund ihrer Robustheit und Flexibilität bei gleichzeitig hoher Genauigkeit bilden sie einen attraktiven Ansatz für die numerische Behandlung aerokaustischer Probleme. Die bei DGM übliche Stabilisierung mit Anstiegsbegrenzern niederer Ordnung zerstört allerdings lokal die Genauigkeit des Verfahrens. Wir präsentieren einen Anstiegsbegrenzer für strukturierte Elemente, der eine Erweiterung der Arbeiten von Devine und Flaherty sowie von Burbeau, Sagaut und Bruneau darstellt. Dieser Begrenzer bewahrt weitestgehend die Ordnung des Verfahrens und ermöglicht somit eine genauere Modellierung von akustischen Phänomenen in Strömungen mit starken Gradienten oder Diskontinuitäten.

• Untersuchungen der Strömungsakustik eines Fagottes unter realen Spielbedingungen [DAGA 2008 (Dresden)]
  A. Richter and R. Grundmann
[A]

Das Lösen der kompressiblen Navier-Stokes'schen Gleichungen erlaubt die Untersuchung der Strömungsakustik in Blasinstrumenten ohne die Vernachlässigung physikalisch relevanter Effekte. Hierbei stellt die Definition realistischer und gleichzeitig stabiler Randbedingungen ein signifikantes Problem für die Strömungsberechnungen dar. Wir demonstrieren ein Verfahren zur Berechnung der Strömungsakustik in einem Fagott unter realen Spielbedingungen. Ergebnisse aus dreidimensionalen Untersuchungen des Fagottes werden vorgestellt und diskutiert.

Richter, B.

• Untersuchung von Gehgeräuschen auf Holzbalkendecken [DAGA 2002 (Bochum)]
  B. Richter and H. Schröder
[A]

Das Normhammerwerk stellt in der Bauakustik eine künstliche Trittschallquelle mit exakt normierten Parametern dar. Tatsächlich entstehen aber im Wohnbereich wesentlich vielseitigere Geräusche, beispielsweise durch gehende Personen, spielende Kinder und vieles mehr. In einer Diplomarbeit am Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP)wurde der durch Geher entstehende Trittschall näher untersucht. Als Grundlage wurden Gehgeräusche verschiedener Personen gemessen. Diese Personen begingen das Prüfobjekt jeweils mit verschiedenen Schuhen und verschiedenen Schrittgeschwindigkeiten. Es sollten möglichst viele Parameter und deren Einflüsse untersucht werden, um die Reproduzierbarkeit dieser Gehgeräusche zu gewährleisten. Die Untersuchungen wurden außerdem auf verschiedenen Deckenkonstruktionen durchgeführt. Dabei standen zunächst die Holzbalkendecken mit verschiedenen Estrichaufbauten im Vordergrund. Vergleichend wurden auch Gehgeräusche auf Massivdecken herangezogen. Mittels statistischer Auswertung wurden dann Korrelation und Abweichung der Spektren der Geher untereinander und die der Geher zum Hammerwerk bestimmt. Es wurde auch das im Rahmen der ISO 140, Teil 11 vorgeschlagene modifizierte Normhammerwerk mit den Gehgeräuschen verglichen.

• Alternative Determination of Dynamic Stiffness of Thick Insulating Layers [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P. Leistner, H. Schröder and B. Richter
[A]

The dynamic stiffness of insulating layers is a decisive parameter for the sound insulation of multi-layer building parts such as floating floors, additional linings and external thermal insulation systems. With restriction to (mostly thin) layers of insulating materials used under floating floors a measurement procedure its regulated in the standard DIN EN 29053. Due to this restriction a reliable procedure for insulating layers in other applications is still needed. Especially the stiffness of very thick layers of external thermal insulation systems is hard to analyse. The mounting conditions strongly influence the results and the measurement uncertainty is generally high. These problems can be avoided by an alternative procedure which should also be as practical as possible. In comparison with the standard shaker excitation, which is far from reality of thermal insulation systems, an airborne sound excitation shows several advantages. In this sense the impedance tube can be used. The measured sound absorption curve clearly shows the resonance behaviour of a mass (plaster) - spring (insulating layer) system. With the known mass the dynamic stiffness can be easily derived. Further practical conditions are ensured by horizontal orientation of the multi-layer system and by well-defined lateral terminations. Even the influences of different support systems, e.g. plugs or frames, can be investigated in impedance tubes with bigger cross-sections ( 1 m). A number of tests will be presented and compared with other results including results of sound insulation measurements.

• Evaluation of walking noise on floors [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  H. Schröder and B. Richter
[A]

Apart from impact noise in adjacent rooms, walking noise in the source room - also referred to as drum noise - is of increasing interest. Drum noise is not a subject of authority regulations in Germany. This situation offers space for newer measurement techniques und evaluation procedures away from the well-established single number values. Psychoacoustic findings could be considered more appropriate and the sound of drum noise itself could be investigated.

A measuring method for in-room impact noise by floor coverings was developed in France (NF S 31-074), which is based on laboratory measurements using the standard tapping machine. Several institutes in Scandinavia and Germany created their own measurement procedures using also different types of excitation and more sophisticated measurement techniques. About one year ago a European standardisation group (CEN/TC126/WG1/AHG7) was established under active participation of the European Producers of Laminate Flooring (EPLF). The aim of this group is to agree upon a unique test method to characterize walking noise of floor coverings. One of the parameters in focus is the loudness according to Zwicker. The current state of the discussion will be reported.

Further more, some measurements from persons walking on different floors will be presented. The hearing impression is then compared to the determined rating parameters.

• Flanking sound reduction of suspended ceilings [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  B. Richter, P. Leistner and H. Schröder
[A]

In 2003 a series of measurements on suspended ceilings made from closed gypsum boards was carried out at the Fraunhofer-Institute of Building Physics (IBP). The reason for these investigations was, that construction examples given in the German standard DIN 4109 are based on very old measurements. Since that time, building materials have been modified and some acoustically important features as the mass per unit area and the thickness of currently available products have changed. Furthermore, the corresponding test code DIN EN 20140-9 has gone through substantial changes. The focus of the measurements was put on the construction examples given in table 26 of supplement 1 to DIN 4109.

The measurement program is presented in detail and different parameters, which influence the flanking sound reduction are explained when looking at the results. The single number values are compared to the existing table 26 and some historic measurements. As DIN 4109 is currently revised, some proposals are made for new design values of the flanking sound reduction of suspended ceilings.

• Trittschalldämmung von Decken: Messverfahren und Anforderungen in Asien [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  B. Richter, L. Weber and P. Leistner
[A]

In Deutschland und Europa wird die Trittschalldämmung von Decken mit dem Norm-Hammerwerk als Anregungsquelle gemessen. Obgleich das Hammerwerk als adäquate Trittschallquelle in Zweifel gezogen wird, ist es nach wie vor als Standard in der bauakustischen Normung verankert.

In einigen asiatischen Ländern kommen alternative Verfahren der Trittschallanregung zum Einsatz. So wird z. B. in Korea eine sogenannte 'Bang-Machine' verwendet, bei der ein Gummireifen aus definierter Höhe auf die Decke herabfällt. Der Grund für diese Art der Anregung ist unter anderem, dass die in Korea übliche Betonplattenbauweise und das Gehen ohne Schuhe die Trittschallproblematik erheblich verschärfen. Dies gilt insbesondere für die tieffrequenten Geräuschanteile des Trittschalls, die durch die 'Bang-Machine' weitaus stärker angeregt werden als durch das Norm-Hammerwerk.

Im Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungsvorhabens wurden Messung und Bewertung der Trittschalldämmung nach den koreanischen Normen KS F 2810-2 und KS F 2863-2 experimentell untersucht und mit den entsprechenden europäischen Verfahren verglichen. Es ergeben sich interessante Erkenntnisse über die Trittschallanregung und - übertragung bei tiefen Frequenzen sowie die unterschiedlichen Anforderungen an den baulichen Trittschallschutz und die daraus resultierenden Konstruktionsweisen von Decken.

Richter, C.

• A Stable Time Explicit Impedance Model and its Applications [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  C. Richter and F. Thiele
[A]

Passive acoustic treatment allows very large levels of noise reduction today, not only in aircraft nacelle design. On the other hand time explicit, numerical methods have gained popularity in Computational Aeroacoustics (CAA) over the last two decades. As a consequence there is a high demand for accurate, easy to use time domain impedance models for subsonic parallel flow conditions. The boundary layer effects of overflown hard walls are usually not considered in acoustic models of the in duct wave propagation. For many applications the resolution of a small boundary layer would dramatically increase the problem size, without significant enhancement of the simulated large scale acoustic properties. However, the boundary layer significantly changes the effective impedance of the treated surface, which is usually modeled by the Myers boundary condition. Unfortunately this model was shown to contain an instability under non-zero flow conditions. This instability is removed by a fully equivalent modification of the original Myers boundary condition in the presented approach. With this modification a stable time explicit impedance model is implemented together with a time explicit, high order CAA method based on the DRP scheme. The frequency responses of the surface impedance is modeled as a single cavity Helmholtz resonator. Two and three dimensional simulations of the in duct wave propagation with subsonic mean flow show the capability of the presented approach. In the context of accompanying simulations for experiments, the possibility to model measured termination impedances is shown.

• Vergleich experimenteller Daten und numerischer Berechnungen zur Analyse der Dämpfungseigenschaften überströmter Liner für Flugtriebwerke [DAGA 2008 (Dresden)]
  S. Busse, C. Richter, C. Heuwinkel, L. Enghardt, I. Röhle, U. Michel and F. Thiele
[A]

Der Einfluss der Überströmungsgeschwindigkeit auf die Impedanz von Schalldämpfern (Linern) ist für deren Einsatz in Flugtriebwerken ein wichtiger Parameter. Dieser wurde experimentell und numerisch untersucht. Dazu wurden in einer durchströmten, austauschbaren runden oder eckigen Messstrecke verschiedene axialsymmetrische oder ebene schalldämmende, realitätsnahe Auskleidungen vermessen. Jede untersuchte Frequenz wurde von Lautsprechern monofrequent angeregt. Die resultierenden Wechseldrücke wurden mithilfe mehrerer beidseitig der Probe wandbündig angeordneter Mikrofone erfasst. Die Messdatenauswertung, insbesondere die Trennung in hin- und zurücklaufende Wellen und die Berücksichtigung verschiedener Fehlergrößen, erfolgte durch Algorithmen im Frequenzbereich. Die Auswertungsergebnisse waren Ausgangsbasis für die numerische Rückrechnung der Impedanz im Zeitbereich mit Hilfe einer numerischen Methode. Dafür wurde ein kommerzielles, nichtlineares Optimierungsverfahren mit einer proprietären CAA-Methode gekoppelt. Ziel der Optimierung war die Minimierung des Fehlerquadrats zwischen gemessenem und numerisch berechnetem Frequenzgang der Schallleistungsdissipation des Liners. Dazu wurden die fünf Parameter des Impedanzmodells variiert. Bei Formulierung im Zeitbereich kann der Frequenzgang der Impedanz mit einer einzigen Optimierung gefunden werden. Im Gegensatz zu Messungen mit dem Kundtschem Rohr berücksichtigt die berechnete Impedanz nichtlineare Änderungen durch die Überströmung der Probe. Mit den ermittelten Modellparametern kann die Wirkung der akustischen Auskleidung in der realen Einbausituation im Flugtriebwerk simuliert werden.

Richter, D.

• Mikrofonarraymessungen für aeroakustische Untersuchungen [DAGA 2003 (Aachen)]
  A. Zeibig, D. Richter and A. Witing
[A]

Im Rahmen des DFG-geförderten Forschungsprojektes SWING+ (Simulation of Wing-Flow Noise Generation) werden numerische Simulationen der Schallentstehung an überströmten Hinterkanten durchgeführt. Zur Validierung dieser Simulationen ist die Lokalisation der Schallquellen an einem realen Modell notwendig. Ein hervorragendes Messinstrument zur Ortung von Schallquellen stellt ein Mikrofonarray mit Beamformingtechnologie dar. Der Aufbau eines solchen Arrays ist stark von den jeweiligen Messobjekten und Anforderungen abhängig. Deshalb ist die Anschaffung eines auf die speziellen Messanforderungen abgestimmten kommerziellen Arrays nahezu unmöglich und es musste ein eigenes Array entwickelt werden. In diesem Vortrag werden zunächst die besonderen Anforderungen an aeroakustische Messungen mit Mikrofonarrays dargelegt. Aufbauend darauf wird die Konzeption des neu entwickelten Arrays vorgestellt. Es werden Übertragungsfunktionen und Ergebnisse der ersten Messungen mit dem neu entwickelten Array gezeigt. Dabei werden sowohl typische Schallstrahlermodelle (Punktmonopol, Punktdipol) als auch reale aeroakustische Modelle (Hinterkanten von dünner ebener Platte und NACA0012-Profil) vermessen.

• Basic Investigations of Microphone Arrays [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  C. Schulze, A. Zeibig and D. Richter
[A]

In order to localize and separate sound sources at structures in air flows a microphone array was developed. In advance basic investigations about the generation of directional characteristics of microphone arrays were carried out. The knowledge obtained during these investigations illustrated on the example of a line array will be the content of this presentation. A specifically developed computer simulation allowed the calculation of the transfer functions of different microphone distributions as well as examinations of the influences of array geometry, signal parameters and evaluation algorithms on the directional characteristic of the microphone array. On the basis of the simulation results an appropriate microphone array for the detection of the aeroacoustic sources mentioned before was found. The application of a frequency band filter algorithm corresponding to the transition from single-frequent to band limited sound source detection provided considerable improvements in the directional characteristic. The obtained simulation results are to be discussed and compared with practical measurements.

• Akustisches Hohlspiegelmesssystem mit Mehrmikrofonanordnung [DAGA 2005 (München)]
  A. Zeibig, M. Lippmann and D. Richter
[A]

In den letzten Jahren wurden im Bereich der Messinstrumente zur Schallquellenlokalisation akustische Hohlspiegel von Mikrofonarrays mit Beamformingtechnologie fast vollständig verdrängt. Ein wichtiger Grund dafür ist, dass durch das Beamforming der Mikrofonarrayrichtcharakteristik das sonst notwendige umständliche Schwenken des Hohlspiegels entfällt. Als Alternative zu einem Mikrofonarray mit Beamforming bietet sich allerdings auch die Kombination eines Hohlspiegels mit einem Mikrofonarray an. Dadurch erhält man ohne zusätzliche Signalverarbeitung sofort ein Abbild der Quelle im Bildmaßstab. Dieser Vortrag stellt kurz die wichtigsten Bauformen des akustischen Hohlspiegels sowie ihre speziellen Anwendungsgebiete dar. Es werden die berechneten Richtcharakteristiken einer ausgewählten Hohlspiegel-Mehrmikrofonanordnung diskutiert und mit experimentell erzielten Ergebnissen verglichen. Die Ergebnisse von Messungen mit dieser ausgewählten Spiegel-Mehrmikrofonanordnung an verschiedenen Punktstrahleranordnungen und auch an aeroakustischen Quellen werden präsentiert und mit durch Beamforming erzielten Arrayergebnissen verglichen.

• MAREYsche Kapseln in der experimentellen Phonetik - ihr Übertragungsverhalten aus heutiger Sicht [DAGA 2008 (Dresden)]
  D. Mehnert, R. Dietzel, D. Richter and J. Landgraf
[A]

Im Institut für Akustik und Sprachkommunikation der TU Dresden befindet sich eine umfangreiche Sammlung historischer phonetischer Geräte, von der bereits zur DAGA 04, 06 und 07 ausgewählte Objekte vorgestellt wurden. In dieser Sammlung befinden sich akustisch-mechanische Wandler (sog. MAREYsche Kapseln) unterschiedlicher Ausführungsformen. Diese Wandler-Kapseln dienten in der experimentellen Phonetik zur Umwandlung akustischer und physiologischer (Sprach-Schall, Atembewegungen,...) in mechanische Größen, die dann über Zeigersysteme auf bewegtem Rußpapier (auf einer Kymographentrommel) aufgezeichnet wurden. Aus der Vielzahl der vorhandenen, seinerzeit benutzten und vielseitig erprobten Wandler-Kapseln sollen an einigen ausgewählten Exemplaren systematische Untersuchungen zum Übertragungsverhalten angestellt werden. Dazu wird in einem Versuchsaufbau mit einer Modellkapsel und einer Schallfluss-Quelle zur Anregung das frequenzabhängige Übertragungsverhalten ermittelt und mit einer baugleichen Originalkapsel verglichen. Schließlich werden Aussagen zur Leistungsfähigkeit einiger MAREYscher Kapseln gemacht.

• Mikrofon mit entfernungsabhängiger Selektivität [DAGA 2008 (Dresden)]
  D. Richter
[A]

Von einer punktförmigen Schallquelle (in Näherung auch Sprecher oder Sänger) nimmt der Schalldruck mit der Entfernung mit 1/r ab. Die Schallschnelle dagegen verringert sich mit 1/r2 solange, bis der Schalldruckpegel gleich dem Schallschnellepegel ist. Wird mit einem Mikrofon gleichzeitig zum Schalldruck die Schallschnelle aufgenommen, kann aus einem Vergleich von Schallschnellepegel mit dem Schalldruckpegel eine Abschätzung des Abstandes des Mikrofons zur Schallquelle erfolgen. Bei mehreren Schallquellen können mit digitaler Signalverarbeitung die Mikrofonsignale in ihre spektralen Anteile zerlegt werden und diese entsprechend der ermittelten Entfernung zur Schallquelle bewertet werden. Die Mikrofonsignale von Schallquellen im Nahbereich des Mikrofons können damit von Schallquellen aus größere Entfernung getrennt werden.

Richter, I.

• New Approaches to Ultrasonic Characterization and NDT of Wood [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  K. Pfleiderer, I. Richter, I. Solodov and G. Busse
[A]

Ultrasonic characterization and NDT of flaws in wood is usually complicated due to high acoustic damping and sensitivity of the material to coupling media. However, wood also has some peculiar properties beneficial for development of new ultrasonic NDT methodologies. The approaches reported in the present paper make use of its high elastic anisotropy, nonlinearity and low acoustic impedance. An orthotropic symmetry of wood results in the acoustic birefringence for shear waves. A simple technique suggested to determine the fibre orientation is based on measurements of the delay and amplitude of shear waves as functions of the azimuth angle of transmitter polarization. The low acoustic impedance facilitates air-coupled ultrasound transmission in wood. The focused slanted transmission mode of the air-coupled ultrasound was adopted for non-contact measurements of local elastic anisotropy of wood plates and veneer specimens. Higher harmonic and subharmonic modes of nonlinear vibrometry were used for nonlinear imaging and NDT of flaws (delaminations, cracks, knots, poorly bonded areas, etc.) in wood-based materials and products.

Richter, T.

• Anwendung von Spracherkennern für die Klassifikation von Schnarchlauten [DAGA 2003 (Aachen)]
  R. Hoffmann and T. Richter
[A]

In der akustischen Praxis treten immer wieder Klassifikationsprobleme auf, die erfolgreich durch die Anwendung von Spracherkennern gelöst werden können. Im vorliegenden Fall bestand die Aufgabe, Schnarchlaute zu klassifizieren. Die Eignung von zwei Worterkennern (einem DTW- und einem HMM-Erkenner) wurde untersucht, um in einem gegebenen Testkorpus sowohl zwischen Schnarch- und sonstigen Lauten als auch zwischen pathologischem und ''harmlosem'' Schnarchen zu unterscheiden. Letzteres ist von Bedeutung für die Erkennung lebensbedrohlicher Zustände (Schlafapnoe).

Richter, U.

• Eine neue Methode zur Weitergabe der Schalldruckeinheit „Pascal“ im freien Schallfeld [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  U. Richter and J. Beckmann
[A]

Eine neue Methode zur Weitergabe der Schalldruckeinheit ''Pascal'' im freien Schallfeld U. Richter und J. Beckmann Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Braunschweig Freifeld- Gebrauchsmikrofone werden in der PTB nach der Vergleichsmethode im reflexionsfreien Raum kalibriert. Dabei wird das Übertragungsmaß des Prüfmikrofons über einen Vergleich mit demjenigen eines primärkalibrierten Bezugsmikrofons bestimmt und damit auf das nationale Normal zurückgeführt. Die Genauigkeit dieses Verfahrens ist mit einer Meßunsicherheit von etwa 0,25 dB recht unbefriedigend. Das liegt vor allem an der hohen Meßunsicherheit der Freifeld-Reziprozitätskalibrierung des Bezugsmikrofons, bei der kleinste Schalldruckpegel an der Rauschgrenze ausgewertet werden müssen und schon geringe Abweichungen von Freifeldbedingungen zu Fehlern führen. Ein neuer Ansatz geht nun davon aus, daß pro Meßfrequenz die Differenz zwischen dem Freifeld- und dem Druck-Übertragungsmaß des Bezugsmikrofons für alle Exemplare eines Typs gleich ist . Wenn diese Differenz einmal festgelegt ist (z.B. für einen bestimmten Typ eines Labor-Standard-Mikrofons durch Verabredung zwischen Staatsinstituten, später dann durch eine internationalen Norm), dann braucht das Freifeld-Bezugsmikrofon nur mit Hilfe der wesentlich genaueren Druck-Reziprozitätsmethode kalibriert und die festgelegten Freifeld-Druck-Differenzwerte aufaddiert zu werden. An Hand von Erfahrungen und den Ergebnisse einer internationalen Vergleichsmessung an Freifeldmikrofonen im Rahmen des EUROMET wird über den derzeitigen Stand der Technik berichtet.

• Bestimmung der Bezugs-Schwellenschalldruckpegel von „Clicks“ [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  U. Richter and T. Fedtke
[A]

Zur Messung von evozierten Potentialen des Hirnstamms oder von evozierten oto-akustischen Emissionen gibt es seit 1994 (IEC 60645-3) genormte Kurzzeit-Testsignale: zum einen ''Bezugs-Clicks'' ( einphasige Rechtecksignale der Dauer 100 ms), zum anderen ''Bezugs-Kurztöne'' (Tonimpulse von 5 Sinusschwingungen mit Frequenzen zwischen 500 Hz und 8000 Hz). Die zuständige ISO-Arbeitsgruppe (TC43/WG1) hat dazu aufgerufen, zu diesen Signalen subjektive Hörschwellenpegel zu bestimmen, um damit einen Anschluss der objektiven Audiometrie an die subjektive Audiometrie zu schaffen. In der PTB wurden zu diesem Zweck Messungen mit großen Gruppen von Testpersonen durchgeführt und dabei zunächst die Hörschwellen der ''Clicks'' , ihre Abhängigkeit von der Wiederholfrequenz (5 Hz bis 30 Hz), der Polarisationsrichtung (Druck-, Sog- oder alternierende Impulse), dem Typ des benutzten Audiometrie-Kopfhörers (circumaural, supraaural, Einsteckhörer) sowie eine eventuelle Altersabhängigkeit bestimmt. Über die Ergebnisse wird berichtet.

• Eine Unstimmigkeit in den neuen Kurven gleicher Lautstärke [DAGA 2002 (Bochum)]
  U. Richter
[A]

Die Revision der ISO-Norm für die Kurven gleicher Lautstärke (ISO DIS 226: 2001, Frequenzbereich 20 Hz bis 12,5 kHz) ist weitgehend abgeschlossen. Die 1996 von ISO 226 abgespaltene Norm für die Bezugshörschwellen im Freien und im Diffusen Schallfeld (ISO 389-7, Frequenzbereich 20 Hz bis 16 kHz) soll daher jetzt überarbeitet und später mit der Mutternorm wiedervereinigt werden. Für diese Überarbeitung sollten eigentlich die Hörschwellenwerte (Minimum Audible Field) der neuen ISO 226 unverändert übernommen werden. Im Frequenzbereich 20 Hz bis 8 kHz ist das auch ohne weiteres möglich. Bei höheren Frequenzen treten jedoch Schwierigkeiten auf: Die seit 40 Jahren wohlbekannte Form der Freifeld-Hörschwelle (relatives Minimum bei 12,5 kHz) wird verändert und die Diffusfeld-Hörschwelle müsste bei 12,5 kHz ohne irgendeinen messtechnischen Nachweis um fast 5 dB angehoben werden. Die Ursachen hierfür werden untersucht und ein Vorschlag für einen verbesserten Verlauf der 2-Phon- und 10-Phon-Kurven in ISO 226 gemacht.

• Schallabstrahlung von Ultraschall-Skalpellen in Luft [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Borys, T. Fedtke, U. Richter and B. Pöhl
[A]

Ultraschall-Skalpelle, auch Ultraschall-Dissektoren genannt, werden in der offenen und endoskopischen Chirurgie in unterschiedlichen Bauarten sowohl zum Schneiden von Gewebe mit geringem Blutverlust als auch zur Koagulation eingesetzt. Hierbei wird das Operationsinstrument, meist verschieden geformte Klingen, zu longitudinalen Schwingungen mit Amplituden von bis zu 50 m und Frequenzen im Bereich des Ultraschalls (55,5 kHz) angeregt. Über die Luftschallabstrahlung dieser Instrumente ist bislang jedoch wenig bekannt. In diesem Beitrag werden Ergebnisse experimenteller Untersuchungen zur Bestimmung der von Ultraschall-Dissektoren in Luft abgegebenen Schalldruckpegel vorgestellt. Da während einer Operation sowohl der Patient als auch der Chirurg dem in Luft abgestrahlten Ultraschall ausgesetzt sind, wurden Messungen der Schalldruckpegel in unterschiedlichen Entfernungen zwischen der Schallquelle und dem Empfänger durchgeführt und die Richtcharakteristik bestimmt. Um die Belastung des menschlichen Ohres einschätzen zu können, erfolgten zusätzlich Messungen der Schalldruckpegel im Gehöreingang eines Kunstkopfes für verschiedene Positionen der Ultraschall-Dissektoren zum Kopf. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden zur Diskussion gestellt.

• Bezugsschwellen für audiometrische Kurzzeitsignale – Messungen mit Kurztönen (Tonbursts) [DAGA 2005 (München)]
  T. Fedtke and U. Richter
[A]

Für objektive Messungen des menschlichen Hörvermögens, wie z.B. solche mittels Hirnstammaudiometrie (BERA) oder otoakustischer Emissionen (OAE) sind in der Norm IEC 60645-3 zwei verschiedene Bezugssignale vorgesehen: Clicks und Kurztöne. Um vergleichbare Hörschwellen zu messen und die entsprechenden Geräte kalibrieren zu können, sind Bezugs-Hörschwellen für mit diesen Signalen betriebene Schallwandler erforderlich. Während Bezugsschwellen für die Clicks bereits genormt werden (ISO/CD 389-6), gibt es bis jetzt noch keine entsprechenden Werte für Kurztöne. Der Hauptgrund dafür sind fehlende Messdaten. In der PTB laufen zur Zeit Messungen mit verschiedenen audiometrischen Wandlern unter Anwendung der von der ISO empfohlenen Prüfbedingungen. Ergebnisse für die ersten untersuchten Kopfhörer werden in dieser Arbeit vorgestellt.

Richter, W.

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

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

Rickard, S.

• Scalable Audio Source Separation in the Presence of Noise [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Rosca, R. Balan and S. Rickard
[A]

Real blind source separation scenarios are rarely ``square'' (have equal number of sources as the number of sensors). On the contrary, situations constantly vary between the so called ``degenerate'' case (more sources than sensors) and the over specified case (less sources than sensors). By being able to deal evenly with such cases and with the presence of noise, the present blind source separation approach opens the door to audio source separation in realistic scenarios. We consider an additive noise mixing model with an arbitrary number of sensors and possibly more sources than sensors, where sources are disjointly orthogonal, i.e. they have mutually disjoint supports of the windowed Fourier transform. The approach estimates the model in the presence of noise under the direct-path far-field assumptions by maximum likelihood. We present the relationship between our solution and classical superdirective beamformers. The implementation of the derived criterion essentially iterates two steps: (1) partitioning of the time-frequency plane for separation, and (2) optimization of the mixing parameter estimates. The solution is applicable to an arbitrary number of microphones and sources, with no prior knowledge about the sources. Experimentally, we show the capability of the technique to separate multiple simultaneous voices from two, four, six and eight channel recordings in the presence of noise.

Rickes, O.

• Beeinträchtigt die Raumakustik der Schulgebäude die Gesundheit der Lehrkräfte? [DAGA 2005 (München)]
  O. Rickes and A. Schmitz
[A]

Die Unfallkasse Hessen führt mit verschiedenen staatlichen Kooperationspartnern ein Projekt zu den Themen Schulklima, Lehrergesundheit und Arbeitsplatzzufriedenheit durch. Da die Lärmbelastung bei einer Befragung als im Mittel stärkste Belastung angegeben wurde, wurden im Rahmen des Projektes die raumakustischen Verhältnisse von vielen Unterrichtsräumen, Fluren, Foyers und Lehrerzimmern untersucht.

Zunächst wurden die Nachhallzeiten der Räume nach ISO 3382 bestimmt und mit den Empfehlungen nach DIN 18041 verglichen. Aus den Messungen sollen Verbesserungsmaßnahmen abgeleitet werden, die in kostengünstiger Art und Weise seitens des Schulträgers oder in Eigenleistung der Betroffenen umgesetzt werden sollen. Abschließend soll die Wirksamkeit der akustischen Verbesserungen in Bezug auf die Belastungssituation durch Befragung der Betroffenen evaluiert werden.

Im Rahmen des Vortrags wird über die Intension und den Stand des Projektes sowie über die Auswertung und die Konsequenzen aus den Nachhallmessungen berichtet.

Rico, C.

• A Scalable Syllable Speech Recognizer [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  C. Rico, O. Schreiner and W. Minker
[A]

Modularity is widely accepted as a dear advantage in any system. This is especially true for speech recognition systems, which must be scaled to different task demands. In order to reach this goal, each layer in a speech recognition system can be incorporated as a finite state machine, including the traditional HMM-Layer, lexicon and language model. Here we present a method of construction for a pure finite state speech recognition system. This includes the conversion of traditional HMMs into a finite state transducer and the related problems. The method is first proved for a lexicon based whole word recognizer and then extended to a subword unit approach using syllables. The syllables in this approach are phonetically motivated in order to minimize cross unit dependencies. Syllable level pruning is used for improved footprint and runtime.

Ricot, D.

• Numerical Simulation of Aeroacoustic Problems Using Lattice Boltzmann Method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  D. Ricot
[A]

The lattice Boltzmann method (LBM) is an innovative numerical method based on kinetic theory to simulate various hydrodynamic systems. The lattice Boltzmann method simulates the time-dependent motion of a perfect gas at low Mach number that is governed by the compressible Navier-Stokes equations. The theory of this new numerical scheme is reviewed and a two-dimensional solver based on the well-known nine-velocity model is developed for aeroacoustics simulations. The usual issues of CAA codes are treated such as the non-reflective boundary conditions and the damping of short numerical waves. Test case simulations show that the LBM is a low-dissipative scheme : it is therefore possible to calculate simultaneously the aerodynamic and acoustic fluctuations of the flow. A direct simulation of the noise radiated by the flow over a rectangular cavity is presented.


In the framework of automotive simulations, a commercial code based on LBM is used. Two main applications are presented. First, the prediction of pressure fluctuations on the external surfaces of a vehicle is studied. For high Reynolds number flows, a sub-grid turbulence model is used. The cutoff frequency of this Very Large Eddy Simulation (VLES) approach is evaluated as a function of the mesh resolution.


The second automotive application is the simulation of sunroof buffeting. The LBM predicts the acoustic coupling between the vortex shedding and the Helmholtz resonance of the passenger compartment. The frequency lock-on around the cavity resonance frequency and the maximum amplitude of oscillation at the critical flow speed are obtained. Then, LBM simulation can be performed for the design of wind deflectors.

Riedel, H.

• 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.

Rieder, H.

• 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.

Riedlinger, R.E.

• Nichtlineare Modellierung der Ultraschall-Thermotherapie mit temperaturabhängigen Gewebeparametern [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Liebler, S. Ginter, D. Janisch and R.E. Riedlinger
[A]

Bei der Ultraschall-Thermotherapie (USTT) wird eine thermische Zerst''orung von Tumorgewebe durch Einwirkung von hochintensivem fokussiertem Ultraschall (HIFU) angestrebt. Als Hilfsmittel bei der Therapieplanung kommen Simulationen zum Einsatz. In diesem Beitrag wird ein speziell f''ur die USTT entwickeltes Simulationsprogramm vorgestellt. Ein Vollwellenanalyse-Modell, basierend auf einem FDTD-Algorithmus, beschreibt die nichtlineare Ultraschallausbreitung bei HIFU. In dieses Modell ist eine f''ur Weichgewebe typische frequenzabh''angige D''ampfung integriert, sowie die M''oglichkeit der Ber''ucksichtigung temperaturabh''angiger Gewebeparameter. Die Berechnung der Temperaturverteilung erfolgt mit der Bio-Heat-Transfer-Equation nach Pennes. Simulationen werden mit einer f''ur die USTT typischen Anordnung (Fokusl''ange und Apertur: 8cm, Gewebeschichtung) durchgef''uhrt. Hierbei werden die Einfl''usse der variablen Parameter am Sender (z.B. Anfangsdruck, Frequenz) auf die absorbierte Ultraschalleistung im Gewebe untersucht. Die Ergebnisse verdeutlichen, da3 die im Gewebe induzierte W''armequelle und damit die Temperaturverteilung von den nichtlinearen Effekten bei Ausbreitung und Absorption des Ultraschalls gepr''agt wird. Au3erdem f''uhrt die starke Erw''armung auf ca. 90$^ circ$C durch die Temperaturabh''angigkeit der Gewebeparameter zu einer Selbstbeeinflussung der Therapie, mit einem dominanten Einflu3 des Absorptionskoeffizienten des Gewebes. Beide Effekte m''ussen somit bei einer T herapieplanung ber''ucksichtigt werden.

• Nichtlineare Modellierung der Ultraschallausbreitung in biologischem Gewebe mit FDTD [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  S. Ginter, M. Liebler, T. Dreyer and R.E. Riedlinger
[A]

Hochintensiver fokussierter Ultraschall (HIFU) wird zunehmend f''ur therapeutische Zwecke z.B. zur Tumorzerst''orung in der Ultraschall Thermotherapie (USTT) eingesetzt. Bei der Ausbreitung von HIFU durch biologische Gewebe treten neben linearen auch nichtlineare Effekte wie Aufsteilung und D''ampfung der US Welle auf, die in komplexer Weise miteinander wechselwirken. Um das physikalische Feldverhalten im Gewebe prognostizieren zu k''onnen, sind pr''azise Feldberechnungsmethoden notwendig. In dieser Arbeit wird ein Simulationsmodell f''ur die nichtlineare US Ausbreitung durch d''ampfendes Gewebe vorgestellt. Das Berechnungsverfahren basiert auf einer Kleinsignal-N''aherung der hydrodynamischen Grundgleichung in 2. Ordnung und ist mit einem speziellen FDTD-Verfahren hoher Ordnung algorithmisch umgesetzt. Der Einflu3 der frequenzabh''angigen Gewebed''ampfung wird ''uber einen zus''atzlichen expliziten zeitdiskreten Operator in das Gesamtverfahren integriert. Dieser approximiert die f''ur weiche Gewebe typische Frequenz-Potenz D''ampfung der Form $sim f^ y$ im Bereich von 0.5 - 10 MHz, wobei der Exponent $y$ zwischen 1 und 2 liegt. Die M''oglichkeiten dieser Methode werden durch Vergleich von Simulationsergebnissen mit analytischen L''osungen und Messungen demonstriert. Beispielhaft erfolgt die Anwendung des Simulationsmodells an einer typischen Anordnung zur USTT. Die Ergebnisse verdeutlichen, wie das Feldverhalten im Gewebe durch die Kombination von nichtlinearer Aufsteilung und frequenzabh''angiger Gewebed''ampfung beeinflu3t wird. Die beiden Effekte zeigen pr''agenden Einflu3 auf auf die im Gewebe deponierte US Leistung und m''ussen bei der Therapieplanung ber''ucksichtigt werden.

• Therapeutische Anwendungen von intensivem Ultraschall [DAGA 2003 (Aachen)]
  R.E. Riedlinger
[A]

Seit Einführung der Stosswellenlithotripsie in die klinische Praxis wurden therapeutische Anwendungen von intensivem Schall auf vielen weiteren Gebieten erprobt und befinden sich heute zum Teil im fortgeschrittenen experimentellen Stadium als auch in der klinischen Praxis. Neben der klassischen Nierenlithotripsie wurde die Lithotripsie von Gallen- und Speichelsteinen klinisch eingeführt. Gepulster therapeutischer Schall dient in der Orthopädie zur Behandlung von Pseudarthrosen, anderweitig zur Schmerzlinderung, auch zum Medikamententransfer, zur Thrombolyse und zur Zerstörung maligner Gewebe. Intensive cw-Schallsequenzen dienen zur Erzielung thermischer Wirkungen: zur Koagulation und Gewebsbehandlung. Für die diversen Aufgabengebiete wurden verschiedene elektrohydraulische, elektromagnetische, piezoelektrische, pneumatisch-mechanische Schallsendertypen und Therapiegeräte entwickelt. Hierzu hat sich auch eine spezielle Messtechnik etabliert. Zugleich wurde die Simulation von Schallsendern und der nichtlinearen Schallausbreitung weiter verbessert, so dass es heute z.B. möglich ist, die Eigenschaften von piezoelektrischen Sendern inklusive elektrischer Ansteuerung und nichtlinearer Schall-Fokussierung komplett zu simulieren. Die physikalischen Behandlungs-Parameter (Pulsfolgefrequenz, erzeugte Druck-Zeitverläufe, deren Druck und Zugamplituden, deren statistische Schwankungen etc., oder bei thermisch wirkender cw-Beschallung: Frequenzlage, Kurvenform, theoretischer Wärmeeintrag) können zwar zur technischen Charakterisierung der Geräte dienen, sind indessen aber nur bedingt geeignet, die biologischen mechanischen bzw. thermischen Wirkungen für eine individuelle Behandlungssituation sicher zu prognostizieren, da die Beurteilung der individuellen anatomischen Situation der ärtzlichen Einschätzung bedarf und mögliche Kavitationseffekte nur eingeschränkt und nur in situ beobachtet werden können. Anhand von ausgewählten Beispielen zu verschiedenen Therapiesystemen wird der technische Stand und der Umfang der Anwendungen von intensivem Ultraschall beschrieben.

• Modellierung fokussierender piezoelektrischer Schallsender für therapeutische Anwendungen [DAGA 2003 (Aachen)]
  T. Dreyer and R.E. Riedlinger
[A]

Fokussierende piezoelektrische Schallsender werden seit 1985 in therapeutischen Anwendungen wie der extrakorporalen Stoßwellenlithotripsie (ESWL) und der extrakorporalen Stoßwellentherapie (ESWT) in der Orthopädie eingesetzt. Sie bestehen aus bis zu mehreren tausend einzelnen piezokeramischen Elementen, die auf einer Aluminiumkalotte aufgebracht sind. In der Fokusregion werden nichtlinear aufgesteilte Ultraschallimpulse hoher Amplitude erzeugt. Anforderungen seitens der Gerätetechnik aufgrund neuer therapeutischer Applikationen erfordern jedoch eine Verbesserung bestehender Konfigurationen bzw. kompaktere Sender. Hier wird ein Simulationskonzept vorgestellt, das sowohl die elektrische Ansteuerung, als auch die Struktur des Senders beinhaltet. Kernstück ist dabei die Simulation der piezoelektrischen Senderstruktur mit der Finite Elemente Methode (FEM) im Zeitbereich mit dem Programmpaket CAPA. Durch Symmetriebetrachtungen ist es möglich, ein dreidimensionales Modell zu erhalten, welches sowohl die mechanischen Eigenschaften, als auch die Abstrahlung in angrenzende Medien berechnet. Aufgrund der schwachen Krümmung kann der Sender näherungsweise als eben und unendlich ausgedehnt angesehen werden. Dabei werden auch Sender mit einer geschichteten Anordnung der piezoelektrisch aktiven Elemente simuliert. Die reale elektrische Ansteuerung wird durch eine Berechnung der elektrischen Eingangsimpedanz des Senders und nachfolgender Netzwerkanalyse berücksichtigt. Unter Annahme linearer und ideal fokussierender Schallausbreitung wird mit dem FEM Modell eine elektroakustische Impulsantwort berechnet, die das elektrische Eingangssignal mit dem abgestrahlten Schallpuls verknüpft. Somit wird es möglich, einen gewünschten Schalldruckverlauf im Fokus vorzugeben und daraus die notwendige elektrische Ansteuerung zu berechnen. Die Simulationsergebnisse zeigen dabei eine gute Übereinstimmung mit Messungen. Weiterhin werden Möglichkeiten zur Beeinflussung bestimmter Parameter des Schallsignals diskutiert, wie zum Beispiel der Zuganteil reduziert werden kann.

• Focal Pressure Variations in Shock Wave Therapies Caused by Cavitation Bubbles [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Liebler, T. Dreyer and R.E. Riedlinger
[A]

For medical applications of pressure pulses in extracorporeal shock wave therapies different generator types (electrohydraulic, electromagnetic, piezoelectric) are used. Unlike electrohydraulic sources, electromagnetic and piezoelectric transducers are characterised by a high reproducibility of the pressure pulse waveform. But even for these sources pressure measurements with a fiber optic probe hydrofone show significant variations in pressure waveforms after the first tensile phase of the wave. It is supposed that these quasi statistical changes are caused by cavitation effects.

Numerical and experimental investigations are presented which support this hypothesis. The numerical model used is based on a two-phase continuum approach for bubbly liquids and combines nonlinear ultrasound propagation with cavitation bubble activity. The Gilmore equation is applied to calculate the bubble dynamics. Simulation results with different bubble densities demonstrate that the first positive pressure part of the shock wave is not affected by the bubbles. Increasing the gas content the tensile part gets shorter and is followed by augmented pressure oscillations. Measurements on two focusing piezoelectric transducers using different gas contents confirm the simulations. Calculations as well as experiments demonstrate that the activity of cavitation bubbles induced by the shock wave itself causes significant changes in the decaying part of the pressure signal.

• Modellierung der Wechselwirkung von hochintensiven Ultraschallfeldern mit Kavitationsblasen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Liebler, M. Arora, C.D. Ohl, T. Dreyer and R.E. Riedlinger
[A]

Bei medizinischen Anwendungen von hochintensivem fokussiertem Ultraschall ist die Wechselwirkung zwischen der Ultraschallausbreitung und Kavitationsblasen eine wesentliche Ursache sowohl für therapeutisch erwünschte Effekte, als auch für unerwünschte Nebenwirkungen. Eine Optimierung der Therapie im Hinblick auf eine effizientere Anwendung bei gleichzeitiger Reduktion der Nebenwirkungen ist damit eng mit einer kontrollierten Beeinflussung dieser Wechselwirkungsmechanismen verbunden. Dies erfordert ein erweitertes Verständnis für die zugrunde liegenden komplexen physikalischen Vorgänge.

In dieser Arbeit wird ein numerisches Modell vorgestellt, welches die Berechnung der nichtlinearen Wechselwirkungen zwischen hochintensiven Ultraschallfeldern mit Kavitationsblasen erlaubt. Das Verfahren basiert auf der Beschreibung des Gemisches aus Flüssigkeit und Kavitationsblasen als kontinuierliches Zwei-Phasen-Medium. Die Schallausbreitung wird durch die numerische Umsetzung der hydrodynamischen Grundgleichungen mittels eines FDTD-Algorithmus berechnet, die Dynamik der Kavitationsblasen mit Hilfe der Gilmore-Gleichung. Über eine Betrachtung des Blasenradius als volumengemittelte Feldgröße sind beide Modelle miteinander gekoppelt. Der Vergleich von Simulationen mit experimentellen Ergebnissen für typische Situationen therapeutischer Ultraschallanwendungen zeigt die Gültigkeit und Leistungsfähigkeit des Verfahrens. Insbesondere wird die Rückwirkung der von der Schallwelle induzierten Kavitationsblasen auf die Schallausbreitung selbst verdeutlicht. latex

Riegel, M.

• Wind Noise - A dominant Source for In-Cabin Noise in Comparison to other Noise Sources of a Vehicle [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Riegel
[A]

Previous examinations of the vehicle interior noise look mostly only at single sound source such as engine noise or rolling noise, but don't take into account their contribution to the overall noise.

By measurements in the aeroacoustic wind tunnel and in the vehicle acoustics test stand the in-cabin contribution of wind, rolling and drive train noise are determined separately. Therefore measurements are carried out at different car speeds in different gears on two different street pavements to determine the overall noise and the appropriate engine speeds and loads.

Already at medium speeds wind noise is the most important sound source for interior noise in the higher frequency range above 2 kHz, independent of road surface and engine speed. Even in the low frequency range wind noise can be louder than engine and drive train noise. At low vehicle speed and high engine speed the engine noise is rather high, if the engine speed goes down the rolling noise gets dominant. On concrete pavement the rolling noise is even at high driving speed as loud as the wind noise.

• Ein Prüfstandsverfahren zur Ermittlung des Reifen-Fahrbahngeräusches im Innenraum von PKW [DAGA 2005 (München)]
  M. Riegel and J. Wiedermann
[A]

...

• Der Einfluss turbulenter Strömung auf das Fahrzeuginnengeräusch - ein Vergleich zwischen Straßen- und Windkanalmessung [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Riegel, J. Wiedemann and M. Helfer
[A]

Die Entwicklung bezüglich des Windgeräusches im Innenraum von Fahrzeugen erfolgt vorzugsweise in aeroakustischen Windkanälen unter reproduzierbaren Strömungsverhältnissen. Die Strömung im Stuttgarter 1:1-Windkanal weist beispielsweise bei leerer Messstrecke einen Turbulenzgrad Tu kleiner als 0,3% auf. Das durch die Umströmung des Fahrzeugs verursachte Windgeräusch ist abhängig von Geschwindigkeit und Richtung der Anströmung. Der Strömungsvektor ist unter realen atmosphärischen Bedingungen jedoch örtlich und zeitlich nicht konstant. Bei Straßenmessungen ergibt sich der Anströmungsvektor aus der vektoriellen Überlagerung der Fahrzeuggeschwindigkeit und der atmosphärischen Windgeschwindigkeit. Aufgrund der unterschiedlichen klimatischen Bedingungen und örtlichen Verhältnisse (z.B. Bäume, Leitplanken, Fahrzeuge und Bodenerhebungen) variieren die Strömungsverhältnisse und Turbulenzgrade sehr stark. Geschwindigkeitsänderungen wirken sich auf das Innengeräusch in einer Änderung des Schalldruckpegels aus, das Schallsignal wird also amplitudenmoduliert. Eine Änderung der Anströmungsrichtung hat dagegen eine Änderung der Frequenzzusammensetzung zur Folge, da sich die lokalen Umströmungsverhältnisse am Fahrzeug bei Schräganströmung (z.B. A-Saeule, Spiegel) verändern. Das Innengeräusch erfährt in diesem Fall (neben der Amplitudenmodulation) eine Frequenzmodulation. Die niederfrequenten Amplitudenmodulationen werden vom menschlichen Gehör besonders empfindlich als fluktuierendes Geräusch wahrgenommen und können vom Menschen als unangenehmer empfunden werden im Vergleich zu konstanten Geräuschen. Für die Entwicklungsarbeit im Windkanal gilt es zu klären, inwieweit Turbulenzen in der Anströmung Einfluss auf die gemittelten Geräuschspektren haben, und ob die turbulente Strömung für die Entwicklungsarbeit bezüglich des Windgeräusches relevant ist. Hierfür werden Möglichkeiten zur Simulation realitätsnaher Anströmbedingungen im Windkanal erörtert.

Riemann, D.

• Road Noise Analysis Using A Binaural Time Domain Approach [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  C. Nettelbeck, D. Riemann and P. Sellerbeck
[A]

As the noise from the power train is continuously reduced, road and tire induced airborne and structure-borne noise shares become more and more important for the overall sound quality. Two independent road noise mechanisms have to be taken into account: tire noise on plain or coarse road and noise from single bumps. Starting from a binaural vehicle interior noise recording, a method based on multiple coherence analysis is introduced that enables the user to distinguish between the noise shares of single axis, wheels or even between airborne and structure-borne noise contributions. Due to the fact that the method works in the time domain it includes the advantage to binaurally listen to single contributions. Furthermore, it is possible to verify the influence of component transfer behaviour or vibroacoustic body transfer functions on the single noise contributions, while source signals and transfer paths can be addressed individually. The auralization of synthetic modifications of single input signals and/or transfer paths provides helpful information for troubleshooting and sound design.

• Virtual Binaural Auralisation of Vehicle Interior Sounds [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  R. Sottek, D. Riemann and P. Sellerbeck
[A]

In order to optimize the quality of vehicle interior sounds already at an early stage of development, two methods called ''BTPA'' and ''BTPS'' (Binaural Transfer Path Analysis and Binaural Transfer Path Synthesis) have been developed. Since these methods involve the auralisation of the contribution of each individual sound path, all corresponding transfer functions must be measured separately. The methods distinguish between airborne and structure-borne sound paths. The transmission of airborne and structure-borne sound to the driver's ears is measured reciprocally using a recently developed binaural volume velocity transducer on the driver seat as well as microphones or accelerometers at the noise source positions. The advantages for taking reciprocal measurements of acoustic transfer functions are evident: First, little space is required for sensors. Therefore the measurement positions can be chosen almost without restriction leading to a higher accuracy. Second, significant time is saved, since all paths can be measured simultaneously. The first applications in vehicles are very promising. Further research projects deal with replacing intricate measurements by simulations using computer models. The goal of these efforts is to divide each transfer path into partial structures, i.e. if only one component is modified, the simulation only needs to be performed for the modified substructure rather than for the entire transfer path. Simplified models describing the structure-borne sound transmission in vehicles from engine to chassis can be found with the help of the four-pole-theory. Four-poles are approximated by electromechanical circuits, in order to analyse the influence of the subsystem on the complete vehicle model.

• Consequences of Chronic Insomnia: Effects on Performance, Psychiatric and Medical Morbity - an overview
  D. Riemann
[A]

Chronic insomnia afflicts approximately 5 to 10% of the adult population in Western industrialized countries. It may be triggered environmentally, for example by noise, or it may be secondary for example due to psychiatric/organic illnesses or the intake of prescribed/illicit drugs. It can also occur as primary insomnia, then due to a psychophysiological hyperarousal process. Especially for primary insomnia, the sequelae of the disorder for performance, psychiatric and medical morbidity have been in-vestigated. Concerning aspects of performance, studies describing the effects of primary insomnia are scarce. It does not seem to lead to increased daytime sleepiness, but rather to the opposite. Neuropsychological consequences seem to be only of a minor nature. No data exist that prove definitely that primary insomnia is accompanied by general psychosocial impairements, though some studies hint to that issue. Studies dealing with the interplay between primary insomnia and psychiatric diseases, especially depression, have been published increasingly in recent years and indicate that patients with primary insomnia during the course of their disorder are at a hightened risk of developing a major depression. The picture is less clear with respect to medical morbidity: primary insomnia seems to lead to a hightened utilization of health services and an increased frequency of diagnostic and therapeutic interventions, especially the intake of hypnotic drugs. There is, however, no proof yet that primary insomnia is coupled with an increased frequency of cardiovascular diseases or a weakening of immune functions.

• Hybrider Ansatz zur interaktiven Auralisierung des Antriebsstrangs mittels gemessener und berechneter Anregungsdaten [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  D. Riemann, C. Nettelbeck and R. Sottek
[A]

Durch zunehmende Verkürzung des Fahrzeugentwicklungsprozesses bei gleichzeitig höheren Ansprüchen hinsichtlich des Geräusch- und Schwingungskomforts steigt der Bedarf, frühzeitig Aussagen über die zu erwartende NVH-Qualität neuer Motorentwicklungen machen zu können. Das Verfahren der Binauralen Transferpfad-analyse und -synthese (BTPA/BTPS) erlaubt eine Vorhersage des Innengeräusches sowie des Schwingungsverhaltens z.B. am Sitz und am Lenkrad basierend auf Motorprüfstandmessungen, d.h. ohne den entsprechenden Motor ins Fahrzeug einbauen zu müssen. Mit Hilfe des Fahrsimulatorsystems H3S können diese Daten dann interaktiv und kontextbezogen erfahrbar gemacht werden und erlauben so eine umfassende Bewertung des Antriebsstrangs. Liegt ein neuer Motor noch nicht in Hardware vor, so können Simulationsdaten verwendet werden, um die Messungen zu ergänzen oder zu ersetzen. Dabei ist auf eine phasenrichtige Synchronisation der Simulations- mit den Messdaten zu achten, um eine korrekte Vorhersage des Geräusch- und Schwingungsverhaltens sicherzustellen. In diesem Beitrag wird die beschriebene Vorgehensweise insbesondere hinsichtlich der phasenrichtigen Einbindung von Simulationsdaten anhand eines Beispiels erläutert.

Rigoll, G.

• On the Possible Role of Acoustics for Multimodal Analysis and Recognition of Human Behavior in Smart Environments [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  G. Rigoll
[A]

The analysis and recognition of human behavior and action in smart environments is a new challenging discipline in the area of multimodal interfaces. Smart environments are environments that are capable of interacting with the user or supporting the actions of the user. Examples for such anvironments are e.g. Smart Homes, Smart Offices, or Smart Meeting Rooms. In all those environments, a new trend in human-machine-communication is to enable the user to interact with the devices and the equipment of the room. For that purpose, the smart environment has to be aware of the presence of the user(s) and to be able to detect their current actions. For instance, if a user in a smart home intends to go to his TV set or points towards it, the smart room should recognize such a behavior and switch on the TV. Also verbal actions of the user are crucial for detecting his intentions, and therefore, speech recognition in rooms is an important discipline for such a research purpose, which automatically involves the use of room acoustics for recognition. Room acoustics will also play a major role in audio-visual tracking of the users, since their position has to be always known. In this talk, some examples for the possible use of acoustics will be presented in the framework of a recently started large EU-funded integrated project on smart meeting rooms and the construction of a multimodal meeting browser for the transcription and exploration of such meetings.

• Multimodale Mensch-Maschine-Kommunikation in München: Stand der Forschung und Ausblick auf zukünftige Entwicklungen [DAGA 2005 (München)]
  G. Rigoll
[A]

Ausgehend von den Anfängen der sechziger Jahre, hat der damalige Lehrstuhl für Elektroakustik, basierend auf seinen Kernkompetenzen, immer wieder neue Forschungsgebiete erschlossen, die sich in einem direkten Umfeld der Elektroakustik und Psychoakustik befanden, ohne dabei die Forschungskompetenzen in dem ursprünglichen Arbeitsgebiet aufzugeben. Da man sich in der Psychoakustik intensiv mit dem 'System Mensch' beschäftigt und hierfür moderne Methoden der Signalverarbeitung zum Einsatz kommen, lag es nahe, diese Methoden auch auf andere Aspekte der menschlichen Kommunikation und Sinneswahrnehmung anzuwenden und so wurde im Verlauf der letzten 30 Jahre erfolgreich der Weg von der Psychoakustik zur multimodalen Mensch-Maschine-Kommunikation beschritten, bei der das Gebiet 'Hören' immer noch eine der wichtigsten Modalitäten repräsentiert. Der heutige Lehrstuhl für Mensch-Maschine-Kommunikation versteht sich als ein Forschungsinstitut, das ein möglichst breites Methodenspektrum in dem sehr weiträumigen und vielfältigen Gebiet der multimodalen Mensch-Maschine-Kommunikation abdecken möchte, ohne dabei den Blick in die wissenschaftliche Tiefe zu verlieren, die notwendig ist, um entscheidende methodische Fortschritte auf diesem Gebiet zu erzielen.

In dem Vortrag sollen die Aktivitäten des Lehrstuhls im Bereich der akustischen und visuellen Mensch-Maschine-Kommunikation und der Stand der Forschung näher beschrieben werden. Es zeigt sich, dass wirklich multimodale Mensch-Maschine-Schnittstellen, in denen tatsächlich verschiedene Interaktionsparadigmen in sich ergänzender Art und Weise eingesetzt werden, in der Realität nur sehr selten existieren und dementsprechend ergibt sich hieraus ein erheblicher weiterer Forschungsbedarf, der mit einem Ausblick auf zukünftige Entwicklungen diskutiert werden soll.

• Speaker Identifikation - Comparing Linear Regreession Based Adaptation and Acoustic High-Level Features [DAGA 2005 (München)]
  F. Wallhoff, B. Schuller and G. Rigoll
[A]

Im Rahmen heutiger Spracherkennungsaufgaben ist neben der sprecherunabhängigen Erkennung fließend gesprochener Sprache zudem auch die Erkennung und Identifikation des jeweiligen Sprechers interessant geworden. So können beispielsweise automatische Transkriptionen in Sitzungsszenarien (Wer sagt was?) oder Biometrie-basierte Authentisierungen als Anwendung in Frage kommen.

Bei der hier vorgestellen Arbeit soll es zunächst das Ziel sein, die besonderen, sprecherabhängigen Eigenschaften zuvor aufgenommener kurzer Audio-Dateien zu isolieren. Diese sprecherspezifischen Eigenschaften können dann als Abstandsmaß zu einem existierenden sprecherunabhängigen System verwendet werden. In einem zweiten Schritt kann dann anhand dieses Maßes durch Vergleiche der ähnlichste Referenzsprecher gefunden werden.

Als Basis der extrahierten Sprechermerkmale dienen die in der klassischen Statistik basierten Spracherkennung bekannten MFCC-Koeffizienten, sowie weitere aus dem Sprachsignal abgeleitete Attribute. Die Leistungsfähigkeit des vorgestellten Systems soll an einer speziell für diese Aufgabenstellung entworfenen Datenbank gemessen werden.

• Verteilte Spracherkennung mit hybriden akustischen Modellen [DAGA 2005 (München)]
  J. Stadermann and G. Rigoll
[A]

Verteilte Spracherkennung ist ein neuer Ansatz, um rechen- und speicherintensive Spracherkennertechnologie für kleine, mobile Endgeräte (Mobiltelefon, PDA) zu realisieren. Der Hauptvorteil hierbei ist die Aufspaltung der Spracherkennungsaufgabe in Merkmalsextraktion und Dekodierung. Die Extraktion von Merkmalen läuft auf dem portablen Client ab, während die Erkennung auf einem zentralen Server stattfindet. Gerade in diesem Szenario treten unerwünschte Hintergrundgeräusche auf, die in der Vorverarbeitung auf dem Client berücksichtigt werden müssen. Vorgestellt werden unterschiedliche Merkmale für die verteilte Spracherkennung sowie unterschiedliche akustische Modellansätze, welche die Übertragung der Merkmale zwischen Client und Server optimieren. Experimente mit hybriden akustischen Modellen im Umfeld der verteilten Spracherkennung lassen einige Vorteile dieser Architektur gegenüber den bekannten Gaußmodellen erkennen. Die Evaluation der unterschiedlichen Ansätze hat auf den standardisierten Tests der AURORA2 und WSJ0 Datenbank stattgefunden.

• Robust Acoustic Speech Emotion Recognition by Ensembles of Classifiers [DAGA 2005 (München)]
  B. Schuller, M. Lang and G. Rigoll
[A]

Die Erkennungsleistung in der automatischen Spracherkennung kann unter dem Einfluss emotionaler Aussprache Verluste erleiden. Bisher wurde vor allem eine Adaption an Umgebungsgeräusche und den Sprecher betrachtet. Darüber hinaus erscheint es jedoch möglich, durch eine Anpassung an die aktuelle Emotion des Sprechers einen weiteren Zugewinn zu erzielen. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich dieser Beitrag mit der zuverlässigen Erkennung der Sprecheremotion aus dem akustischen Sprachsignal vor einer Erkennung des gesprochenen Inhalts mit dem Ziel der Bereitstellung adäquater Modelle. Es werden geeignete Merkmale vorgestellt, und mit Verfahren der Merkmalsselektion hinsichtlich Ihrer Relevanz bewertet. Im Vordergrund stehen dabei gleitende Suchverfahren im Gegensatz zu einer Reduktion des Merkmalssatzes auf Basis einer Hauptachsentransformation. Das Ausgangsset umfasst high-level Attribute, die je Äußerung aus den Konturen der Formanten, Signalenergie, der spektralen Entwicklung und dem Zeitsignal abgeleitet werden. Für die Klassifikation betrachten wir Ensemble-Ansätze wie Stacking, Bagging und Boosting. Unter den eingesetzten Basisklassifikatoren befinden sich dabei künstliche Neuronale Netze, Support Vektor Maschinen, Entscheidungsbäume, Naive Bayes und regelbasierte Ansätze. Als Datenbank werden gespielte Äußerungen der sieben Basisemotionen Freude, Ärger, Überraschung, Furcht, Trauer, Ekel, und ein abgrenzender neutraler Zustand verwendet. Abschließend werden Ergebnisse eines lauffähigen Prototypen präsentiert.

• Matching Monophonic Audio Clips to Polyphonic Recordings [DAGA 2005 (München)]
  B. Schuller, G. Rigoll and M. Lang
[A]

Durch stetig zunehmende Speicherkapazitäten auf immer geringerem Raum und aktuelle Kompressionsverfahren bedingte wachsende Musikarchive mit einer zunehmend breiteren Benutzergruppe erfordern neue Such- und Bedienmethoden. Unter diesen erscheint besonders eine Suche über die Melodie in vielen Situationen sehr komfortabel und intuitiv, wenngleich auch herausfordernd. Ihr volles Potential wird dabei ausgespielt, wenn ein Vergleich eines beispielsweise gesungenen Suchclips mit polyphonen Stücken in Ihrer gesamten Länge möglich ist, wie etwa auf Audio-CDs oder in MP3-Datenbänken. In diesem Beitrag stellen wir zur Bewältigung dieser Aufgabe Hidden-Markov-Modelle als Grundlage der Klassifikation vor. Des Weiteren wird ein Satz geeigneter Merkmale evaluiert. Die Basis der Analyse bilden dabei unter Anderem die harmonische Summe herausragender Partialtöne, Grundfrequenz, Signalenergie, MFCC- und LPCC- Koeffizienten. Im weiteren Verlauf beschäftigen wir uns mit einer geeigneten Vorverarbeitung, die der musikalischen Charakteristik der betrachteten Signalströme gerecht wird. Im Besonderen wird dabei auf den stereophonen Aspekt und die zeitliche Entwicklung eingegangen. Unter Berücksichtigung des geringen Trainingsmaterials für die Modelle, namentlich einzig das originale, gesuchte Stück, beschäftigen wir uns ebenso mit der Extraktion dominanter Repetitionen. Ziel ist es, mehrere solche Abschnitte multiplen Instanzen zur Modellierung eines Stücks als Lernbeispiele anzubieten. Ein funktionsfähiger Prototyp wird abschließend hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit evaluiert. Als Datenbank werden dabei die Stücke der MTV Most Wanted der Jahre 1980-2000 verwendet. Die Suchclips wurden in diesem Rahmen von mehreren Versuchspersonen eingesungen, und ein Vergleich zur Erkennungsleistung des Menschen wird vollzogen.

• Recognition of Spontaneous Emotions by Speech within Automotive Environment [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  B. Schuller, M. Lang and G. Rigoll
[A]

Within the car, recognition of emotion largely helps to design communication more natural. Speech interaction is here used more broadly today, and affective cues are contained within acoustic and linguistic parameters. We therefore introduce novel concepts and results considering the estimation of a driver's emotion by fusion of these two information sources. As a database we recorded 2k dialog turns directed to an automotive infotainment interface during extensive usability studies. Speech recognition and natural language interpretation have thereby been realized once as a Wizard-of-Oz simulation, and once by actual recognition technology. Recorded utterances have been labelled using a closed set of four emotions, namely anger, confusion, joy, and neutrality. As acoustic features we apply a high number of prosodic, speech quality, and articulatory functionals derived by descriptive statistic analysis of base contours as intonation, intensity, and spectral information. Self-learning feature generation and selection is employed to optimize complexity for the successive classification by Support Vector Machines. Semantic information is included by vector-space representation of the spoken content within an early feature fusion. Overall, high recognition performances can be reported for this task by the suggested approach.

• Self-learning Acoustic Feature Generation and Selection for the Discrimination of Musical Signals [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  B. Schuller and G. Rigoll
[A]

Optimal features for the discrimination of musical signals are largely discussed. Herein we therefore present a self-learning approach to this problem based on time series analysis and evolutionary feature-space optimization. The feature basis is formed by a multiplicity of dynamic acoustic Low-Level-Descriptors as pitch, intensity, and spectral information. These are filtered and pre-processed with special respect to human perception. From hereon a systematic derivation of further contours and functionals by means of descriptive statistics takes place. The resulting high-dimensional space of static features is then optimized by combined sequential floating and genetic search. As learning function we apply Support Vector Machines, known for their high performance within this task. In order to allow more flexibility we integrate alteration and combination of attributes by mathematical operations. Applicability of the proposed approach is demonstrated by extensive test-runs on large public databases of musical signals containing among others segments of drumbeats, a-cappella singing, or multi-instrumental phrases. Outstanding performances can be reported for the discrimination of the signal type out of a stream.

• 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.

• Beat-Synchronous Data-driven Automatic Chord Labeling [DAGA 2008 (Dresden)]
  B. Schuller, F. Eyben and G. Rigoll
[A]

Automatic Chord Labeling becomes a challenge when dealing with original audio recordings, in particular of modern popular music. In this work we therefore suggest a data-driven approach applying Support Vector Machines as opposed to typical chord-template modeling. The feature basis is formed by pitch-tuned chromatic feature information. For synchronization with the rhythmic structure we use IIR comb-filter banks for tempo detection, meter recognition, and on-beat tracking. The chord base is built by all typical triads resulting in 76 classes. Extensive experimental results are reported on MP3 compressed audio of popular music and demonstrate effectiveness over the traditional approach to Automatic Chord Labeling.

• Robust Spelling and Digit Recognition in the Car: Switching Models and Their Like [DAGA 2008 (Dresden)]
  B. Schuller, M. Wöllmer, T. Moosmayr and G. Rigoll
[A]

Spelling and Digit Recognition is of utmost importance in many car interaction scenarios as destination entering, dialing, browsing, or SMS writing. However, from a recognition point of view it is still not solved, robustly. In this work we therefore investigate the impact of noise and coping with it considering four different car types, and driving situations, each, and the well-known TI-46 digit database. First, word-models are learned by Hidden-Markov-Models in matched and mismatched conditions. Second, we consider filtering and typical noise-reduction techniques. Finally, we switch to switching auto-regressive and linear dynamical models, and show their potential for dealing with true non-white noise in extensive test-runs.

Rindel, J.H.

• Sound insulation of dwellings - Legal requirements in Europe and subjective evaluation of acoustical comfort [DAGA 2003 (Aachen)]
  B. Rasmussen and J.H. Rindel
[A]

Acoustical comfort is a concept that can be characterised by absence of unwanted sound and by opportunities for acoustic activities without annoying other people. In order to achieve acoustical comfort in dwellings certain requirements have to be fulfilled concerning the airborne sound insulation, the impact sound insulation and the noise level from traffic and building services. For road traffic noise it is well established that an outdoor noise level LAeq, 24 h below 55 dB in a housing area means that approximately 15-20% of the occupants are annoyed by the noise. However, for sound insulation against noise from neighbours the relationship is not so well understood. A comparison of sound insulation requirements in different countries shows that the sound insulation requirements differ considerably in terms of the concepts used, the frequency range considered and the level of requirement. The most recent version of the standard ISO 717 has contributed to the diversity by allowing different concepts and by introducing spectrum adaptation terms with different - extended - frequency ranges for the evaluation. The paper will present (a) an overview of the main characteristics of the legal sound insulation requirements in several European countries and (b) a review of investigations related to the subjective and/or objective evaluation. Based on the analysis of several investigations in the field and by laboratory simulations it is suggested how to estimate the degree of satisfaction with a specific requirement for sound insulation. The findings can also be used as a guide to specify acoustic requirements for dwellings in the future.

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

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

Ringe, M.

• Geräuschentstehung und Lärmminderung an Klimaleuchten [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  U. Ackermann, J. Homberg, M. Ringe, H. Fechner and A. Proswitz
[A]

Klimaleuchten dienen zur gleichzeitigen Beleuchtung und Belüftung von Räumen. Bei der Durchströmung der Leuchten entsteht Lärm, der die in den Räumen arbeitenden oder wohnenden Personen belästigt. Der A-bewertete Summenpegel LWA der Schalleistung des Geräuschs von Klimaleuchten ergibt sich aus der Beziehung: LWA = 70logQ - X dB(A), wie umfangreiche Untersuchungen zeigen. Q ist der Volumenstrom in m/h. Die Konstante X ist von der Gehäusegeometrie abhängig und wird im Klimaleuchtenprüfstand des LfL für jede Leuchte mit dem Vergleichsschallquellenverfahren bestimmt. Erste Ansätze zur Lärmminderung ergeben sich, wenn man die Strömung im Gehäuse und die Ausströmung der Luft in den Raum vergleichmäßigt. Da eine optimale Strömungsführung gleichzeitig den Druckverlust erniedrigt, ergibt sich zusätzlich zur Geräuschminderung eine Energieeinsparung. Wird außerdem die Anregung des Lampengehäuses durch Turbulenz verringert, läßt sich auch ohne Schallabsorber eine Lärmminderung von über 10dB(A) erreichen.

Ringwelski, S.

• Active Noise Reduction of Vibroacoustic Systems Using Model Based Control [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  S. Ringwelski, J. Lefèvre, T. Nestorovic and U. Gabbert
[A]

In recent years acoustic noise reduction has become an important concern in many industrial applications. Noise reduction increases the comfort of a system and reduces the noise radiation into the environment. Consequently, the noise level has become a vital development target, since it contributes to product quality and customer satisfaction. The usual way to reduce the sound emission of a structure is the application of additional damping materials. Such damping materials are not very efficient in the lower frequency range and increase considerably the weight of a structure. The application of smart structural concepts is an alternative way to actively reduce the noise emission. A smart structure consists of a passive mechanical structure and integrated active materials, which in connection with a properly designed controller actively reduce unwanted noise emissions.

The paper first presents briefly an overall finite element approach to the modelling of active vibroacoustic systems. Then it is shown how such a model can be used for controller design purposes, with the focus on model based linear quadratic control. The numerical design process is verified by experimental investigations. Therefore an experimental set-up consisting of a rectangular clamped plate with a coupled cavity has been developed. The plate is attached with piezoelectric patch actuators and sensors. The experimental set-up enables the measurement of the controlled and uncontrolled sound level in the cavity. The accuracy and the performance of the numerical design approach are evaluated by experimental results, which show a good agreement between the simulations and measurements.

• A Coupled FEM/BEM Approach for the Modeling of Active Noise and Vibration Control [DAGA 2008 (Dresden)]
  S. Ringwelski and U. Gabbert
[A]

In recent years an increasing attention has been paid to active noise reduction, since it provides an effective way to reduce unwanted noise radiation. An often used concept for actively reducing the sound emission is called active structural acoustic control (ASAC). In this method, a reduction of the radiated sound is achieved by minimizing or changing the vibrational behavior of a structure using additional actuator forces. Piezoelectric ceramics are widely used as actuators, because they can easily be bonded on or imbedded into conventional structures.

The objective of this paper is to present a coupled finite element/boundary element formulation which enables the modeling of piezoelectric smart lightweight structures for predicting the structural vibration and the sound radiation of ASAC systems. At first, the theoretical background of the coupled approach is described in which the finite element method (FEM) is applied for the modeling of the passive vibrating structure as well as the piezoelectric actuators and sensors. The boundary element method (BEM) is used to characterize the corresponding sound field.

In order to verify the developed numerical approach, simulations of a test example are carried out in frequency domain and the results are compared with analytical reference solutions.

Ripke, O.

• EU-Projekt ITARI (Integrated Tyre and Road Interaction) [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  O. Ripke
[A]

Der Straßenverkehr wächst stetig und führt zwangsläufig zu einem Anstieg der Lärm- und Schadstoff-Emissionen und anderer negativer Auswirkungen des Straßenverkehrs. Mit dem Ziel der Reduktion des Verkehrslärms werden zur Zeit national, wie auch in Europa, eine Reihe von Forschungsprojekten durchgeführt. Dazu zählt das Projekt Integrated Tyre And Road Interaction (ITARI) aus dem 6. Forschungsrahmenprogramms der EU-Kommission. Projektstart war im Februar 2004. Die Laufzeit beträgt 3 Jahre. Anteilig finanziert wird das Projekt von der Generaldirektion ''Forschung'' der EU-Kommission. Partner im Forschungskonsortium sind,

- Müller-BBM, Deutschland, - RWTH Aachen, Institut für Straßenwesen (isac), Deutschland, - Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Deutschland, - University of Southampton, Großbritannien, - Centre Scientifique et Technique du Batiment (CSTB), Frankreich, - Kungliga Tekniska Högskolan (KTH), Schweden, und als Projektkoordinator - Chalmers University of Technology, Schweden.

Im Rahmen des Projektes wird die Wechselwirkung des Reifens mit der Straßenoberfläche im Hinblick auf Rollwiderstand und Kraftstoffverbrauch, Geräuschentstehung/ausbreitung und Griffigkeit näher analysiert, um Hinweise für die Herstellung optimierter Straßenoberflächen zu erlangen. ITARI konzentriert sich also auf die Interaktion des Reifens bzw. Fahrzeugs mit der Straße und ihren Auswirkungen. Zur Bearbeitung ist das Projekt in 9 Teilpakete (Workpackages WP) mit zugeordneten Partnern aufgeteilt: WP1 Reifen/Fahrbahn-Interaktion: Kontaktmechanik (Universität Southampton) WP2 Reifen/Fahrbahn-Interaktion: Strömungsmechanik (CSTB) WP3 Hybrid-Modell (Müller-BBM) WP4 Rollwiderstand (KTH) WP5 Griffigkeit (RWTH-isac) WP6 Messverfahren (Müller-BBM) WP7 Synthese und Demonstration (Müller-BBM) WP8 Projektmanagement (Chalmers University) WP9 Verbreitung Ergebnisse (BASt)

Ritterstaedt, U.

• Geräuschimmissionen durch Binnenschiffe
  U. Ritterstaedt
[A]

Nicht nur Wale werden durch Schiffslärm gestört, sondern auch Anwohner in der Nähe von Binnenschifffahrtswegen. Für die Prognose derartiger Geräusche existieren nur spärliche Angaben. Aus Messungen an Kanälen wird ein einfaches Prognoseverfahren für die Geräusche durch Binnenschiffe vorgeschlagen.

Ritty, A.

• Study of the performances of an ultrasonic acoustic generator producing an audible directive beam [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  A. Ritty, E. Auger, P. Hamery and P. Naz
[A]

It's possible to generate an audio frequency signal, within a narrow beam, with an ultrasonic parametric antenna. This ultrasonic generator has many applications i.e., in a large meeting to communicate with given people without interfering with others.

For these applications, it's necessary to assess the performance of the systems, as a function of the distance to the source. First, the theoretical principles of these directive ultrasonic generators are summarized. Next, experimental measurements, in anechoic chamber and in free field have been performed with two different devices.

These measurements enabled to underline the differences between the two different antenna technologies : ceramics' array and PVDF film. The free field measurements allowed to compare conditions of the propagation of the acoustic signals with the theory.

Rix, A.

• Standardisierung instrumenteller Sprachqualitätsmessverfahren Berücksichtigung der akustischen Schnittstellen in der Sprachtelefonie [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Berger, J. Beerends and A. Rix
[A]

Bis vor einigen Jahren war ein - elektroakustisch eng definierter - Handapparat die Schnittstelle zum 'Fernsprechnetz'. Die rasant zunehmende Komplexität der Netzstrukturen und eine hohe Vielfalt möglicher Endgeräte wird den klassischen Handapparat verdrängen und auch der Begriff des Fernsprechnetzes passt immer weniger zu den tatsächlichen Gegebenheiten. Die Endgeräte übernehmen Funktionen, die Komponenten klassischer Netze waren (z.B. Sprachcodierverfahren bei Mobilfunk oder IP-Phones). Auch verändertes Telefonieverhalten erfordert Maßnahmen im Endgerät (z.B. Echokompensator, Geräusch- und Nachhallreduktion). Soll nun die Qualität der Gesamtverbindung beurteilt werden, müssen die Endgeräte einschließlich ihrer akustischen Schnittstellen in die Bewertung einbezogen werden. Zur effizienten Bewertung großer Mengen von Sprachmaterial werden zunehmend instrumentelle Bewertungsverfahren eingesetzt, die eine Abschätzung der Sprachqualität anhand meßbarer physikalischer Parameter der Sprachsignale vornehmen. Der derzeitige ITU-T Standard P.862 'PESQ' erlaubt nur die Bestimmung der Sprachübertragungsqualität zwischen zwei ('elektrischen') Netzzugangspunkten, für eine Bewertung der Sprachqualität einschließlich der akustischen Schnittstelle ist das Verfahren nicht geeignet. Im Rahmen der aktuellen Standardisierung innerhalb der ITU-T wird auf Basis des Verfahrens 'PESQ' ein erweitertes Verfahren mit dem vorläufigen Titel 'P.AAM' entwickelt, das auch für diesen Anwendungsfall einsetzbar sein wird. Basis für die Beurteilung sind direkt am Endgerät vorgenommene Kunstkopfaufnahmen. Die Erweiterungen des Algorithmus umfassen in erster Linie: - Adaption des Verfahrens auf die Verarbeitung von Kunstkopfaufnahmen - Wahrnehmungs-orientierte Bewertung linearer Verzerrungen ('Frequenzgang') - Berücksichtigung einfacher binauraler Wahrnehmungsmodelle (z.B. für akustische Hintergrundgeräusche auf der Empfangsseite) - Optimierung des Basisverfahrens 'PESQ' Die Entwicklung der Verfahren wird bis zum Januar 2003 abgeschlossen und dann anhand einer Vielzahl von Sprachdatenbanken evaluiert. Im Rahmen der Präsentation werden die Ergebnisse und die Grundzüge des Messverfahrens vorgestellt.

Rjasanow, S.

• 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.

Robin, B.

• Physical Characterisation of musical instruments [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Paquier, B. Robin, T. Foggia and J.-C. Béra
[A]

We used time cues, spectral cues, and spectro-temporal cues for musical instrument differentiation from recordings. Twenty notes had been played on thirty instruments by one or, sometimes several players for a same instrument. These notes had been selected by each musician as being the most representative of his instrument (various attacks, intensities, decays, crescendo/decrescendo,....). Then, for each of these notes, we calculated the different cues, e.g. spectral centroïd, peak factor, harmonics synchronisation, attack- and decay-duration, ..... The means and standard deviations of the different cues allowed a tree-structure-based classification of the instruments. For example, one cue differentiated the instrument families (e.g. brass from rubbed strings). Then, an other cue differentiated an instrument from an other in a given family (e.g. the violin, the cello, or the double bass within the rubbed strings family). The main application of such a classification is the automatic recognition of instruments for audio signal indexing and automatic musical transcription.

Roche, R.

• Numerical modelling of infrasound propagation at very long distance [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  P.-F. Piserchia and R. Roche
[A]

Compliance with the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty (CTBT) in the atmosphere will be monitored by a worldwide network of infrasound stations. The infrasound network will consist of 60 stations equipped with microbarographs in order to measure small changes in the air pressure in the frequency range 0.02 to 4 Hz. They are characterized by a good sensitivity (18 dB below the minimum acoustic noise), and by a large dynamic (80 dB). By the application of array techniques, it is possible to determine the direction of pressure pulses caused by small explosions in the atmosphere, as well as shock waves caused by supersonic aircraft exceeding the sound velocity or meteorites entering the earth's atmosphere. To take into account the nonlinear phenomena at the source and during the propagation, we are developing a numerical approach to solve the Euler nonlinear equation. In a first step, in the linear domain, this method is compared with two other numerical modeling approaches based on the ray tracing technique and the parabolic approach. In our test case, the source is on the ground and generates a 1 Pa pressure pulse centered at the frequency of 0.1 Hz. We considerer an infrasound propagation over a distance of 500 km and an atmosphere height of 200 Km. In a further step, the source level will be increased to study non-linear phenomena.

Rodet, X.

• 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.

Rodrigues, C.

• Night noise and health - First Results of the WHO LARES (Large Analysis and Review of European housing and health Status) study [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  C. Rodrigues, X. Bonnefoy, C. Maschke, H. Niemann and R. Moore
[A]

The World Health Organization's Regional Office for Europe, Bonn Office has coordinated a large study (LARES) to evaluate the health impact of housing conditions in eight European cities. Living and housing conditions are the basis for many aspects that affect residential health: indoor air quality, accidents, noise etc. are only a few of the possible health threats to be found in dwellings. Mental and social health are both affected by the living conditions but no straightforward mechanisms have yet been established. Although such impacts are broadly accepted, the concrete relationship between housing quality and well being has so far not been fully understood. First results of the survey point out, that noise or ''noise comfort'' plays a decisive role in the general relationship between housing conditions and health. In particular night noise exposure (and therefore noise induced sleep disturbances) has to be assessed as a serious risk factor for domestic accidents and as a threat for health, especially for stress related diseases.

The design of the LARES study and the first findings related to nocturnal noise will be presented.

Rodriguez-Ahlquist, J.

• Efficient Sound Package Design Using Statistical Energy Analysis with Optimisation Through Genetic Algorithm [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  J. Rodriguez-Ahlquist and J.-C. Bonnet
[A]

Determining the best possible Vehicle Sound Package Design for a set of different acoustic loads is a delicate exercise of balance. Statistical Energy Analysis (SEA) has already proven to be a valuable tool for predicting whole-vehicle acoustic performance at medium and high frequencies. By combining efficient SEA modelling practices together with specially adapted optimisation algorithms, overall lead-times can be substantially reduced, assisting decision-making earlier in the acoustic development process.

Röber, M.

• 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.

Röder, A.

• 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.

Roeder, G.

• Analyse der Genexpression nach intensiver Impulsschallbelastung: Genexpressionsprofile als Teil des Biomonitoring [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  S. Siegmann, B. Prisack, G. Roeder, K. Siegmund, E. Borsch-Galetke and H. Bojar
[A]

Fragestellung: Es ist zu vermuten, dass bei Impulslärmexposition zelluläre Veränderungen zu beobachten sind welche letztlich in einem veränderten mRNA-Profil zu erkennen sein sollten. Methode: Isolierte Zellen und Probanden wurden Schallimpulsen exponiert. Die gewonnen Proben wurden mittels Affymetrixchips analysiert mit einer unbeschallten Probe verglichen. Ergebnisse: Die vergleichende Analyse der Genexpressionen in den Zellkulturen zeigt nur verhältnismäßig geringe Unterschiede. Auffällig ist die Aufregulation von einzelnen Heat-shock-Proteinen, DNA-Schaden induzierten Genen sowie die Abregulation von Calmodulin assoziierten Genen und des Vitamin-D3 Rezeptors. Genprofile als biologisches Monitoring: Dient der Überwachung der Belastung durch gezielte Analyse von Expressionsänderungen. 29 Gene waren in 25% der Fälle aufreguliert (7 von 28 Proben). Genprofile als Screeningparameter: Von 9.121 Genen, welche in den Lymphozyten der Probanden durchschnittlich detektiert werden konnten, trennen univariat 49 Gene die ''vertäubten'' Probanden von den ''nicht-vertäubten'' Probanden (p 0,01). Die Genfunktionen lassen jedoch keine direkte Kausalität zur Vertäubung erkennen. Diskussion: Impulslärm setzt auch auf zellulärer Ebene einige dem oxidativen Stress analoge Prozesse in Gang. Hierbei werden zum Teil Regulationen apoptotischer Gene und von ''DNA-Reparatur-Genen'' nachgewiesen. Signifikante Veränderungen finden sich bei Genen mit Relation zur Calzium-Signalkette. Dies lässt eine grundlegende kausale Aussage zur Induktion der Vertäubung, aber auch extraauraler Reaktionen zu.

Röder, T.

• 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.

Röhle, I.

• Entropieschall – Eine Parameterstudie zur Entstehung von indirektem Verbrennungsschall [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  F. Bake, U. Michel and I. Röhle
[A]

In Verbrennungssystemen wie zum Beispiel in Triebwerken unterscheidet man zwischen direktem Verbrennungsschall, der an den instationären Verbrennungsprozess bzw. an die instationäre Wärmefreisetzung gekoppelt ist, und indirektem Verbrennungsschall oder auch Entropieschall. Entropieschall entsteht durch beschleunigte Temperatur- bzw. Entropiestörungen im Brennkammerausritt (Ausströmung mit Ma=1) von Triebwerken. Die somit beschleunigten Entropiewellen verursachen dann eine Massenstromschwankung (Monopolquelle) sowie eine Impulsstromschwankung (Dipolquelle). Der Einfluss verschiedener Parameter auf die Entstehung von Entropieschall oder auch indirektem Verbrennungsschall wurde untersucht. Dafür wurde ein generischer Referenzversuch, genannt Entropiewellengenerator (EWG), aufgebaut, bei dem in einer Rohrströmung durch elektrisches Heizen von sehr dünnen Platindrähten künstlich Entropiewellen eingebracht werden. Stromab des Heizmoduls wird die Strömung in einer konvergent-divergenten Düse auf eine Machzahl von bis zu Ma = 1,2 beschleunigt. Der entstehende Entropieschall wird dann in dem Rohrabschnitt stromab der Düse mit wandbündig eingebauten Mikrofonen erfasst und aufgezeichnet. Der Versuchsstand ermöglicht die Variation vieler verschiedener Parameter, wie Massenstrom, Düsenmachzahl, Heizleistung, Lauflänge zwischen Heizmodul und Düse sowie Art der Anregung (periodisch, pulsartig oder kontinuierlich). Die Ergebnisse zeigen einen etwa linearen Anstieg der Entropieschallamplitude mit der Amplitude der Temperatur- bzw. Entropiestörung sowie einen Anstieg des Entropieschalls mit der Düsenmachzahl. Die Resultate wurden mit einer eindimensionalen Theorie zur Vorhersage von Entropieschall verglichen und zeigen zum Teil eine gute Übereinstimmung. Das erhöhte Interesse an den Enstehungsmechanismen von Entropieschall begründet sich auf der großen Bedeutung für die Gesamtschallabstrahlung von Brennkammersystemen. Durch die erreichten Lärmreduktions-Maßnahmen an den verschiedenen Komponenten des Triebwerks, z. B. beim Bläserdesign oder im Bereicht des Strähllärms durch Vergrößerung des Mantelstroms, gehört Brennkammerlärm zu den zukünftig potentiell relevante Triebwerksschallquellen.

• Hochgenaue Bestimmung der akustischen Dämpfung von durchströmten Linern für Triebwerke [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  S. Busse, C. Heuwinkel, L. Enghardt and I. Röhle
[A]

In einer durchströmten Messstrecke mit rundem Querschnitt war ein perforierter Liner mit einer ihn radial umgebenden Druckkammer (Plenum) zwischen zwei symmetrischen Kanalsegmenten montiert. Die beiden Kanalsegmente beinhalteten jeweils Anbohrungen für fünf Mikrofonringe mit acht gleichmäßig über den Umfang angeordneten Mikrofonen und an ihren äußeren Enden einen radial angeflanschten Lautsprecher und einen reflexionsarmen Abschluss.

Die Untersuchung wurde in einem Frequenzbereich durchgeführt, in dem ausschließlich ebene Wellen im Kanal ausbreitungsfähig sind. So konnte die Kalibration der Mikrofone darauf aufbauen, dass bei gleicher axialer aber unterschiedlicher Winkelposition gleiche Wechseldruckmesswerte erwartet wurden. Der relative Unterschied der an den einzelnen Winkelpositionen für eine Frequenz gemessenen Werte zum Mittelwert wurde als Amplituden- und Phasenkorrektur für die Datenauswertung herangezogen.

Der Einfluss der Reflexionen an den Rohrenden konnte durch Anpassung des Auswertungsverfahrens nahezu beseitigt werden. Dazu wurden bei wechselseitiger Beschallung der Messstrecke die Mikrofonsignale in beiden Kanalsegmenten erfasst, mittels Kopplung von Reflexion und Transmission beider Abschnitte die Einflüsse der Endreflektionen verrechnet und auf diese Weise eliminiert.

Die Modellierung der akustischen und thermischen Wandgrenzschichten ermöglichte eine weitere Verringerung der Messfehler. Abschließend konnte der Einfluss nicht ausbreitungsfähiger Moden in der Nähe der Lautsprecher sowie, unterstützt durch Prandtlrohrmessungen, die korrekte mittlere Strömungsgeschwindigkeit ermittelt und bei der Auswertung berücksichtigt werden. Während der Untersuchungen zeigte sich, dass sich Stehwellen im Plenum ausbildeten, deren Auswirkung auf die Messwerte durch eine Unterteilung des Plenums aus dem zu untersuchenden Frequenzbereich verschoben werden konnten. Der Messfehler der akustischen Streufaktoren und der daraus resultierenden akustischen Dämpfung konnte ohne Strömung unter 1% und mit Strömungsüberlagerung unter 2% gesenkt werden.

• Untersuchung der akustischen Eigenschaften perforierter Liner [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  C. Heuwinkel, L. Enghardt and I. Röhle
[A]

Diese experimentelle Untersuchung soll zum Verständnis der Schallabsorption durch perforierte Liner, mit und ohne Quereinblasung, beitragen und Informationen über deren Einflussparameter liefern. Die Ergebnisse dienen als Grundlage, um langfristig das akustische Verhalten eines Liners modellieren zu können. Dadurch soll es möglich werden, Vorhersagen über die Schallabsorption für bestimmte Parameter zu treffen und somit anwendungsoptimierte Liner zu entwickeln. Eine der zahlreichen Anwendungen für diese Art der akustischen Dämpfung ist es, der Entstehung thermoakustischer Instabilitäten, zum Beispiel in Gasturbinen, entgegenzuwirken.

Es wurden drei Testobjekte bei Frequenzen zwischen 200-1400 Hz untersucht. Dabei wurden die akusti-schen Eigenschaften in Form von Reflexion, Transmission und Dissipation für verschiedene Konfigurationen bestimmt. Abweichend von den Bedingungen in einer Brennkammer wurde bei diesen Messungen nur kalte Luft unter normalen Druckverhältnissen eingesetzt. Ebenso wurde die Schallausbreitung im Kanal auf ebene Wellen beschränkt.

Die Experimente zeigen, dass mit Hilfe perforierter Wände und Lufteinblasung die Schallenergie über einen breiten Frequenzbereich um über 50% absorbiert werden kann. Bei einigen Konfigurationen konnte dieses Niveau sogar für einen schmalen Frequenzbereich auf über 60% erhöht werden. Als Einflussgrößen wurden bei dieser Parameterstudie die Strahlgeschwindigkeit, die Machzahl im Kanal, die Anzahl der Strahlen und ihr Abstand untersucht. In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, dass die Länge des Plenums für einige bestimmte Frequenzen eine erhebliche Auswirkung auf die akustischen Eigenschaften des Testobjektes hat.

Die besten Ergebnisse für die Dissipation wurden bei einer Strahlgeschwindigkeit von 20 m/s erzielt. Allgemein kann gesagt werden, dass ein vergrößerter Abstand der Löcher zueinander die Dissipation steigert und eine erhöhte Lochanzahl die breitbandige Absorption verbessert.

• 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.

• Vergleich experimenteller Daten und numerischer Berechnungen zur Analyse der Dämpfungseigenschaften überströmter Liner für Flugtriebwerke [DAGA 2008 (Dresden)]
  S. Busse, C. Richter, C. Heuwinkel, L. Enghardt, I. Röhle, U. Michel and F. Thiele
[A]

Der Einfluss der Überströmungsgeschwindigkeit auf die Impedanz von Schalldämpfern (Linern) ist für deren Einsatz in Flugtriebwerken ein wichtiger Parameter. Dieser wurde experimentell und numerisch untersucht. Dazu wurden in einer durchströmten, austauschbaren runden oder eckigen Messstrecke verschiedene axialsymmetrische oder ebene schalldämmende, realitätsnahe Auskleidungen vermessen. Jede untersuchte Frequenz wurde von Lautsprechern monofrequent angeregt. Die resultierenden Wechseldrücke wurden mithilfe mehrerer beidseitig der Probe wandbündig angeordneter Mikrofone erfasst. Die Messdatenauswertung, insbesondere die Trennung in hin- und zurücklaufende Wellen und die Berücksichtigung verschiedener Fehlergrößen, erfolgte durch Algorithmen im Frequenzbereich. Die Auswertungsergebnisse waren Ausgangsbasis für die numerische Rückrechnung der Impedanz im Zeitbereich mit Hilfe einer numerischen Methode. Dafür wurde ein kommerzielles, nichtlineares Optimierungsverfahren mit einer proprietären CAA-Methode gekoppelt. Ziel der Optimierung war die Minimierung des Fehlerquadrats zwischen gemessenem und numerisch berechnetem Frequenzgang der Schallleistungsdissipation des Liners. Dazu wurden die fünf Parameter des Impedanzmodells variiert. Bei Formulierung im Zeitbereich kann der Frequenzgang der Impedanz mit einer einzigen Optimierung gefunden werden. Im Gegensatz zu Messungen mit dem Kundtschem Rohr berücksichtigt die berechnete Impedanz nichtlineare Änderungen durch die Überströmung der Probe. Mit den ermittelten Modellparametern kann die Wirkung der akustischen Auskleidung in der realen Einbausituation im Flugtriebwerk simuliert werden.

• Schallschnellemessung mit akustischem PIV am Beispiel einer Lochplatte [DAGA 2008 (Dresden)]
  A. Fischer, L. Enghardt and I. Röhle
[A]

Durch phasensynchronisierte PIV-Messungen (Particle Image Velocimetry) wurde das Schallschnellefeld an einer einseitig beschallten Lochplatte vermessen. Diese Messung dient als Voruntersuchung für die Bestimmung akustischer Eigenschaften von Linern (akustisch dämpfende Wandauskleidung). Es konnte die Wechselwirkung zwischen Schall- und Sekundärströmungsfeld am Loch in Abhängigkeit von Anregungsamplitude sowie Anregungsfrequenz untersucht werden. Das Schallschnellefeld wurde mit Hilfe von phasensynchronisierten PIV-Messungen bezüglich der monofrequenten Anregung bestimmt. Dazu wurden zwei um 180 phasenversetzte Geschwindigkeitsvektorfelder aufgenommen, in denen die Schallschnelle ein entgegengesetztes Vorzeichen besitzt. Da die gemessen Geschwindigkeitsvektoren sich aus den Komponenten der mittleren Geschwindigkeit, den turbulenten Schwankungen sowie der Schallschnelle zusammensetzen, lässt sich durch Subtraktion beider Geschwindigkeitsvektorfelder das Schallschnellefeld berechnen.

Akustische Untersuchungen wurden bisher meist mit Druckaufnehmern wie Mikrofonen durchgeführt. Für die Impedanzbestimmung von z.B. durchströmten Rohren, Düsen oder Linern sind der akustische Druck sowie die Schallschnelle als Funktion von Raum und Zeit notwendig. Eine Bestimmung der Schallschnelle erfolgt beispielsweise durch die gleichzeitige Messung des Druckes an benachbarten Orten und berechnet sich über eine verknüpfte Gleichung von Schnelle und Druck. Das hier vorgestellte so genannte ''Akustische PIV'' bietet eine berührungslose Möglichkeit zur direkten Messung der Schallschnelle bei gleichzeitiger Bestimmung des Geschwindigkeitsfeldes und ermöglicht zusammen mit wandbündig eingebauten Mikrofonen eine Bestimmung der Impedanz.

Römer, B.

• 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.

Roentgen, C.

• Acoustic Behaviour of an Automotive Radiator [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  C. Roentgen, B.A.T. Petersson and J. Prager
[A]

One of the major contributions to the pass-by noise emitted by cars is that propagated through the radiator. Essential, therefore, are the characteristics of the radiator, seen as an acoustic element. To describe the acoustic behaviour of the radiator, the theoretical model for a porous absorber, proposed by Lord Rayleigh is used. In this contribution, the results from such a model will be compared with those of experiments.

Röpke, P.

• Aufnahmesysteme für psychoakustische Analysen – Vergleich Kunstkopf vs. Alternativkonzepte [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  F. Graf, M. Pflüger, P. Röpke and G. Graber
[A]

Bei der Messung von Fahrzeuginnengeräuschen sowie im Sound-Design dominiert seit Jahren die sogenannte Kunstkopf-Technik. Bei Kunstkopfsystemen werden Ohrmuschel, Ohrkanal und Torso eines durchschnittlichen Menschen nachgebildet, um eine möglichst originalgetreue stereofone Audioaufnahme zu erreichen. Bei der Anwendung derartiger Systeme ist die Wiedergabequalität im Labor nicht immer befriedigend, d.h. Schallquellen können nicht immer richtig lokalisiert werden und es kann sich ein unnatürlicher Klangeindruck ergeben. Ein Grund dafür ist die Tatsache, daß die Außenohrübertragungsfunktion eines Kunstkopfes immer nur einen Mittelwert über die stark streuenden tatsächlichen Außenohrübertragungsfunktionen verschiedener Personen darstellt. Ein weiterer Nachteil der Kunstkopfsysteme ist darin zu sehen, daß die Aufzeichnungen von unterschiedlichen Kunstköpfen nicht kompatibel sind, d.h. der Aufbau einer Audiodatenbank ist beispielsweise an einen einzelnen Kunstkopftypen gebunden. Das Ziel dieses Projektes war die Entwicklung eines Aufnahmesystems, welches die Vorteile eines Kunstkopfsystems (gute Wiedergabequalität im Labor) und die eines herkömmlichen akustischen Messverfahrens (Kompatibilität, Reproduzierbarkeit, exakte Kalibrierung) vereinen sollte. In der ersten Phase wurde die BE-Methode verwendet, um umfassende akustische Simulationen verschiedener Modelle durchzuführen. In diesen Simulationen konnten die Amplitudengänge aus unterschiedlichen Schalleinfallsrichtungen berechnet und die Wirkung verschiedener Trennkörper auf das umgebende Schallfeld eruiert werden. Aus diesen Erkenntnissen heraus wurden unterschiedliche Prototypen gefertigt. Mittels TDS-Verfahren wurden die Prototypen ebenso wie die kommerziellen Kunstköpfe akustisch vermessen. In Hörversuchen wurden alle Aufnahmesysteme - Kunstköpfe und Alternativkonzepte - sowohl mit Fahrzeuginnengeräuschen als auch mit Musik von Versuchspersonen beurteilt.

Röseler, H.

• Webbasierte Lehre in der Akustik [DAGA 2002 (Bochum)]
  S. Litjens, S.-R. Mehra and H. Röseler
[A]

Die multimediale Lehre bekommt einen immer stärkeren Stellenwert in der Hochschulausbildung. Das Medium Internet ist zur Darstellung vernetzter Zusammenhänge geradezu prädestiniert und eignet sich deshalb auch zur Entwicklung neuer Lehrmethoden. Gerade die Akustik bringt ideale Voraussetzungen für die multimediale Lehre mit sich, da die Phänomene dieser Disziplin wahrnehmbar sind. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Vorhabens ''Multimediales Lernnetz Bauphysik'' sollen auch neue Formen der Akustiklehre erarbeitet und erprobt werden. Das Projekt wird von sechs verschiedenen Hochschulen bearbeitet und soll eine Erweiterung und Ergänzung der herkömmlichen Präsenzlehre darstellen. Ein Schwerpunkt dabei liegt insbesondere in der Vernetzung der Bauakustik mit anderen Teilbereiche der Bauphysik und der Auralisierung bauakustischer Phänomene. Durch die Entwicklung eines webbasierten Lernnetzes soll auch das didaktische Konzept der universitären Lehre in der Ausbildung der Bauingenieure und der Architekten überarbeitet werden. Dazu werden verschiedene didaktische Module entwickelt, die die Möglichkeiten einer multimedialen Lehre voll ausschöpfen. Ein besonderes Anliegen ist dabei, Zusammenhänge der verschiedenen bauphysikalischen Teilbereiche zu verdeutlichen und reale Abhängigkeiten möglichst genau darzustellen. In diesem Beitrag soll das Konzept des ''Lernnetzes Bauphysik'' sowie die bereits erarbeiteten Module im Bereich Akustik vorgestellt und diskutiert werden.

• Webbasiertes Lernprogramm Schalldämmung [DAGA 2003 (Aachen)]
  H. Röseler, S. Litjens and S.-R. Mehra
[A]

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Vorhabens ''Multimediales Lernnetz Bauphysik'' sollen auch neue Formen der Lehre in der Akustik erarbeitet und erprobt werden. Unter anderem wird dabei ein webbasiertes Lernprogramm zur Berechnung der Schalldämmung von Bauteilen im eingebauten Zustand nach DIN EN 12354 entwickelt. Das neu entwickelte Lernprogramm SchDä rechnet unter Zugrundelegung tatsächlicher Randbedingungen und besitzt die Besonderheit, dass es eine gemeinsame Eingabeoberfläche mit anderen im Projekt integrierten bauphysikalischen Berechnungsprogrammen aus den Teilgebieten Wärme, Feuchte und Raumakustik besitzt. Durch das einheitliche Interface wird der Einarbeitungsaufwand für den Nutzer minimiert. Sämtliche Programme werden in einer plattformunabhängigen Sprache geschrieben und können genutzt werden, ohne das Lernnetz verlassen zu müssen. Die erstellten Ein- und Ausgabedaten werden vom System verwaltet und sind jederzeit abruf-, vergleich- und auswertbar.

• Neue Formen der Lehre in der Akustik – Das Lernnetz Bauphysik [DAGA 2003 (Aachen)]
  S. Litjens and H. Röseler
[A]

Die Lehre der Akustik nimmt einen großen Teil in der bauphysikalischen Ausbildung ein. Bauakustik, Raumakustik und Schallimmissionsschutz stehen in engem Zusammenhang mit allen anderen Teilgebieten der Bauphysik. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Vorhabens ''Multimediales Lernnetz-Bauphysik'' sollen auch neue Formen der Lehre in der Akustik erarbeitet und erprobt werden. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei in der Vernetzung akustischer Phänomene mit anderen Teilgebieten der Bauphysik. Zur Bewerkstelligung dieser Aufgabe wurde im Rahmen des oben genannten Projektes ein System entwickelt, welches eine flexible Struktur besitzt und es ermöglicht, Inhalte zu strukturieren und weiterzuentwickeln. Es ermöglicht, Bau- und Raumakustische Berechnungen mit Rechenergebnissen Wärme- und Feuchtetechnischer Programme zu vergleichen sowie akustische Ergebnisse zu Auralisieren und mittels Grundlagen- und Lexikonmodulen zu interpretieren. In der Posterpräsentation sollen die Struktur, die Inhalte und die Möglichkeiten des ''Multimedialen Lernnetz Bauphysik'' vorgestellt werden.

• Akustische Lernprogramme - Präzision kontra Intention [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  H. Röseler and S.-R. Mehra
[A]

In the field of building physics, teaching acoustics presents a major constituent in the training of civil engineers and architects at German technical colleges and universities. Relating acoustic phenomena using conventional teaching and learning methods often requires rather complex efforts when performed in presence teaching. By applying computer-assisted learning programmes, illustrations and auralisations, these phenomena may be introduced to the students in quite an impressive way. In developing such learning units, the question as to the units' precision and accuracy turns up constantly: Is it really necessary to consider each and every detail when calculating acoustic phenomena with a learning programme (running the risk of pushing some phenomena into the background) - or should the programme be rather kept simple, in order to make the student familiar with the fundamental phenomena?

Within the framework of the project 'Multimedia Learning-Network Building Physics', which was funded by the German Federal Ministry for Education and Research and included the participation of another five German colleges and universities, numerous building-physics learning programmes were developed, also for the field of acoustics. In this context, the above-mentioned question concerning the precision and the intention of such programmes was posed repeatedly.

This issue will be discussed in the lecture using examples from the acoustic practice. The lecture will also include the presentation and discussion of learning programmes and illustrations and auralisations that have emerged from the project work.

• Virtuelles Praktikum Bauakustik [DAGA 2005 (München)]
  H. Röseler and S.-R. Mehra
[A]

Mechanismen und Berechnungen der Schallübertragung zwischen zwei Räumen sind Bestandteil der Vorlesungen ''Bauakustik'' und ''virtuelle Bauphysik'' an der Universität Stuttgart. Dabei wird zwischen dem Verhalten von Bauteilen im Labor und im Gebäude unterschieden, wobei das Letztere durch die Einbausituation des Bauteils bestimmt wird. Während die Bestimmung des Laborschalldämmmaßes bereits mit dem auf der DAGA 2004 vorgestellten Tool ''virtuelles Labor Akustik'' vermittelt wird, soll sich das ''virtuelle Praktikum Bauakustik'' mit den Phänomenen des Bauschalldämmmaßes beschäftigen. Diese Lerneinheit baut auf dem ''virtuellen Labor Akustik'' auf, bereits bekannte Wandaufbauten und Konstruktionen werden im ''virtuellen Praktikum Bauakustik'' unter realen Randbedingungen untersucht. Die dabei auftretenden Phänomene lassen sich mit Hilfe des Tools interaktiv darstellen, visualisieren und auralisieren. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Möglichkeit der Variation einzelner Parameter mit sofortiger Darstellung der Auswirkung auf das Ergebnis. Die Studierenden können selbstständig von zu Hause aus interaktiv über das Internet diese Versuche nachvollziehen. Animationen einzelner Phänomene sowie des gesamten Vorgangs der Schallübertragung zwischen zwei Räumen und erläuternde Texte ergänzen das ''virtuelle Praktikum Bauakustik'' zu einer Lerneinheit.

Im Rahmen des Vortrags wird vorgeführt wie beim virtuellen Praktikum unterschiedliche Prüfgegenständen ausgewählt und parametrisiert werden. Nach dem Ablauf der Messung können die Ergebnisse mit den Auswertungen weiterer Messungen verglichen werden.

• Master-online Bauphysik [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  H. Röseler and S.-R. Mehra
[A]

Der Weiterbildungsstudiengang ''Master-online Bauphysik'' ist ein berufsbegleitender, internetbasierter Weiterbildungsstudiengang mit einem Masterabschluss. Der Studiengang wird vom Lehrstuhl für Bauphysik der Universität Stuttgart aufgebaut und vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg gefördert. Das Rechenzentrum der Universität stellt die technische Infrastruktur zur Verfügung.

Der Studiengang dient der Vermittlung von aktuellem, fundiertem, innovativem Wissen über alle planungs- und ausführungsrelevanten, bauphysikalischen und damit auch akustischen Aspekte und deren gegenseitigen Wechselwirkungen. Die Ausbildung befähigt im Bauwesen tätige Ingenieure und Architekten durch bauphysikalisches Wissen und bauphysikalisch richtige Maßnahmen Bauschäden von vornherein zu vermeiden und neuste bauphysikalische Erkenntnisse, Methoden und Verfahren bei der Konzeption umweltverträglicher, energieeffizienter und wirtschaftlicher Gebäude einfließen zu lassen. Der Studiengang soll berufsbegleitend, orts- und zeitunabhängig studierbar sein und auf die neusten Techniken des Internets aufbauen. Das didaktische Konzept des Studiengangs basiert auf den Ansatz des ''Blended Learning''. Zielgruppen sind alle auf dem Bausektor tätigen Ingenieure und Architekten. Die Studiendauer beträgt einschließlich der Master-Thesis vier Semester. Das Projektes wird seit Oktober 2006 gefördert, Studienbeginn soll das Wintersemester 2007/08 sein.

Im Rahmen des Vortrags werden das Konzept sowie das Ziel und erste Lerntools aus den Akustikmodulen vorgestellt.

Roeske, P.

• Mehrkanalsignalverarbeitung zur Bestimmung der Kopfausrichtung in geschlossenen Räumen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  P. Roeske, J. Bitzer and U. Simmer
[A]

In vielen Fällen ist eine optimale Kenntnis der momentanen Position eines Sprechers in gegebener Raumgeometrie Voraussetzung für robuste Algorithmen zur mehrkanaligen digitalen Sprachsignalverarbeitung. Nur so ist es möglich, Sprache möglichst unverzerrt mit vorhandenen Mikrofonanordnungen aufzunehmen. Die fehlende Kenntnis über die Ausrichtung des Kopfes kann jedoch auch bei perfekter räumlicher Lokalisation zu Signalverzerrungen führen, da die akustische Abschattung des menschlichen Körpers mit steigender Frequenz für hohe Dämpfung sorgt. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Ausrichtung der Mikrofone der freien Bewegung des Sprechers in seiner Umgebung folgen soll. Um Algorithmen testen und vergleichen zu können, wurde eine Simulationsumgebung basierend auf der Spiegelquellenmethode von Allen und Berkley implementiert. Eine Erweiterung des Modells ermöglicht zudem die Richtcharakteristik des Mundes am menschlichen Kopf der simulierten Quelle aufzuprägen, um so eine realistischere Akustik zu erhalten. Für die Auswertung der Daten wurden zunächst verschiedene bestehende Algorithmen zur Sprecherlokalisation implementiert. Darauf basierend erfolgt durch Modifikation und Erweiterung eine Schätzung der Kopfausrichtung. Dieses Poster stellt erste Ergebnisse unserer Arbeit vor. Ein Ergebnis ist, dass durch geschickte Konfiguration der Mikrofon Arrays kombiniert mit neuen Algorithmen eine Schätzung der Kopfausrichtung möglich ist. Simulationen und reale Daten zeigen die Effektivität der bisher entwickelten Lösungen.

Rösler, S.

• Zur Tonhaltigkeit von Geräuschen [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  D. Püschel, S. Rösler and H. Alphei
[A]

Bei der Bildung des Beurteilungspegels - z.,B. von gewerblichen Lärmquellen - ist u.,A. die Tonhaltigkeit von Bedeutung. Das Interesse, den Tonhaltigkeitszuschlag zu berechnen und nicht mehr nur subjektiv zu vergeben, hat seit der Veröffentlichung des Entwurfs der DIN 45,681 {sl Bestimmung der Tonhaltigkeit von Geräuschen und Ermittlung eines Tonzuschlages für die Beurteilung von Geräuschimmissionen} und insbesondere durch den Verweis in der novellierten TALärm deutlich zugenommen. Die Festlegungen der DIN 45,681 lassen allerdings (bewusst) einen Spielraum bei der Ermittlung zu. Es zeigt sich in der Praxis, dass {sl DIN-gerechte} Verfahren unterschiedliche Ergebnisse liefern, die sich von der Einschätzung durch Gutachter unterscheiden. An Beispielen aus der Praxis und anhand synthetischer Signale wird aufgezeigt, für welche Klassen von Signalen sich Abweichungen ergeben. Es werden Ergebnisse eines {sl DIN-gerechten} Verfahrens vorgestellt, das stabile Bewertungen liefert.

Rössel, R.

• Ermittlung des akustischen Übertragungsverhaltens zur Optimierung aktiver Schallreduktion [DAGA 2005 (München)]
  R. Rössel and D. Sachau
[A]

Auf den Lademeister von Großraumtransportflugzeugen wirkt eine hohe Schallbelastung. Die Reduktion dieser Schallbelastung ist bei tiefen Frequenzen und passiven Maßnahmen mit hohen Platz- und Gewichtsaufwand verbunden. Daher werden für diese Anwendungsfälle vermehrt aktive Schallreduktionssysteme (ANC - ''active noise control'') untersucht. Diese ANC-Systeme bestehen aus Sensoren (Mikrofone und Mikrofonverstärker), einer Regeleinrichtung (digitaler Signalprozessor) und Aktoren (Leistungsverstärker und Lautsprecher). Ziel des ANC-Systems ist es, den primär auf den Lademeister wirkenden Schalldruck durch den sekundären Schalldruck der Lautsprecher des ANC-Systems der Art zu überlagern, dass sich im Arbeitsbereich des Lademeisters eine Verringerung der Schallbelastung einstellt. Für die Güte des ANC-Systems spielt die Lautsprecherpositionierung eine entscheidende Rolle. Für diese Positionierung muss ein Optimum hinsichtlich Platz-, Gewichts- und Ansteuerungsaufwand und Schalldruckreduktion gefunden werden. Ziel dieser Arbeit ist es für die Optimierung der Lautsprecherplatzierung die notwendigen Übertragungsmatrizen bereit zu stellen. Es wird dabei von einem NASTRAN FE-Modell des Transportflugzeuges ausgegangen. Aus diesem werden die akustischen Äquivalente der Massen- und Steifigkeitsmatrix der Strukturmechanik gewonnen und nach MATLAB eingelesen. Diese beiden Matrizen werden anschließend im Frequenzbereich zu einer Systemmatrix zusammengefasst, welche den Druck- und Schnellevektor in einem linearen Gleichungssystem miteinander verknüpft. Aus diesem sehr großen Gleichungssystem wird anschließend ein Übertragungssystem durch n-maliges Lösen des Gleichungssystems, für jede der n möglichen Lautsprecherpositionen, gewonnen. Als Ergebnis dieses Vorgehens liegt ein Übertragungssystem vor, mit welchem sich die gesuchten Schalldrücke an den Mikrofonpositionen aus den gegebenen Schnelleanregungen von möglichen Lautsprechern berechnen lassen. Auf dieser Grundlage ist eine Optimierung der Lautsprecherpositionen möglich.

Roger, M.

• Diffraction and refraction effects in trailing-edge noise free-jet experiments [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Roger and S. Moreau
[A]

Trailing-edge noise is the noise radiated by an airfoil as boundary layer disturbances are convected past the trailing edge. Reliable measurements of that noise are needed to assess analytical models developed elsewhere and used to provide simple fan broadband noise prediction methods. Dedicated experiments are generally performed in open-jet wind-tunnels. The airfoil is held between side-plates at the nozzle of the wind tunnel and far-field measurements are made in the mid-span plane, outside the flow. The paper is devoted to the installation effects associated with one such experiment in the ECL facility with a thin cambered CD airfoil developed by Valeo, different flow regimes being obtained by varying the angle of attack. The first effect is the jet deflection observed at non-zero airfoil loading; it is accounted for by using the mean pressure coefficient as an indicator of the flow conditions. The second one is the scattering of the noise emitted by the airfoil at the nozzle lips, more severe in the upstream direction because trailing-edge noise is known to radiate preferentially upstream as frequency increases ; a diffraction correction is computed using the SYSNOISE software and applied to analytical calculations, providing a very good agreement with the measurements. The third effect is the sound refraction at the jet shear layers ; the relevance of a refraction correction usually made is re-addressed in view of the intended comparison with analytical modeling, including the effect of additional refraction across the airfoil boundary layers.

Rogge, K.

• Prototyp eines Schwingerregers für tieffrequente Schwingungen von Holzdecken [DAGA 2005 (München)]
  U. Schanda, K. Rogge, P. Meistring and R. Mühlberger
[A]

Tieffrequente Schwingungen spielen im Holzbau eine wichtige Rolle; im EUROCODE 5, einem Regelwerk der Holzbaustatik, werden u.a. Nachweise für die erste Eigenfrequenz, die über 8 Hz zu liegen hat, verlangt. Bauakustisch erfolgt eine Beurteilung erst ab 100 Hz (bzw. über den Spektrumsanpassungswert ab 50 Hz). Viele Holzdecken weisen trotz guter bewerteter Normtrittschallpegel eine deutliche Erhöhung der Trittschallpegel mit zunehmenden Werten zu tiefen Frequenzen auf. Der oftmals verwendete Begriff ''Dröhnen'' mag darauf hindeuten. Um den sich überschneidenden Frequenzbereich zwischen 5 Hz aus statischen Gründen bis 100 Hz aus akustischer Sicht genauer untersuchen zu können, war es das Ziel, einen kostengünstigen und aus Gründen der Minimierung des Einflusses auf die zu untersuchende Decke auch leichten Schwingerregers zu bauen, der gleichzeitig durchstimmbar und variabel in der in die Decke eingeleiteten Kraft ist. Ein Prototyp des auf einer mechanischen Unwucht basierenden Schwingerregers soll einschließlich Steuerung und Messdatenaufnahme kurz erläutert werden. Vergleichsmessungen an einer Holzstegträgerdecke mit einer Modalanalyse mit dem Impulshammer als auch mit einer FEM-Berechnung sollen gezeigt werden. Der Vorteil der frequenzselektiven Anregung wird voraussichtlich am Beispiel der Wirkung eines Schwingungstilgers demonstriert.

Rohde, T.

• Zur Akustik im Dom zu St. Stephan in Wien [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Fellner, F. Graf, G. Graber, J. Egger and T. Rohde
[A]

Akustik und Aufführungspraxis im Dom zu St. Stephan erfuhren im Laufe der Geschichte einige Veränderungen, die u.a. durch verschiedene musik- und baugeschichtliche Aspekte geprägt sind. Dies führte dazu, dass sich der Liturgiemusizierplatz heute im Friedrichsschiff nahe der Rieger-Orgel befindet. In der Regel ist bei Konzerten der Platz für Chor und Orchester ebenfalls im Friedrichsschiff vorgesehen. Selten wird bei Konzerten vor dem Volksaltar musiziert. Bei kleineren Konzerten ohne Orgel wird auch im Wr. Neustädterschiff musiziert. Die akustische Situation im Friedrichsschiff ist insofern problematisch, als die Schallabstrahlung sowohl für die Ausführenden als auch für die Zuhörenden durch die räumliche Anordnung zu einer ungünstigen Hörsituation führt, da die Klangausbreitung durch Säulen u.ä. stark beeinflusst wird. Dadurch wird sowohl die subjektive Wahrnehmung von Chor, Orchester und Solisten während des Musizierens als auch das Klangerlebnis der Zuhörenden mitunter stark beeinträchtigt. Dir vorgestellten Arbeiten dienten zur wissenschaftlichen Bearbeitung und Dokumentation der gegenwärtigen akustischen Situation im Dom zu St. Stephan, in dem die wissenschaftlichen Grundlagen für eine Verbesserung der akustischen Situation im Dom erarbeitet wurden. Dazu gehört u.a. die Erhebung der verschiedenen Anforderungen sowie eine umfassende musikalisch-akustisch-technische Bestandsaufnahme zur Erfassung der Feinstruktur des Schallfeldes. Dazu wurde ein eigenes Visualisierungs-Tool zum visuellen Vergleich der großen Datenmengen entwickelt. Die Elektroakustik wurde im Projekt nicht betrachtet. Mit Hilfe von akustischen Simulationen wurden Möglichkeiten zur Optimierung der Musizier- und Hörsituation im Dom zu St. Stephan erarbeitet, insbesondere die Musiziersituation im Friedrichschiff. Ziel war die Untersuchung von Maßnahmen für eine bessere Klangabstrahlung. Dazu wurden vorwiegend unterschiedliche Varianten von Podestformen und Podestaufstellungen untersucht.

• Die Nachhallakustik großer langgestreckter Räume [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  G. Graber, P. Gutmann, M. Fellner, F. Graf, T. Rohde and J. Egger
[A]

Im Rahmen des Projekts 'Zur Akustik des Doms zu St. Stephan in Wien' wurden umfangreiche raumakustische Messungen durchgeführt. Für die im Projekt notwendige ortsabhängige Darstellung der unterschiedlichen akustischen Parameter wurde eigens ein Visualisierungstool entwickelt. Bei der ortsabhängigen Darstellung der Nahhallzeit ist aufgefallen, dass diese nicht wie erwartet mehr oder weniger im gesamten Kirchenschiff konstant ist - so wie es auch die erste raumakustische Simulation vermuten ließ - sondern dass mit zunehmender Entfernung von der Schallquelle ein gleichmäßiges Ansteigen der Nachhallzeit zu beobachten war. Der Vortrag zeigt mit den umfangreichen Möglichkeiten des Visualisierungstools wie dieses Phänomen zustande kommt und erklärt werden kann.

Rohdenburg, T.

• Kombination einkanaliger und mehrkanaliger Algorithmen zur Störgeräuschreduktion [DAGA 2005 (München)]
  T. Rohdenburg and V. Hohmann
[A]

Zur Störgeräuschunterdrückung in Hörgeräten wurden bereits zahlreiche Algorithmen vorgeschlagen, die allgemein in mehrkanalige und einkanalige Ansätze eingeteilt werden können. Mehrkanalige Algorithmen werden häufig zur Unterdrückung von gerichteten Störgeräuschen verwendet. Prominentestes Beispiel hierfür ist die Klasse der so genannten Beamforming-Algorithmen. Einkanalige Algorithmen hingegen versuchen die Einhüllende des gewünschten Signals in Sub-Bändern zu rekonstruieren und müssen außerdem Annahmen über die unterschiedliche spektrale Zusammensetzung von Stör- und Nutzsignal machen. Als Standard für diese Klasse von Algorithmen hat sich die Kurzzeitspektraldämpfung (short term spectral attenuation, STSA) durchgesetzt. Hier wird, nach geeigneter Schätzung der Kurzzeit-Signalspektren bzw. des Kurzzeit SNRs (Signal-to-Noise-Ratio) und anschließender Filterung mittels spektraler Subtraktion oder (modifizierter) Wiener Optimalfilterung, eine Dämpfung des Störsignals erzielt. Vorwiegend wurden die unterschiedlichen Algorithmen-Klassen getrennt evaluiert und optimiert, obwohl es auch Vorschläge zur Kombination und gemeinsamen Optimierung von Beamformern und nachgeschalteten Filtern (Post-Filtern) gibt. Weiterhin zeigen bisherige Evaluationen, dass die Optimierung nach rein technisch basierten Maßen (wie dem SNR) im allgemeinen nicht mit den audiologisch relevanten Größen wie Sprachqualität und -verständlichkeit im Einklang stehen, so dass audiologische und psychoakustische Maße einbezogen werden sollten. Bisherige Algorithmen, die grundlegende Aspekte der akustischen Wahrnehmung berücksichtigen, erreichen jedoch meistens nur eine subjektive Verbesserung des Ausgangssignals. In dieser Studie sollen bekannte und neue Ansätze der Störgeräuschunterdrückung und deren Kombination unter dem Gesichtspunkt der Sprachverständlichkeit für Schwerhörende sowie für Normalhörende untersucht werden.

• 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.

• 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.

Rohrer, N.

• Speech Recognition for Mass-Production Vehicles [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  N. Rohrer and E. Gegenmantel
[A]

In many areas speech is a considerable choice for user interfaces to devices and services. In a vehicle, speech control has specific value: It is a true additional channel to the many already existing buttons and displays. Speech control does not need the hands, they can stay at the steering wheel, and with an acoustic feed back, the eyes are not forced to a display and remain on the road. A new way of control is available for navigation systems, telephone, car audio, on-board computer and many more.

There are high demands on speech control in vehicles: The noise level is comparably high, the underlying electrical devices have to fulfil high physical requirements, and the cost pressure is very tough when targeting the mass market.

This presentation will describe how modern speech recognition technology fulfils these requirements already today. It will give an overview how the combination of microphone position and direction, and electronic and algorithmic filters copes with the acoustical conditions. The presentation will also show that mature digital signal processors fulfil the physical requirements at low cost, however, at another price: Sophisticated software engineering is needed to prepare complex speech recognition and filter algorithms in a way that - despite limitations of memory space, computing power and precision - the required quality of speech control is still ensured.

• 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.

• 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.

Rohrseitz, K.

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

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

Rolshofen, W.

• TAI-CHI: Tangible Acoustic Interfaces for Computer-Human Interaction [DAGA 2005 (München)]
  W. Rolshofen, P. Dietz and G. Schäfer
[A]

Mensch-Maschine Schnittstellen können in zwei Gruppen eingeteilt werden, die unterschieden werden in berührbar und unberührbar. Bei den berührbaren Eingabe-Systemen handelt es sich meist um Baugruppen, wie Tastatur, Touch-Pad oder Touch-Screen. Das Projekt ''Tangible Acoustic Interfaces for Computer-Human Interaction (TAI-CHI)'', welches durch die Europäische Union (IST-2002-507882) gefördert wird, untersucht wie der menschliche Tastsinn selbstverständlicher, d.h. ohne explizite Bedienknöpfe, mit Computeranwendungen verknüpft werden kann.

Physikalische Objekte (flache bzw. komplexe Oberflächen) sollen als natürliche berührbare Schnittstellen für Benutzer funktionieren, die auf Basis festkörperakustischer Signale, eine Verbindung zwischen virtueller und realer Welt herstellen. Hierfür werden sowohl das akustische Übertragungsverhalten unterschiedlicher Medien untersucht, als auch neuartige Schwingungssensoren entwickelt. In Verbindung damit werden Algorithmen zur Verarbeitung der akustischen Signale entwickelt und verfeinert. Zu den Methoden, welche im TAI-CHI Projekt eingesetzt werden, gehören die Zeitumkehr des Signals (time reversal), holographische Methoden (für Luft und Festkörper) und Laufzeitverfahren (time different arrival). Jedes Prinzip und die bisher damit erzielten Ergebnisse werden in diesem Beitrag gezeigt. Ein erster einfacher Prototyp solcher berührbarer, akustischer Benutzerschnittstellen steht für eine Demonstration bereit und soll mit weiteren Schwingungsanalyseverfahren bezüglich Auflösung und Sensorikaufwand optimiert werden.

• Neuartige berührbare Schnittstellen durch die Rückprojektion akustischer Wellen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  W. Rolshofen, P. Dietz and G. Schäfer
[A]

Eine Herausforderung der Zukunft ist die Entwicklung neuartiger Schnittstellen für die Interaktion zwischen Mensch und Maschine. Mittlerweile gibt es zahlreiche Lösungen, doch es bleibt immer noch. ein Optimum aus unterschiedlichen Ansätzen zu verwirklichen. Die Ziele des Projektes ''Tangible Acoustic Interfaces for Computer-Human Interaction (TAI-CHI)'', das die Europäische Union innerhalb des sechsten Rahmenprogramms fördert, sind die Entwicklung und Verbesserung von Methoden zur Lokalisierung von Schallquellen. Beim Berühren eines physikalischen Objektes oder Klopfen mit einem Finger darauf werden akustische Wellen erzeugt, deren Ausbreitungsweg bis zur Quelle zurückverfolgt werden kann. Hierfür wird ein Verfahren eingesetzt, dass die Amplituden- und Phasenverteilung des Signals auswertet, nachdem der zeitliche Verlauf transformiert wurde. Zur Verdeutlichung werden in diesem Beitrag die Ergebnisse der Lokalisierung gezeigt, die an unterschiedlichen Materialien durchgeführt wurden. Außerdem wird erklärt, welche Voraussetzungen für diese Methode und deren erfolgreichen Einsatz als berührbare Schnittstelle gewährleistet sein müssen.

Roman, K.

• Zur Wahrnehmung überlagerter Signalreflexionen [DAGA 2008 (Dresden)]
  K. Roman, H.-J. Maempel and S. Weinzierl
[A]

Durch die Superposition identischer, zeitlich gegeneinander verzögerter Signale, wie sie durch Systeme mit akustischen oder elektrischen Laufzeiten verursacht werden, entstehen je nach Signaltyp, Pegeldifferenz und Zeitdifferenz unterschiedliche Klangeindrücke. Sie reichen von kammfilterartigen Verfärbungen über Raumeindrücke, Residualtonhöhen bis zur Wahrnehmung separater Hörereignisse oberhalb der Echoschwelle. In einem Hörversuch nach dem 3AFC-Verfahren wurden zunächst Schwellwerte für die eben wahrnehmbare Pegeldifferenz zwischen Primärsignal und Reflexion für verschiedene Stimuli (Snaredrum, Sprache, Piano) und Zeitdifferenzen (0,1 bis 60 ms) ermittelt. In einem zweiten Versuch beurteilten die Versuchspersonen für verschiedene Verzögerungszeiten und Pegeldifferenzen im überschwelligen Bereich die Ausprägung der genannten klanglichen Merkmale. Auf diese Weise ergibt sich eine Kartierung der Wirkung von Signalreflexionen im Hinblick auf dominante Eindrucksqualitäten.

Romanenko, G.

• Calculation of the reflected field from an impedance plane [DAGA 2003 (Aachen)]
  G. Romanenko and M. Vorländer
[A]

Radiation from a source in the presence of plane surface is a classical problem in room acoustics. The reflection of radiated sound is frequently described by the plane wave reflection coefficient, despite the fact that the source is of spherical symmetry. It has a good agreement with experimental results if the source and receivers positions are located far from a surface. However the development of a general model of reflections requires the spherical wave reflection coefficient. It is especially important in small rooms at low frequency when the curvature of spherical waves becomes significant. In this paper the spherical wave reflections coefficient was used to simulate the reflections waves radiated by a spherical source above an infinite plane boundary. The reflected spherical wave was expressed as a superposition of infinite number of plane waves. To compare the receiving results the reflection field was also modelled with the spherically radiating image source. The strength of image is multiplied by the plane wave reflections coefficient. The plane boundary with finite impedance and with impedance discontinuities based on the Frenel-zone approximation is employed. The reflected field at various positions of a source and receiver for a range of frequencies and different impedance was calculated. It was known that error given by model with plane reflection coefficients becomes more significant when the angle of incidence is closed to grazing and absorption coefficient of surface is increased. However application of wave reflection coefficient is more complicated and requires the much greater CPU-time for calculations. The aim of our work was to define the computation time of reflected field and estimate as far as is justified to use spherical wave reflection coefficient instead of plane wave reflection coefficient for simulation of sound field in rooms.

• Acoustic Cavitation Excited by Periodic Sequence of Tone Bursts [DAGA 2003 (Aachen)]
  G. Romanenko, V. Andreev and V. Aleinikov
[A]

Development of caviation in liquids takes a finite time. At a first step a cloud of cavitative bubble is produced during 10-20 periods of ultrasound wave. Then across more prolonged time a stationary bubble distribution is set up. The study of the general rules of cavitations development has principal importance in sonochemistry when high-speed reactions are initiated. In this paper development of acoustic cavitation in liquids was studied theoretically and experimentally. Acoustic cavitation in water and transformer oil was initiated by vibration of magnetostrictive radiator at 18 kHz. Continuous ultrasound and 0.4-s tone bursts with 4 - 8 s repetition periods were employed for cavitation excitation. A noise pressure distribution was detected by spherical piezoelectric hydrophone with 230 kHz resonance frequencies. Acquisition of the pressure waveform was performed both in undisturbed liquids and after radiation of several sequences of bursts. Theoretical approach based on Nolting-Neppiras equation with additional term depending on bubble concentration was employed. It was found that time of steady state cavitation development in undisturbed liquids was about 40-50 ms for our experimental conditions. This time depended on duration, number and repetition rate of applied bursts. In particular, it was reduced more than twice after consequent radiation of 5 - 7 ultrasound bursts with 4-s repetition period. According to theoretical model it was shown that the growth of bubble concentration resulted in significant reduction in maximum radius and time of its collapse.

Rometsch, R.

• Einfluss von Fluglärm in den Nachtrandstunden auf die Schlafqualität und Befindlichkeit von Flughafenanwohnern [DAGA 2005 (München)]
  M. Brink, R. Rometsch, K. Wirth and C. Schierz
[A]

Im Fokus dieser im Rahmen der ''Lärmstudie 2000'' durchgeführten experimentellen Untersuchung über Auswirkungen von nächtlichem Fluglärm auf den Menschen, steht die Zeit zu Beginn und am Ende des Nachtschlafs. In der Literatur finden sich gehäuft Hinweise, dass das Belästigungs- und Störungspotential von Fluglärm in den sog. Nachtrandstunden am grössten ist. Um dies systematisch zu überprüfen wurde ein grossangelegtes Feldexperiment in der Umgebung des Flughafens Zürich mit über 1500 Versuchsnächten durchgeführt. Bei 60 Versuchspersonen wurden während je 30 aufeinanderfolgenden Nächten während der Einschlaf- und Aufwachphase im Schlafzimmer Fluggeräusche simuliert. Nebst der Nacht-Zeit (abends vs. morgens) wurde die Anzahl der eingespielten Überflüge und der Maximalschallpegel der einzelnen Fluglärmereignisse variiert. Die Auswertungen der Schlaftagebücher deuten darauf hin, dass die subjektiv eingeschätzte Schlafqualität und Befindlichkeit in Nächten mit Fluglärm verschlechtert war. Gegenüber Ruhenächten ergab sich in Lärmnächten ein grösserer Anteil von belästigten Personen. Entgegen weit verbreiteter Ansicht wurde Fluglärm gegenüber Strassenlärm bei gleichem Durchschnittspegel nicht als lästiger empfunden. Die vorliegenden Daten weisen insbesondere auch darauf hin, dass in den Morgenstunden sensibler auf den Fluglärm reagiert wird als abends. Ferner bestehen Hinweise, dass der Maximalpegel von Lärmereignissen gegenüber der Häufigkeit die wichtigere Determinante selbstberichteter Schlafverschlechterungen war. Ein neu entwickeltes berührungsfreies Verfahren für die Aufzeichnung von Bewegungen, Herz- und Atemparametern im Schlaf kam für die Messungen der physiologischen Zielvariablen zum Einsatz. Die Auswertungen zur Physiologie werden jedoch erst im Sommer 2005 abgeschlossen sein. Erste Resultate werden an der DAGA 2005 berichtet werden.

Rondeau, J.-F.

• In situ impedance and absorption coefficient measurements compared to poro-elastic simulation in free, diffuse or semi-statistical fields using microflown p-u probes [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  A. Duval, J.-F. Rondeau, L. Bischoff, L. Dejaeger, C. Morgenstern and H.-E. de Bree
[A]

Measuring impedance or absorption coefficient of noise treatment materials requires classically to cut flat samples or parts and to measure them in impedance tubes (for normal incidence), in semi-anechoïc rooms (for normal / oblique incidence) with p-p or p-u probes or in different reverberating rooms (for diffuse field) using reverberation time techniques. This task is cumbersome and often not possible regarding the quantities of materials necessary especially for the diffuse field measurements.

In order to cope with this problem, we have first developed a poro-elastic simulation technique to simulate diffuse field absorption coefficients from normal incidence impedance tube measurements that we correlate with small (Alpha Cabin) and big reverberating rooms measurements, showing very good results compared to the big reverberating rooms. A second and new approach is to directly measure the incident and reflected energy with p-u probes that allow in situ intensity measurements in very high reactive fields like diffuse fields (due to its separated p and u channels). It leads to a direct characterization of the in situ absorption coefficients that we compare to the other techniques.

Rong, P.

• 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.

• Temporäre Hörschwellenverschiebung durch Geräusche in einer Flugzeugkabine? [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  I. Baumann, B. Jütz, N. Freese and P. Rong
[A]

Ist während eines 8-Stunden Fluges bei einer Dauergeräuschbelastung von etwa 74dB(A) mit einer temporären Hörschwellenverschiebung zu rechnen? Diese Frage wurde in einer Teiluntersuchung während eines umfassenden Komfort- und Gesundheitstests in einem Flugsimulator im Rahmen des EU-Projekts ICE (www.ice-project.eu) untersucht. Dazu wurden bei ca. 80 Passagieren die individuellen Hörschwellen jeweils vor und nach einem simulierten ''8-Stunden Flug'' gemessen. Während des ''Fluges'' waren die Passagiere einer flugzeugtypischen Lärmbelastung von im Mittel 74 dB(A) ausgesetzt (ca. 60 Personen). Eine Kontrollgruppe (ca. 20 Personen) erfuhr während einer gleichen Flugdauer eine reduzierte Lärmbelastung von 64 dB(A). Die Messung der Hörschwellen wurde mit einem modifizierten Békésy-Verfahren auf handelsüblichen Notebooks (mit externer Soundkarte sowie geschlossenem Kopfhörer) in einem separaten ruhigen Raum (ca. 40 dB(A) Hintergrundpegel) durchgeführt. Das verwendete Verfahren zeichnet sich durch eine höhere Messgenauigkeit im Vergleich zu den Messungen mit handelsüblichen Audiometriegeräten aus. Die Ergebnisse der Untersuchung werden vorgestellt.

Ronnebaum, T.

• Berechnung von Motorrauigkeiten [DAGA 2002 (Bochum)]
  N. Springer, T. Ronnebaum, C. Eichenlaub and A. Puzik
[A]

Durch Modulationen hervorgerufene zeitliche Effekte spielen bei der Geräuschwahrnehmung eine große Rolle. Zur Beschreibung dieser Phänomene werden i.a. die psychoakustischen Parameter Rauhigkeit und Schwankungsstärke verwendet. Von diesen Parametern wird der Modulationsfrequenzbereich zwischen 15 und 40 Hz jedoch nur schwach bewertet. Modulationen in diesem Frequenzbereich spielen aber insbesondere für die empfundene Rauhigkeit von Motorgeräuschen im Fahrzeuginnenraum eine wichtige Rolle. Deshalb wurde ein Berechnungsmodell entwickelt, das speziell auf die Rauhigkeit von Motorgeräuschen in diesem Modulationsfrequenzbereich abgestimmt ist. In Hörversuchen wurden Fahrzeuginnenraumgeräusche von Experten aus der Motorgentwicklung in Paarvergleichen nach ihrer Rauhigkeit beurteilt und mit der BTL-Methode auf einer Intervallskala angeordnet. In diesem Beitrag wird das Berechnungsmodell für die Motorrauhigkeit vorgestellt. Die Ergebnisse der subjektiven Beurteilung werden mit den Berechnungen verglichen.

Ronneberger, D.

• 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.

• Strömungsakustische Instabilitäten an einer überströmten, nachgiebigen Wand [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  J. Großer and D. Ronneberger
[A]

Um Schallverst''arkungsph''anomene zu verstehen, die in durchstr''omten Rohren mit stark nachgiebiger Wand ($lambda$/4-Resonatoren) beobachtet werden, untersuchen wir die Ausbreitung gef''uhrter Wellen an einer ebenen Wand. Abh''angig von der Str''omungsgeschwindigkeit und der Art der Wandnachgiebigkeit (federartig, masseartig, mit und ohne resistiven Anteil) ergeben sich verschiedene ged''ampfte und r''aumlich angefachte L''osungen. Wir untersuchen insbesondere die Frage, warum nur ein Teil der angefachten L''osungen im Experiment beobachtet werden.

• Ein Resonanzschalldämpfer mit umgelenkter Gleichströmung [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Jüschke and D. Ronneberger
[A]

In Rohrleitungen eingebaute Resonatoren ändern in der Resonanz meist ihre Eigenschaften, wenn das Rohr durchströmt ist. Bei der betrachteten Anordnung wird die Strömung vor einem angeströmten -Resonator umgelenkt. Die strömungsbedingte Änderung des Transmissionsfaktors kann bei dieser Geometrie als Schallverstärkung interpretiert werden. Durch geeignete zusätzliche Dämpfung des Resonators kann die Transmission auf Null verringert werden. Dieses Phänomen hängt von der Kantenform der abzweigenden Leitung ab und lässt sich über die Wechselwirkung der umgelenkten Strömung mit dem Schall verstehen.

• Auf dem Weg zu einem akustisch regelbaren Strömungswiderstand [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Großer and D. Ronneberger
[A]

Luftdurchströmte Kanalstücke mit resonanzartiger Wandauskleidung verstärken Schall bei Frequenzen oberhalb der Resonanzfrequenz. Damit einher geht ein Druckabfall, der mit der Amplitude der einfallenden Welle anwächst. Wir vermuten, dass diese Verstärkung durch eine stromab laufende hydrodynamische Mode verursacht wird. Die Modellierung dieses Effektes erweist sich als schwierig. Die Betrachtung von Dispersionsbeziehungen einfacher Modelle kann die Lage des Frequenzbandes, in dem Schall verstärkt wird, offenbar nicht erklären. Mit einer Streurechnung und der numerischen Simulation einer turbulenten Kanalströmung sollen die gemessenen Transmissions- und Reflektionsfaktoren mit dem Ziel nachgebildet werden, diesen Verstärkungseffekt für einen akustisch steuerbaren Strömungswiderstand zu nutzen.

• Control of Pipe Flow Resistance by Sound [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Jüschke and D. Ronneberger
[A]

We have investigated the sound propagation through a rigid walled circular flow duct with a short section having yielding walls (lambda/4-resonators). We have observed strong amplification of sound waves that travel downstream at frequencies slightly above the resonant frequency. The energy of the amplified wave is taken from the mean flow. Thus the flow resistance of the yielding duct section increases depending on the amplitude of the incident sound [Brandes, Ronneberger, DAGA 95,96], i.e. the yielding duct section acts as a fast reacting sound-controlled valve. This includes, among others, the possibility to generate sound at abitrary low frequencies [Lange, Ronneberger, DAGA 99]. In such applications of the effect, the amplified control sound is unwelcome. Therefore we searched for higher order modes which are evanescent in the rigid duct but are strongly amplified in the yielding duct. A rectangular cross section of the yielding duct was chosen for this purpose. Surprisingly we found a spectrum of instabilities quite different from the circular duct. In particular the outstanding instability which was responsible for the flow control in the circular duct has no correspondence in the rectangular one. Possible reasons for this will be discussed.

• Mode Structure and Adaptive Control of the Jet-Edge-Flow [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  A. Ickler and D. Ronneberger
[A]

The stabilisation of the plane laminar jet-edge-flow is studied with the general objective to gain experience in flow control. The convective instability of the jet combined with the feedback of pressure oscillations from the edge to the nozzle results in a global instability leading to various modes (stages) of jet oscillations depending on the distance between nozzle and edge. A feedback control system shall be added such that the flow becomes stable. The jet deflection measured by a realtime image processing system is fed back to an actuator imposing a pressure gradient on the flow. One of the main differences between the jet-edge-system and most mechanical and electrical feedback systems is besides the inherently high number of degrees of freedom the fact that an exact equivalent open loop system cannot be realized. The relevant system dynamics is identified by an adaptive controller, which needs a small-amplitude broad-band test signal, in order to synthesize a stabilising feedback filter. For small distances between the nozzle and the edge the mode of jet oscillation is not changed by the control action and a good supression of the oscillation is achieved. However by increasing the nozzle-edge-distance, the system becomes more sensitive to the parameters of the controller and finally escapes into another destabilized mode of oscillation. These destabilized modes resemble the higher natural modes of the uncontrolled jet-edge-system. Surprisingly these modes may persist for a long time. The relation between the mode structure and the controllability of the jet-edge-system will be presented.

• Akustische Beeinflussung des Druckabfalls im durchströmten Rohr [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  M. Jüschke and D. Ronneberger
[A]

Wir betrachten einen Strömungskanal, dessen ansonsten schallharte Wand in einem Teilstück mit Resonatoren versehen ist. Hier kommt es in einem Frequenzbereich mit großer Wandadmittanz, zur konvektiven Verstärkung von Strömungsschwankungen, die sowohl durch die turbulente Strömung auftreten, als auch mit einem Lautsprecher angeregt werden können.

Mit dieser Verstärkung tritt ein erhöhter statischer Druckabfall über das betrachtete Rohrteilstück auf. Damit ist es möglich, den Strömungswiderstand durch Schallanregung gezielt zu beeinflussen. Es wird die experimentell bestimmte Abhängigkeit der Schallverstärkung und des Druckabfalls von der Amplitude des zusätzlich eingebrachten Schalls, der Frequenz sowie der Strömungsgeschwindigkeit gezeigt. Neben der radialsymmetrischen Schallmode wird eine höhere Mode betrachtet, die im resonatorbesetzten Teilstück ebenfalls verstärkt wird, die aber nicht in die angrenzenden hartwandigen Rohre abstrahlt. In beiden Fällen lässt sich der Druckabfall an dem Teilstück etwa um den Faktor zwei erhöhen.

Roovers, C.

• Analyse der Straßenverkehrslärmbelastungen für ein ganzes Bundesland – Methodik [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Plundrich and C. Roovers
[A]

NO ABSTRACT AVAILABLE

Ropers, C.

• Hybridmethode zur Bestimmung der Betriebsschwingung von Reifen [DAGA 2003 (Aachen)]
  C. Ropers, E.-U. Saemann and F. Gauterin
[A]

Mit der Methode der akustischen Holographie (STSF im Frequenzbereich und NS-STSF im Zeitbereich) wurde die sehr komplizierte Struktur der Schallquellenverteilung und der frequenzabhängigen Abstrahlcharakteristik von Reifen aufgezeigt. Aufbauend auf diese Ergebnisse wird im Rahmen des EU Projektes ACES (N GRD1-1999-1120) ein Werkzeug zur Anpassung der Schallabstrahlung des Reifens an die Luftschallempfindlichkeit des Fahrzeug entwickelt. Die Methode basiert auf einer Kombination der NS-STSF Datenerfassung und einer neuen robusten Inversen Boundary Element Methode. Die Anzahl der virtuellen Quellen zur Repräsentation der realen Schallquellenverteilung wird durch einen Satz äquivalenter Schallquellen minimiert. In Verbindung mit gemessenen Frequenzgängen kann so das akustische Verhalten des Reifens in jedem Punkt mit vertretbarem Aufwand beschrieben werden. Es wurden mehrere Versuchsreifen mit unterschiedlicher Komplexität des Schallfeldes vermessen und es werden erste Ergebnisse vorgestellt. Neben der modalen Anpassung der Schwingungen des Reifens an das Fahrzeug steht der Automobilindustrie somit auch ein Werkzeug zur Luftschallanpassung der Reifen zur Verfügung. Eine weitere Anwendung findet die Methode bei der Verifizierung von FEM Modellierungen des Reifens, für die bisher keine Schnelleverteilungen auf der Oberfläche des drehenden Reifens zur Verfügung standen.

Rosca, J.

• Scalable Audio Source Separation in the Presence of Noise [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Rosca, R. Balan and S. Rickard
[A]

Real blind source separation scenarios are rarely ``square'' (have equal number of sources as the number of sensors). On the contrary, situations constantly vary between the so called ``degenerate'' case (more sources than sensors) and the over specified case (less sources than sensors). By being able to deal evenly with such cases and with the presence of noise, the present blind source separation approach opens the door to audio source separation in realistic scenarios. We consider an additive noise mixing model with an arbitrary number of sensors and possibly more sources than sensors, where sources are disjointly orthogonal, i.e. they have mutually disjoint supports of the windowed Fourier transform. The approach estimates the model in the presence of noise under the direct-path far-field assumptions by maximum likelihood. We present the relationship between our solution and classical superdirective beamformers. The implementation of the derived criterion essentially iterates two steps: (1) partitioning of the time-frequency plane for separation, and (2) optimization of the mixing parameter estimates. The solution is applicable to an arbitrary number of microphones and sources, with no prior knowledge about the sources. Experimentally, we show the capability of the technique to separate multiple simultaneous voices from two, four, six and eight channel recordings in the presence of noise.

Rosenberger, F.

• 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.

• 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.

• 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.

• 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.

• 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.

Rosenthal, M.

• 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.

Rosenthal, V.

• Aboveground Low Vibration Emission Ballasted Track with Concrete Trough [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  F. Müller-Boruttau, V. Rosenthal and N. Breitsamter
[A]

Measures for the mitigation of vibration emission from aboveground railway traffic are urgently needed. A newly developed type of aboveground ballasted track fulfills this need. A solid concrete trough supports and contains a standard ballasted track on a ballast mat. The trough confines the ballast. Thus an extremely stable ballast bed is achieved, resulting in a very smooth, high quality track with low emission and next to zero maintenance costs. The insertion losses due to a) trough bending stiffness, b) ballast mat and mass impedance, c) track quality improvement are explained. A 4 km double track section was installed on the new Karlsruhe-Basel line next to Baden-Baden. A very demanding insertion loss limit had to be met: in the frequency range 10 - 50 cyc/s only positive insertion loss values were to be accepted. An overall insertion loss of at least 4,5 dB had to be achieved on widely varying subsoil conditions. Measurements obtained with regular trains did show that the requirements were surpassed: An insertion loss average of 7,5 dB was achieved. Based on the measurement results and iSi calculations (imb-dynamik train-track simulation model) predictions were made of achievable insertion losses for variations of a) trough properties, b) subgrade conditions, c) ballast mat properties. The resulting mitigations of vibration and secondary noise level together with very competitive costs make this new permanent way a tool adaptable even to difficult environmental conditions.

Rosner, G.

• Musterklassifizierung von Tonfolgen in Anwendung auf das Talasystem der hindustanischen Musik [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  G. Rosner
[A]

Das vorliegende Modell beabsichtigt, mittels einer von Derler stammenden Grundkonzeption einer Klassifizierung von musikalischen Strukturen, eine Klassifizierungsmethodik für Symbolfolgen aufzuzeigen und diese auf das Rhythmussystem der hindustanischen Musik anzuwenden. Die Anfänge des Derlerschen Forschungsansatzes liegen etwa 15 Jahre zurück, mittlerweile konnten erfolgreiche musikalische und interdisziplinäre Anwendungen und Ergebnisse des Derler I Systems bei der Analyse musikalischer (Dauer 1988, 1989, Troussaint 2002, 2003,...) und physiologischer Zeitreihen (Bettermann 1999, 2000,...) als lineare Ordnung zweielementiger Strukturen gewonnen werden. Die Vorzüge einer zweidimensionalen Darstellung, Ordnung und Analyse musikalischer Patterns, wie vorliegendes Projekt beabsichtigt, werden u. a. treffend in ''Combinatorial Music Theory'' (Duncan, Journal of Audio Engineering Society, Vol. 39, 1991: 427-448) beschrieben: ''Attempting to pull musical patterns into a second dimension will reveal that these patterns may be thought of as embedded in a ... space with peculiar connectivity''. Durch eine quantitative Beschreibung der komplexen indischen Rhythmik wird erstmals ein interkultureller und interdisziplinärer Vergleich mit anderen Systemen nach strengen mathematischen (gruppentheoretischen) Gesetzmäßigkeiten ermöglicht und es werden neue Perspektiven in der systematischen Klassifizierung musikalischer Strukturen aufgezeigt.

Ross, K.

• Verkehrslärm mindern – Soll und Ist gezeigt am Beispiel einer deutschen Mittelstadt – Orientierung [DAGA 2002 (Bochum)]
  K. Ross
[A]

NO ABSTRACT AVAILABLE

Roßberg, S.

• Ein Vergleich berechneter Tonhaltigkeiten mit subjektiven Urteilen zu Tonhaltigkeit und Unangenehmheit von Schienenfahrzeuggeräuschen [DAGA 2003 (Aachen)]
  D. Salz and S. Roßberg
[A]

Die ''Krupp von Bohlen und Halbach-Stiftung'' f''rdert innerhalb des Vorhabens ''Reduktion von Straáenbahnger''uschen'' die Untersuchung von Tonhaltigkeit. Dazu wird die subjektive Wahrnehmung der Tonhaltigkeit und Unangenehmheit verschiedener Schienenfahrzeugger''usche untersucht. Es wurde ein Test entwickelt, in dem Versuchspersonen anhand vollst''ndiger Paarvergleiche die Tonhaltigkeit und Unangenehmheit beurteilen. Die daraus ermittelten subjektiven Skalierungen werden mit berechneten Werten der Tonhaltigkeit verglichen. Es wird geprft, ob die Beurteilung eines Ger''usches mit instation''rer Tonhaltigkeit verlaufsabh''ngig ist, um so m''gliche subjektive Tonhaltigkeitsschwerpunkte innerhalb eines Ger''usches zu ermitteln. Zudem wird untersucht, ob Versuchspersonen station''re und instation''re Tonhaltigkeiten innerhalb eines Tests vergleichend bewerten k''nnen. Testpersonen waren Schler und Schlerinnen des beteiligten Andreas-Gymnasiums Berlin, sowie Teilnehmende an den Schler-Technik-Tagen der TU Berlin. Diese beurteilten im Labor auf Frageb''gen Ger''usche, die in stochastischer Reihenfolge ber Kopfh''rer dargebotenen wurden. In diesem Beitrag wird ein sberblick ber die Erstellung des Tests gegeben, erste Ergebnisse werden vorgestellt.

• Außengeräuschsimulation von innerstädtischen Verkehrsmitteln im Rahmen des EU-Forschungsprojektes Quiet City [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  S. Guidati and S. Roßberg
[A]

In der EU-Lärm-Direktive 2002/49/EC wurden verschiedene Maßnahmen festgelegt mit dem Ziel, die Lärmbelastung in innerstädtischen Räumen zu dokumentieren und gegebenenfalls zu verringern. Bis zum Jahr 2007 sind beispielsweise Kommunen mit mehr als 250 000 Einwohnern aufgefordert, strategische Lärmkarten zu erstellen. Bis 2008 sollen dann konkrete Maßnahmenkataloge vorgelegt werden, wie der Lärm in den Problembereichen reduziert werden kann. Mögliche Maßnahmen sind dabei Eingriffe in die Verkehrsplanung/-führung, Raumplanung, technische Eingriffe an den Lärmquellen, Auswahl leiserer Quellen, Reduzierung der Lärmausbreitung etc. Ziel des EU-Projektes Quiet City ist es, die Kommunen bei der Umsetzung der Direktive zu unterstützen. Projektpartner sind neben europäischen Kommunen vor allem Forschungseinrichtungen und Firmen, die sich mit der Charakterisierung, Erfassung und Beeinflussung von Lärmausbreitung sowie mit der Erstellung von Lärmkarten befassen. Die Firma HEAD acoustics hat in der Vergangenheit Verfahren entwickelt, um das Außengeräusch von Pkws zu simulieren [1], [2]. Dabei kann neben dem Gesamtfahrzeuggeräusch auch der Beitrag einzelner Geräuschquellen am Fahrzeug simuliert bzw. auralisiert werden. Damit ist es möglich, die für das Außengeräusch relevanten Quellen zu identifizieren und nach ihrer Bedeutung und damit dem theoretischen Lärmminderungspotential zu gewichten. Im Rahmen von Quiet City werden diese Verfahren auf andere Verkehrsmittel (Transporter, Lastkraftwagen, Busse, Straßenbahnen, Metros etc.) erweitert. In dem Beitrag werden die Ziele und Inhalte von Quiet City sowie erste Ergebnisse von Messungen und Analysen an verschiedenen Verkehrsmitteln präsentiert.

[1] H. Hoffsümmer; K. Genuit; U. Müsch: Auralisation des Vorbeifahrtsgeräusches aus einer Multimikrofonaufnahme im Außengeräuschprüfstand, DAGA-03, paper 1634 [2] R. Sottek, W. Krebber, K. Genuit: Road traffic noise simulation in urban streets, InterNoise 2002, paper N188

• Psychoakustische Bewertung von Fahrzeugaußengeräuschen im Rahmen des EU-Forschungsprojektes Quiet City Transportation [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  S. Guidati and S. Roßberg
[A]

Im Rahmen des EU-Forschungsprojektes Quiet City Transportation (QCity) werden die für den innerstädtischen Verkehr typischen Geräuschquellen bezüglich ihrer Lästigkeit untersucht. Der in aller Regel zur Bewertung des Fahrzeuggeräuschs verwendete dB(A)-Wert gibt nicht immer die Lästigkeitswirkung des Geräusches korrekt wieder. Vor diesem Hintergrund wurden Untersuchungen zu ergänzenden objektiven Bewertungsmethoden für Fahrzeugaußengeräusche unter Einbeziehung von psychoakustischen Parametern durch-geführt.

Hierfür wurden Vorbeifahrgeräusche von 21 PKW in fünf typischen Fahrsituationen mit einem Kunstkopf aufgezeichnet und in Hörversuchen bezüglich ihrer Lästigkeit bewertet. Die Subjektivurteile wurden mit geeigneten psychoakustischen Analysen korreliert.

Zusätzlich zu den Kunstkopfaufnahmen wurden einzelne Fahrzeuge exemplarisch für die jeweilige Klasse hinsichtlich der für das Außengeräusch relevanten Teilschallquellen im interessierenden Betriebszustand aufgenommen. Weiterhin erfolgt eine Messung der Luftschallübertragungsfunktionen zwischen den Orten der Teilschallquellen und der Empfängerposition im Fernfeld. Durch Kombination von Nahfeldmessungen und Über-tragungswegen ist es möglich, den Anteil der einzelnen Teilschallquellen zum Gesamt-außengeräusch als Zeitsignale zu erzeugen. Diese Signale lassen sich auralisieren und bezüglich ihrer Bedeutung beurteilen. Die Bewertung erfolgt wiederum nach Pegel sowie mit psychoakustischen Parametern.

Rossi, M.

• Quelques aspects de l'ingénierie des espaces d'écoute [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Rossi
[A]

Through numerous real-life implementations and beyond the expected responses to the various mandates, in terms of adequate solutions, the author has always strived to contribute to the state-of-the-art of acoustical engineering. It should be underlined that the problems posed were out of the ordinary and as such, constituted severe challenges, where the will of the project manager and users was to have multifunctional spaces at their disposal. The latter are designed to host a variety of events ranging from conferences, congresses, classical concerts, operas, drama, variety shows, jazz, pop music, exhibitions, worship, etc. The aim is to guarantee the best possible conditions for the hosting of events and not focus on their more or less successful coexistence. This implies defining and designing specific arrangements and layouts. In most cases, the listening area was already in existence, with both its qualities and faults, and it has to be adapted to new usages. Also, the architectural or environmental constraints are often such that the area does not satisfy the essential acoustic criteria as regards volume and shape. The only possible and fruitful approach liable to succeed in responding to this challenge, is an epistemological approach, where critical scientific thinking underlies rigorous experimental methods. This presentation will show that in acoustics, maybe more than in others fields, there should be no frontier between science and technique.

Rossignol, C.

• Acoustic waves generated by a pulsed laser in anisotropic semiconductors [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  B. Audoin, H. Meri and C. Rossignol
[A]

When a laser pulse is focused at the surface of a material, the transient heating of the semi-transparent material induces ultrasound. The subsequent acoustic generation and propagation has been extensively described even when the material behaviour shows anisotropy and viscosity. However, when a 1064 nm laser pulse is focused at the surface of silicon, it has been observed that the material contracts whereas heating should produce expansion. In addition to the usual thermal acoustic source, a non thermal sound excitation results of photo excitation of electron-hole pairs. Therefore, to describe the optoacoustic effect in semiconductors it is necessary to account for thermoelastic and other deformation sources simultaneously. In this presentation, a model is implemented that accounts for the diffusive character of charge carrier motion and heat conduction. Relevant differential equations are coupled together and with the wave motion equation. Three sets of equations are linearised in a 2D Fourier domain and solutions are found with an appeal to convenient boundary conditions. Signals are calculated for off epicentre positions at the rear side of the anisotropic semiconductor. Experiments are performed on a 5 mm thick silicon plate with a Nd:Yag laser that delivers 20 ns pulses. Signals are measured for epicentre and off epicentre positions. Very good agreement is obtained with calculated signals for both positions demonstrating that both sound generation mechanism and anisotropy are accurately taken into account.

Rossing, T.D.

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

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

Rossion, J.-P.

• Speeding-up acoustic predictions [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  M. Tournour, J.-P. Rossion, L. Bricteux and C.F. McCulloch
[A]

Finite element and especially boundary element methods for acoustic and vibro-acoustic predictions bring many benefits, in particular accuracy of the predictions, but they have traditionally suffered the penalty of long calculation times and large computing resource requirements, to achieve these results.

This paper presents several recent developments which speed up the solution of finite element and boundary element acoustic models, with particular emphasis on BE models for acoustic radiation. The methods are based on Acoustic Transfer Vectors, Padé methods, domain decomposition and iterative solvers. These technologies make accurate acoustic predictions timely and effective: calculations can be accelerated by one or even two orders of magnitude. They tackle a wide range of applications ranging from engine acoustics to interior acoustics and enable the users to design practical solutions and effectively reduce time-to-market and development costs. The paper explains the methodologies and their implementation in practical software, and presents the results of several case studies and benchmarks.

Rotaru, D.

• Messung von Regengeräuschen nach DIN EN ISO 140-18 [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  L. Weber, J. Seidel, D. Rotaru and X. Zhou
[A]

Seit April 2005 liegt mit DIN EN ISO 140-18 (Entwurf) erstmals eine Norm über die Messung des durch Regenfall auf Bauteile verursachten Schalls im Prüfstand vor. Im Fraunhofer-Institut für Bauphysik wurde ein Prüfstand für Regengeräusche nach dieser Norm errichtet. Die bislang durchgeführten Arbeiten zeigen, dass die praktische Umsetzung der Normvorgaben nicht immer einfach ist. Es wird über die durchgeführten Vorversuche und die praktischen Erfahrungen beim Umgang mit der Norm berichtet. Dies betrifft insbesondere die Erzeugung künstlicher Regentropfen (Niederschlagsmenge, Tropfengröße, etc.) sowie den Einfluss der Niederschlagsmenge auf den Geräuschpegel. Ein weiteres Thema ist der Vergleich der durch natürlichen und künstlichen Regen hervorgerufenen Geräusche. Dies wurde beispielhaft im Rahmen eines Forschungsvorhabens an Folienkonstruktionen untersucht, wobei sowohl Messungen nach DIN EN ISO 140-18 als auch Messungen mit natürlichem Regen erfolgten.

Rothe, A.

• 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.

Rothhämel, J.

• Qualifizierung von Strömungsgeräuschen unter Motorradhelmen [DAGA 2003 (Aachen)]
  J. Rothhämel and O. Schimpf
[A]

Die Lärmbelastung unter Motorradhelmen liegt bei Überlandfahrten weit über einem Schalldruckpegel von 85 dB(A), der Arbeitsschutz schreibt diese Grenze für eine Lärmbelastung von 8 Stunden täglich vor. Die Ursachen dieser hohen Lärmbelastung werden erläutert. Die Aussagen von Testfahrern unterscheiden sich von der Auswertung psychoakustischer Messungen in einem Akustikwindkanal. Erschwert wird die Auswertung durch die nicht genormte Aufnahme von Lärm unter dem Motorradhelm. Ein neues Kriterium im Bereich des Akustikdesigns von Motorradhelmen ist deshalb mit der Bestimmung der Lästigkeit der Strömungsgeräusche durch Probandentests im Labor eingeführt worden. Diese Methode ergänzt die bisher bestehenden anderen Methoden (u.a. Schalldruckpegel in dB(A), Lautheit nach Zwicker in sone). Die Korrelation dieser unterschiedlichen Auswertungsmethoden wird diskutiert und interpretiert.

• Bestimmung der Sprachübertragungsqualität unter Motorradhelmen [DAGA 2005 (München)]
  J. Rothhämel, G. Janke and O. Schimpf
[A]

Die Qualität der Kommunikation unter Motorradhelmen wird maßgeblich durch die strömungsmechanisch erzeugten Windgeräusche beeinträchtigt. Leise Helme, d.h. Helme mit niedrigen Windgeräuschen, führen zu einer besseren Wahrnehmung von Umweltsignalen und zu entspannterem und auf längere Sicht auch ermüdungsfreierem Fahren. Für eine gute bidirektionale elektroakustische Kommunikation ist ein leiser Helm nicht nur am Ohr sondern insbesondere am Mund notwendig. Denn während das Signal-/Rauschverhältnis am Ohr durch eine Regelung des Lautsprecher-Schalldruckpegels auch in einem lauten Helm konstant gehalten werden kann, ist dies beim Mundmikrofon so nicht möglich. Durch akustisch optimierte Helme ist eine Kommunikation bei Geschwindigkeiten bis über 200 km/h, in der Formel 1 sogar bis 320 km/h möglich. Die elektronische Filterung moderner Kommunikationsanlagen wird durch niedrige Störgeräusche positiv unterstützt. Zur Bestimmung der beiden akustischen Übertragungskanäle 'Lautsprecher - Ohr' und 'Mund - Mikrofon' werden verschiedene Helme im Akustikwindkanal getestet. Die Sprachübertragungsqualität wird mittels Speech Transmission Index (STIPA) bei unterschiedlichen Konfigurationen bestimmt.

• Turbulente An- und Umströmung von Motorradhelmen unter strömungsakustischen Aspekten [DAGA 2005 (München)]
  J. Rothhämel, G. Janke and O. Schimpf
[A]

Die Ursache von Strömungsgeräuschen ist generell die Verwirbelung strömender Luft. Turbulente Geschwindigkeitsfluktuationen erzeugen an überströmten Wänden lokale Wechseldruckgebiete geringer räumlicher Kohärenz, aber - für akustische Maßstäbe - enorm hoher Intensität. Mittels Laser-Doppler-Anemometrie wird das turbulente Strömungsfeld um den Motorradhelm herum vermessen. Die Strömungsturbulenz wird mit akustischen Messungen mittels Messmikrofon und Nasenkonus in der Strömung verglichen. Am Beispiel eines Motorrades mit höhenverstellbarem Windschild wird der Einfluss der Höhe dieser Scheibe auf das Strömungsgeräusch dargestellt.

Rottiers, W.

• Einsatz von Gesintertem oder Gewebtem Aluminium für Akustischen Komfort in Faserfreien, Feuchten und Korrosiven Umgebungen und Reinräumen [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  W. Rottiers
[A]

Dank verbesserten Herstellungstechniken, sind gesinterte und gewebte Aluminium-Paneelen in den Dicken von 0.9 bis 2 mm verfügbar. Die akustischen Absorptionskoeffizienten, gemessen nach ISO 354, erreichen w = 0.8 ohne Mineralwolle oder Schaumstoff. Ausführliche Tests sind ausgeführt worden um die thermische Leitung, Wasserabfluss, Salzsprühnebel und Reinigungseigenschaften zu bestimmen. Weil keine organischen Bestandteile im Material sind, ist die Brandklasse nach dem neuen europäischen Standard: A1 oder nicht brennbar. Neue Perspektiven werden somit eröffnet für den Einsatz in Schwimmbädern, Metro-Stationen, Kliniken und Reinräumen, Kühldecken, Fassadenverkleidung, Lärmschutzwalle usw. Herstellungsprozess, Test Ergebnisse und Applikationen werden während der Präsentation gezeigt.

• Schallabsorption mit faserfreiem, gesintertem Aluminium: bewährte Leistungen [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  W. Rottiers
[A]

Die heutige Baukultur der Innenarchitektur erlangt innovative Materialien, die neben der Erzielung einer optimalen Schallabsorption, auch zunehmende Anforderungen an Brandverhalten, Umweltfreundlichkeit und Hygiene, in einem sauberen, klarem Design, entsprechen sollen. Mit üblichen, mit Löchern oder Schlitzen vorgesehen akustischen Materialien, die eine Schallabsorption mit Mineralwolle oder Schaumstoff im hinterliegenden Luftspalt ermöglichen, werden diese Bedingungen nicht erfüllt. Gesinterte Paneele aus reinem Aluminium bieten mit nur 2 mm Stärke eine Breitband-Absorption mit Schallabsorptionskoeffizienten bis w = 0.8, ohne Mineralwolle oder Schaumstoff im Luftspalt. Das Material ist durch seine Komposition faserfrei, nicht brennbar A1 nach dem europäischen Standard, rostfrei, und wasser- und Chlorfest. Der Vortrag berichtet über Erfahrungen aus der Praxis und geht auf die raumakustische und bautechnische Ergebnisse ein.

Rottschäfer, M.

• Zur normgerechten und praxisrelevanten Bestimmung der Schallemission nach der Maschinenlärm-Informations-Verordnung [DAGA 2002 (Bochum)]
  M. Rottschäfer and H. Strasser
[A]

Meßverfahren zur Ermittlung der Geräuschemissionen von Maschinen sind in den verschiedenen nationalen und europäischen Richtlinien und Verordnungen sowie in technischen Regelwerken (DIN-, VDI-, ETS-Richtlinien) beschrieben. Die wichtigsten maschinenspezifischen Geräuschemissionskenngrößen sind der Schalleistungspegel (LWA) und der Emissions-Schalldruckpegel (LpA) am Arbeitsplatz. In den Meßvorschriften sind u.a. auch die einzustellenden Aufstellungs- und Betriebsbedingungen vorgegeben. Ob diese Bedingungen, nach denen die Kenngrößen zu ermitteln sind, auch den tatsächlichen Gegebenheiten am Aufstellungs- bzw. Betriebsort entsprechen, bleibt zu diskutieren. Die Verwendung verschiedener Werkzeuge oder zu bearbeitender Werkstoffe, aber insbesondere die Leistungsgrößen der einzelnen Maschinen, lassen die Schalleistung variieren. Daraus erfolgt, daß bei einer Immissionsbetrachtung am Arbeitsplatz oder in der Nachbarschaft, die unter eingeschränkten praxisbezogenen Bedingungen ermittelten Werte, zu Fehleinschätzungen führen. Messungen an Maschinen und Aggregaten haben gezeigt, daß die Vorgaben der Normen in der Praxis vielfach nicht umsetzbar sind. Die Aufstellung der Maschinen läßt eine Messung nach den vorgegebenen Meßbedingungen oftmals nicht zu. Der Fremdgeräuschanteil ist vielerorts so groß, daß die geforderten Genauigkeitsklassen nicht einhaltbar sind und somit repräsentative Ergebnisse nicht erreicht werden können. Ziel muß es sein, in den Meßnormen den ''Hauptbetriebszustand'' bzw. die für die Maschine typischen Betriebszustände festzulegen. Der in den Regelwerken vorgegebene Stand der Lärmminderungstechnik ist als ein dynamischer Prozeß zu betrachten und bedarf der regelmäßigen Anpassung an den fortschreitenden Entwicklungsstand. Die Regelwerke sind auf weitere geräuschemittierende Maschinen auszudehnen. Auch wegen der häufigen Anwendung der Schallemissionskennwerte bei Immissionsbetrachtungen gilt es, diese Forderungen umzusetzen. Eine rechnerunterstützte ''Handlungshilfe'' soll ermöglichen die vorliegenden Informationen, bei der Anwendung von Schallemissionsmeßverfahren, praxisorientiert zur Verfügung zu stellen.

Roussarie, V.

• Perceptive qualification of the engine sound character ; Validation of auditory attributes using analysis synthesis method [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  V. Roussarie, F. Richard and M.-C. Bezat
[A]

For over 2 years PSA has been studying the sound identity of 4 cylinders vehicles. Using free sorting experiences we observed that the sound of vehicles in dynamic situations such as full load acceleration can be sorted at least in 4 categories. One category for which sound identity is pregnant in consumer's choice is the so called 'sporty class'. Thus we focused on the link between signal and perceptive attributes of this category through specific experiments using synthetic sounds. The aim is to qualify sporty identity using objective signal criteria. HARTIS, the sound design software we developed using IRCAM's jMax programming environment, allowed us to prepare re-synthesis car sounds for three main experiments :
- Influence of high engine orders on the perception of roughness,
- Influence of booming noise on the gene caused by engine sound,
- Influence of booming noise and roughness on the perception of sporty identity.
The results of those experiments highlight that roughness and booming noise can influence perception of sporty identity in different ways. Indeed we emphasized subject classes with different representation of a sporty car sound. In addition, we now have signal keys to explain the perception of different roughnesses and the annoyance caused by booming noise. Those experiments highlighted the fact that different sporty identities exist, and emphasized important signal criteria for each sporty class observed.

Roux, C.

• Time reversal imaging of noise sources inside a reverberant room [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  G. Ribay, C. Roux, J. de Rosny and M. Fink
[A]

In a reverberant room, the multiple reflected echoes make imaging of acoustical random sources difficult. In this talk, we give an original solution based on Time Reversal Principles. Basically, in a first step, the acoustic field due to a noise source is recorded by a set of microphones. In a second step, all the recorded signals are time-reversed and re-emitted by loudspeakers that now replace the microphones. We observe a strong enhancement of the mean intensity around the initial source position. In a first part, we highlight the formal link between time-reversal of pulsed and noise sources in reverberant media. Especially we deduce that the signal to noise ratio depends only on the number of pairs of microphone/loudspeaker for noise sources. Numerical simulations confirm these predictions. In a second part, we present experimental results performed in a 5*3*3 m and strong reverberant room. The intensity map of noise acoustic sources with a working bandpass of [100 3000] Hz has been performed. The same experiment has been carried out with two coherent or incoherent sources. Moreover, the frequency dependence of the resolution obtained with this technique is studied. Finally, we focus on the SNR with respect to the bandpass and central frequency.

Roux, P.

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

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

Roy, A.

• Beschallungskonzepte für Freiluftveranstaltungen unter Beachtung des Immissionsschutzes [DAGA 2002 (Bochum)]
  A. Roy
[A]

Auf der Basis einer Vielzahl eigener Messergebnisse sowie Literaturrecherchen wird zunächst ein Überblick über heute übliche Schalldruck- und Schalleistungspegel von Beschallungsanlagen bei verschiedenen Arten von Freiluftveranstaltungen gegeben. Aus den daraus abzuleitenden Beurteilungspegeln an Immissionsorten, z.B. benachbarten Wohnbauten, wird die Problematik heutiger Veranstaltungspraktiken in Bezug auf den Schallimmissionsschutz verdeutlicht. Durch Vergleich verschiedener Beschallungskonzepte werden Möglichkeiten zur Verringerung der Immissionspegel in der Nachbarschaft bei gleichen Versorgungspegeln im Zuhörerbereich aufgezeigt.

• Prognose der Emissionskenngrößen von Freiluft-Beschallungsanlagen [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  A. Roy
[A]

Im Rahmen der Untersuchungen zu einer Sächsischen Freizeitlärmstudie wurden aus einer Vielzahl von Messergebnissen Prognoseverfahren für emissionsrelevante Kenngrößen von Freiluftbühnen entwickelt. Als Ausgangsdaten dienen dabei u.a. die Zuschaueranzahl bzw. die Größe der zu beschallenden Fläche oder die maximale Beschallungsentfernung sowie die Art der Darbietung (z.B. Pop oder Klassik). Daraus lässt sich mit vertretbarer Genauigkeit die zu erwartende mittlere Schallleistung einer Bühne voraussagen, ohne dass die genaue Konfiguration der Beschallungsanlage bekannt ist. Mit Hilfe des ebenfalls hergeleiteten mittleren Richtwirkungsmaßes kann dann der zu erwartende Beurteilungspegel an einem bestimmten Immissionsort vorausberechnet werden. Damit erhalten Genehmigungsbehörden und Planer im Bereich Immissionsschutz die Möglichkeit, langfristig z.B mögliche Standorte für Freiluftkonzerte zu untersuchen sowie kritische Situationen zu erkennen und z.B. Maßnahmen zur Pegelbegrenzung vorzuschreiben. Das Verfahren wird an Hand konkreter Beispiele von Freiluftkonzerten erläutert und die Prognosewerte werden mit Messergebnissen verglichen.

Royar, J.

• Was erwartet die Industrie von Hochschulabsolventen in Akustik? [DAGA 2002 (Bochum)]
  J. Royar
[A]

In der Bau- und insbesondere der Baustoffindustrie werden permanent Hochschulabsolventen mit vertieften Kenntnissen in Akustik - vor allem Bau- und Raumakustik - benötigt. In der Regel sind die zu lösenden Probleme im Baualltag jedoch selten allein akustischer Natur, andere bauphysikalische Aspekte spielen stets mit hinein. Auch ist der Arbeitsanfall, der rein akustische Probleme umfaßt, selten ausreichend für einen full time job - andere Kenntnisse und Fähigkeiten sind zusätzlich gefragt. Der Vortrag beschreibt aus der Erfahrung von mehr als 25 Jahren Industrietätigkeit die Erwartungen der Industrie an die Berufsanfänger.

Royer, D.

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

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

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

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

• Quantitative Measurements of Ultrasonic Shock Waves Using a Standard Optical Interferometer [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  C. Barrière, G. Montaldo, X. Jacob, D. Royer and M. Fink
[A]

In order to measure acoustic shock waves generating pressures of some tens of MPa in water, an ideal sensor has to be calibrated, wide-band and sufficiently robust to support acoustic cavitation. We measure high intensity ultrasonic displacements and shock waves in water, using the phase modulation of an optical beam reflected from a thin immersed membrane materialising moving particles. With a digital demodulation process, a 4.5-m ultrasonic transient displacement (corresponding to a 21.5-MPa acoustic pressure in water) has been measured with a standard heterodyne interferometer. Results are in good agreement with those given by an hydrophone designed to measure high pressure wave. This sensitive optical method provides absolute measurements with a 50-m lateral resolution, in a large bandwidth (from 20 kHz to 50 MHz). If the low cost membrane used in the experimental set-up is damaged by the acoustic cavitation, it can be replaced very easily, without changing the calibration factor of the interferometer. The maximum measurable displacement is limited by the frequency bandwidth of the instrument. Since the photodiode cuts off frequencies higher than 120 MHz, the interferometer is able to measure 22-MPa peak acoustic pressures in water. This performance can be improved by increasing the Bragg cell frequency, to obtain a wider bandwidth. We are now conceiving an interferometer working at 140-MHz carrier frequency, to measure pressures up to 45 MPa.

Ruchkin, S.

• Estimation of installation errors in acoustic flowrate measurements by CFD-modeling [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  S. Ruchkin and M. Rychagov
[A]

The results of investigation concerned with the development of new computer-based models for ultrasonic multipath time-of-flight measurements of perturbed flows as well as the data of corresponding numerical modeling are presented. Up-to-date algorithms for numerical modeling of the problems of diametral and chord acoustical measurements enable to obtain with high precision (1,5 - 2 %) an axisymmetric flow velocity profile v(r) at steady-state flow conditions in an arbitrary cross-section on the basis of indirect data. Thereby, a set of high-precision estimations of the averaged flow velocities v(i), i= 1 ... I in I measuring planes is provided with and high-quality determination on it's basis the total flowrate. It is shown that effective CFD-modeling of fluid and gaseous media is an additional powerful tool allowing to obtain analogous, above-mentioned estimations even in the case when ultrasonic measurements are produced at unstable or perturbed flow conditions, i.e., v=v(x,y) where (x, y) are Cartesian coordinates in a normal cross-section. The estimation of the flow velocity profiles nearby hydraulic resistances of different kinds is carried out on the first step by using set of Salami basis functions. Numerical modeling include, in particular, three interrelated stages: a) flow profile assignment; b) making up set of projections of time-of-flight data for an arbitrary rotation angle of the measuring system; c) obtaining direct and quadrature volumetric/mass flowrate estimations. Applied software for effective modeling multipath measurements of asymmetric flows supplied with an interactive GUI is demonstrated. In addition, strict mathematical estimations for the unperturbed flow profile reconstruction errors are also given.

Rucker, C.

• ASAM ODS NVH, standardisierte Vielfalt [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  B. Virnich, J. Hobelsberger and C. Rucker
[A]

Der ASAM e.V. ist ein Vereins zur Förderung der internationalen Standardisierung von Automatisierungs- und Meßsystemen. Sein Ziel ist:

- Modularisierung von Systemen

- Definition herstellerunabhängiger Schnittstellen

- Schaffung von Rahmenbedingungen für den Einsatz der Standardschnittstellen in möglichst vielen Branchen und Ländern

- Internationale Verbreitung der Standards

Für den Fachausschuss Fahrzeugakustik ist der ASAM ODS Standard interessant. ODS bedeutet Open Data Service. Seit dem 30.12.2003 ist das NVH Application Modell festgelegt. Ziel ist es, beschreibende Daten und Ergebnisse einer Messung unabhängig vom eingesetzten Mess-System auch abteilungsübergreifend zu nutzen. Der Beitrag beschreibt das NVH Application Modell.

• Das ASAM/ODS Transport Format, auch kurz 'ATF', als firmenübergreifendes Datenformat [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  J. Hobelsberger and C. Rucker
[A]

Mess- und Beschreibungsdaten können in das 'ASAM/ODS Transport Format' (ATF) exportiert werden, um sie zum Beispiel mit einem ASAM-konformen Daten-Browser einzulesen. Von einigen Herstellern wird die in ASAM/ODS 5.0 definierte XML-Variante unterstützt. Voraussetzung ist ein ASAM/ODS-konformes Datenmodell. Sollen Beschreibungsdaten mitexportiert werden, muss auch das jeweilige Beschreibungsmodell vorhanden sein. Der Beitrag beschreibt das ATF Format

Rucker, K.

• Asam – Ods [DAGA 2002 (Bochum)]
  K. Rucker
[A]

Als Beispiel für eine Software, die auf dem ASAM-ODS-Standard basiert wird das Prüfstands-Akustik-Meßsystem PAK vorgestellt, dessen physikalische Datenablage ASAM-ODS konform erfolgt. ASAM-ODS definiert - ein Modell zur eindeutigen und vollständigen Datenspeicherung, - die zugehörige Syntax und - das Format zum Datenaustausch. Vorteile dieses Standards sind: - Komplexe Systeme werden in überschaubare Module gegliedert. Das verringert den Installations- und Wartungsaufwand. - In heterogenen Umgebungen werden gemeinsame Strukturen verwendet. Das erleichtert die Systemintegration. - Der Datenaustausch wird einfacher. Das verringert Kosten und Risiken in Ihren Projekten. - Die Definitionen werden fortlaufend entsprechend dem Stand der Technik weiterentwickelt. Das stellt eine sinnvolle Verwendung des Standards auch in der Zukunft sicher.

Ruckstuhl, P.

• Design und Entwicklung von Akustikelementen
  C. Nocke, P. Ruckstuhl and M. Groth
[A]

In den letzten Jahren haben harte Bodenbeläge - Holz, Stein, Linoleum - sowohl im Arbeitsumfeld und in öffentlichen Räumen als auch im exklusiven Wohnbereich an Bedeutung gewonnen, während Teppiche immer unpopulärer wurden. Der Wunsch nach mehr Ruhe und Behaglichkeit in Verbindung mit modernem Design lässt Architekten und Bauherren repräsentativer Objekte - Grossraumbüros, offener Empfangshallen, Restaurants - inzwischen zunehmend nach Möglichkeiten suchen, Schallabsorption quasi unsichtbar bzw. in ansprechender Form im Raum unterzubringen.

Der international bekannte Architekt und Gestalter Matteo Thun (Milano) und die Firma Ruckstuhl hatten bei der in diesem Beitrag vorgestellten Absorberentwicklung den Anspruch, nicht nur eine technisch-akustische Problemlösung zu entwickeln, sondern darüber hinaus ein formschönes und funktionales Element für die anspruchsvolle Innenarchitektur zu kreieren. Neben hohen Absorptionswerten erfüllt das so entwickelte Absorbermodul weitere Funktionen, z.B. als Projektions- und Pinnwand und zur Raumgestaltung als Trennelement. Über die akustischen Eigenschaften sowie Aspekte der Entwicklung wird in diesem Beitrag berichtet.

Rüggeberg, M.

• Akustische Stabilität einer sonolumineszierenden Blase [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  J. Holzfuss, M. Rüggeberg and R.G. Holt
[A]

Eine einzelne Blase wird durch eine stehende Ultraschallwelle in Wasser levitiert. In bestimmten Regionen des Parameterraumes emittiert die Blase Lichtpulse (Einzelblasensonolumineszenz). Eine der faszinierenden Eigenschaften dieses Phänomens ist die enorme räumliche Stabilität, bei der die Blase wie angeheftet im Raum schwebt. Wir zeigen, daß diese Stabilität ihre Ursache in komplexen Wechselwirkungen mit dem Resonatorgefäß hat. Wir konnten zeigen, daß die Blase zusammen mit dem Lichtpuls eine Stoßwelle in die Flüssigkeit aussendet. Diese Stoßwelle ist verantwortlich für die beobachteten Effekte

• Sonolumineszenz: Instabile Diffusion und chemische Reaktionskinetik [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  J. Holzfuss and M. Rüggeberg
[A]

Sonolumineszenz einer mit Ultraschall angeregten Gasblase in Wasser ist im allgemeinen gekennzeichnet durch Langzeitstabilität bezüglich der radialen Schwingungsform. In einem großen Parameterbereich kann jedoch beobachtet werden, dass Diffusion durch die Blasenwand und im Inneren ablaufende chemische Prozesse instabil werden. Durch numerische Simulation ist es möglich, die im Experiment beobachteten, nichtlinearen dynamischen Effekte zu deuten und die chemischen Bestandteile innerhalb der Blase zu bestimmen.

Rühl, H.-W.

• User Requirements for Speech in Automotive Applications [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  H.-W. Rühl
[A]

Spracherkennung findet in zunehmendem Umfang den Weg ins Auto. Die Anforderungen an die Spracherkennung sind in diesem Umfeld mehrschichtig: - das akustische Umfeld erfordert eine hohe Robustheit des Spracherkenners, - der Fokus des Fahrers auf seine Hauptaufgabe Fahrzeugführung bedingt Anwendungskonzepte für die Spracherkennung, die ausbleibende Reaktionen tolerieren, - neue Informationssysteme im Auto (Navigation, Telematikdienste) verlangen andere Fähigkeiten von Spracherkennern als PC-basierte Anwendungen, - und die Globalisierung des Automobilmarktes in Verbindung mit einer weniger offenen Infrastruktur als im PC-Bereich sorgt dafür, dass der Spracherkennung geringere Ressourcen zur Verfügung stehen. Die resultierenden Anforderungen an Spracherkennung werden im Vortrag vorgestellt.

Rüth, M.

• Diesel-Impulshaltigkeit Teil I: Blickwinkel des Kunden [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Rüth, R. Heinrichs and M. Bodden
[A]

Das Dieselnageln ist ein sehr kritisches NVH Problem dieselgetriebenener Fahrzeuge. Es führt zu einer unangenehmen NVH Wahrnehmung und sollte idealerweise komplett vermieden werden. Das Umfrageinstitut JD Power spiegelt mit Hilfe eines standardisierten Fragebogens die Meinung der Kunden über bestimmte Fahrzeugeigenschaften wieder. In einem Punkt wird dabei nach dem ''Motorgeräusch im Leerlauf'' gefragt. Die dabei erzielten JD Power APEAL Punkte werden im Rahmen dieses Vortrages ins Verhältnis zu einem Einzahlwert dem DKI (Diesel Knocking Index) gesetzt. Dieser Einzahlwert wurde basierend auf der NBMA (Narrow Band Modulation Analysis) entwickelt, um die Wahrnehmung des Diesel Nagelns objektiv zu quantifizieren. Mit der Einführung von Kurven gleichen DKI's läßt sich dieser Einzahlwert in einen Pegel- und in einen Impulshaltigkeitsanteil aufteilen, wodurch interessante Entwicklungsmöglichkeiten entstehen.

Bezüglich der Wahrnehmung des Dieselnagelns aus Kundensicht sind neben der Leerlaufdrehzahl noch weitere Fahrmanöver von Bedeutung. Aufgrund einer detaillierten Analyse des kundenspezifischen Fahrverhaltens konnten die kritischsten Motordrehzahl- und Lastbereiche identifiziert werden. In dieser Veröffentlichung wird gezeigt, wie der DKI zu Abdeckung aller kritischen Fahrmanöver verwendet werden kann. Letztlich können alle entwickelten Metriken auf Systemebene herunter kaskadiert werden, z.B. auf das Geräusch in einem Meter Abstand am Antriebsstrang Prüfstand.

• Diesel-Impulshaltigkeit Teil II: technischer Prozess [DAGA 2008 (Dresden)]
  M. Bodden, R. Heinrichs and M. Rüth
[A]

Die Narrow Band Modulation Analysis (NBMA) erlaubt eine umfassende Identifikation, Analyse und Quantifizierung wahrnehmungsrelevanter Signaleigenschaften von Diesel-Impulshaltigkeit.

Ausgehend von der kundenrelevanten Bewertung von Fahrzeuginnengeräuschen kann die Methode dazu genutzt werden die Diesel-Impulshaltigkeit über Luft- und Körperschallpfade bis hin zum Motor herunterzubrechen. Die Anwendung auf Signale vom Motorprüfstand bis hin zu gemessenen Zylinderdruckverläufen schließt den Kreis von der Anregung des Verbrennungsprozesses bis hin zum Fahrerohr.

Die Anwendung der Methode und der entsprechenden Metriken erlaubt eine sinnvolles Zielwertsetzung auf allen Ebenen (Fahrzeug und System) sowie eine umfassende Erfassung und Bewertung des gesamten Fahrzeugs.

Beispiele des Diesel-Impulshaltigkeits-Prozesses werden im Vortrag diskutiert:

- Von Einzahlmetriken zur Quantifizierung der Diesel-Impulshaltigkeit bis hin zu detaillierten Analysemethoden zur Visualisierung von physikalischen und wahrnehmungsrelevanten Eigenschaften der Diesel-Impulshaltigkeit

- Übertragung von Diesel-Impulshaltigkeit über die unterschiedlichen Transferpfade

- Richtcharakteristik der Diesel-Impulshaltigkeit eines Motors

- Einsatz von DI-maps zur umfassenden Quantifizierung aller Fahrzustände und als hilfreiches Tool zur Optimierung der Motorkalibrierung.

Ruff, A.

• Flankendämmung von elastisch entkoppelten Gipswandbauplatten [DAGA 2007 (Stuttgart)]
  A. Ruff, M. Schneider and H.-M. Fischer
[A]

Im modernen Geschosswohnungsbau werden vielfach Gipswandbauplatten für nicht tragende massive Innenwände verwendet. Betrachtet man das Verhalten der Gipswände als flankierende Bauteile, dann ist aufgrund ihrer relativ geringen flächenbezogenen Masse mit einer geringen Direktschalldämmung und damit verbunden mit einer verminderten Schall-Längsdämmung zu rechnen. Allerdings werden die Gipswände nicht starr mit dem Baukörper verbunden, sondern durch elastische Randstreifen, zum Beispiel aus Kork oder Bitumen, von den Trennbauteilen entkoppelt. Der Einbau der Randstreifen erfolgt umlaufend an allen Anschlusskanten der Wände und soll vor allem die Rissbildung an den Wandanschlüssen verhindern. Durch diese Entkopplung ergibt sich allerdings gegenüber dem massiven Stoß eine höhere Stoßstellendämmung und damit auch eine höhere Flankendämmung der Gipswände. Im Rahmen eines an der Hochschule für Technik, Stuttgart, laufenden Forschungsprojekts wurden Schallmessungen in einem Mehrfamilienhaus mit elastisch entkoppelten Innenwänden aus Gipswandbauplatten durchgeführt. Die Gipswandbauplatten hatten eine flächenbezogene Masse von 90 kg/m und waren mit Kork-Randstreifen entkoppelt. Bei den Messungen wurde in horizontaler und vertikaler Richtung die resultierende Schalldämmung zwischen den Räumen, die Flankendämmung der an der Schallübertragung beteiligten Bauteile sowie die Stoßstellendämmung ermittelt. Parallel hierzu wurden vergleichbare Aufbauten im Labor der HfT für die horizontale Übertragung im Flankenprüfstand und für die vertikale Übertragung im Kombiprüfstand realisiert. Die resultierenden Schalldämm-Maße der Trennbauteile, die Flankendämm-Maße der Gipswände und die Stoßstellendämm-Maße konnten hierbei unter Laborbedingungen untersucht werden.

• Direkt- und Flankendämmung massiver Innenwände aus Gips-Wandbauplatten - praktische Erfahrungen und rechnerische Prognose [DAGA 2008 (Dresden)]
  A. Ruff and H.-M. Fischer
[A]

Massive Gips-Wandbauplatten werden im Geschosswohnungsbau häufig zur Erstellung von nicht tragenden Innenwänden verwendet. Wände aus Gips-Wandbauplatten werden dabei jedoch nicht starr an den Baukörper angeschlossen, sondern durch elastische Randstreifen entkoppelt. Diese Randstreifen haben großen Einfluss auf die Direkt- und Flankendämmung der Gipswände und müssen in ihrer schalltechnischen Funktion deshalb besonders beachtet werden.

Im Rahmen eines laufenden Forschungsprojekts wurden in Prüfständen der Hochschule für Technik Stuttgart und in ausgeführten Gebäuden umfangreiche Untersuchungen der Direkt- und Flankendämmung von Gipswänden für unterschiedliche Randstreifenvarianten durchgeführt. Erste Ergebnisse zur Flankendämmung wurden bereits auf der DAGA 2007 vorgestellt. Diese Thematik soll nun weiter vertieft werden. Ausgehend von den umfangreichen Messdaten soll das europäische Berechnungsverfahren nach EN 12354-1 speziell für die konstruktiven Besonderheiten der Gipswände verifiziert werden. Hierzu gehört auch die Ermittlung geeigneter Daten, die für die Berechnung des Schallschutzes im Gebäude benötigt werden. Der Beitrag gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Untersuchungen.

Ruhe, C.

• Auditorium mit kreisförmigem Grundriss – der große Gerichtssaal im Internationalen Seegerichtshof Hamburg [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  H.-P. Tennhardt and C. Ruhe
[A]

Auditorien mit kreisförmigem Grundriss bedürfen besonderer raumakustischer Beachtung, wie das Beispiel des ehemaligen Plenarsaals des Bundestages in Bonn gezeigt hat. Der von der Bundesrepublik Deutschland für die UNO errichtete Internationale Seegerichtshof in Hamburg (Architektin: Emanuela Freiin von Branca, München) hat als zentralen großen Gerichtssaal einen Zylinderraum, der über zwei, im rechten Winkel versetzte Schiebewände durch kleine Gerichtssäle erweitert werden kann. Neben dem raumakustischen Planungskonzept werden die Ergebnisse der durchgeführten raumakustischen Modelluntersuchungen nach dem Impuls-Schall-Test (IST)-Verfahren unter Einbeziehung der elektroakustischen Beschallungsanlage in den verschiedenen Raumkonfigurationen und die daraus abgeleiteten Maßnahmen vorgestellt. Zur Zeit gewährleistet gegenüber der Computersimulation am mathematischen Modell nur die Messtechnik am physikalischen Modell die erforderliche hohe Planungssicherheit bei komplizierten Raumformen. Die Ergebnisse der objektiven raumakustischen Erprobungsmessungen werden im Vergleich mit den Planungsvorgaben der Modelluntersuchungen diskutiert.

• Schulraumakustik aus dem 'Hör'-Winkel der Betroffenen [DAGA 2003 (Aachen)]
  C. Ruhe
[A]

Die statistische Erhebung zu mehr als 150 Projekten für Klassenraum-Sanierungen, -Modernisierungen und -Umgestaltungen zeigt, dass die raumakustische Situation in Klassenräumen häufig mangelhaft ist. Um die Notwendigkeit der Nachbesserung trotz der begrenzten finanziellen Mittel der Schulträger zu belegen, haben wir die vorhandenen Nachhallzeiten nicht nur den durch Verbesserungsmaßnahmen erreichbaren und nachgemessenen Werten gegenübergestellt, sondern auch ausgewertet, wann die ''Schmerzgrenze'' für Lehrer, Schüler (und bisweilen auch Eltern) überschritten wird. Hierbei zeigten sich Unterschiede zwischen ''einheitlich schlechten'' Schulen und Schulen in denen ''schlechte und gute'' Räume vorhanden sind. Im Urteil der betroffenen Personen spielt die mittlere Nachhallzeit eine wesentlich größere Rolle als die Werte im tieffrequenten Bereich. Dies macht Nachbesserungsmaßnahmen kostengünstig möglich.

Rumberg, M.

• Lärmminderungspotentiale durch städtebauliche Konzepte und Verkehrsgestaltung
  M. Rumberg
[A]

In der Lärmminderungsdiskussion wird die Rolle von Städtebau, Stadt- und Regionalentwicklung sowie Stadtverkehrsplanung häufig hervorgehoben. Da das Grundkonzept der verträglichen Zuordnung von Raumnutzungen jedoch vor allem in Ballungsräumen an faktische Grenzen stößt (90-95 % der Raumstruktur (Wohnen, Arbeiten, Verkehr, Freiraum) liegen mittel- und langfristig fest) und städte- und hochbauliche Bestände aus Leitbildphasen dominieren, die die Lärmproblematik nicht kannten oder nicht thematisiert haben, sind die stadtplanerischen und baulichen Optionen auf integrierte, kleinräumige und bestandsorientierte Strategien begrenzt: Dabei müssen neben den durch externe Geräuscheinwirkungen hervorgerufenen Risiken auch individuelle Gegebenheiten sowie grundlegenden Qualitätsziele des Städte- und Hochbaus für das Wohnumfeld eingebunden werden.

Die EU-Umgebungslärmrichtlinie sieht demgegenüber eine Beurteilung der Lärmbelastung und -minderung im Siedlungsraum anhand von Betroffenenzahlen für die Leitwirkungen Belästigung und Schlafbeeinträchtigungen vor. Diese werden i. d. R. mit globalen, von der gemittelten Geräuschbelastung an der 'lautesten Fassade' abgeleiteten und risikoorientierten Dosis-Wirkungs-Kurven abgeschätzt. Dabei bleiben städtebauliche Qualitätsaspekte ebenso unberücksichtigt wie die tatsächlichen Handlungsspielräume im Siedlungsraum. Insgesamt ergeben sich unklare Handlungsziele für die städtebauliche Planung und die Verkehrslenkung zwischen den Polen 'Konzentration' und 'Verteilung'. Daraus ergeben sich vielfältige Konfliktfelder, aber auch Forschungsbedarfe und neue Handlungsoptionen im Siedlungsraum, die im Beitrag thematisiert werden.

Rupp, A.

• Funktional MR imaging of the processing of pitch changes in human listeners [DAGA 2005 (München)]
  S. Uppenkamp and A. Rupp
[A]

Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) erlaubt die Untersuchung neuronaler Prozesse im Gehirn mit einer Zeitauflösung von wenigen Sekunden bei gleichzeitig hoher räumlicher Auflösung. In einer früheren Studie (Patterson, Uppenkamp, Johnsrude & Griffiths, 2002, Neuron 36, 767-776) konnte mit fMRT eine Hierarchie der zeitgebunden Tonhöhenverarbeitung im Kortex des Menschen nachgewiesen werden. Bei diotischer Stimuluspräsentation zeigte sich für fast alle Versuchspersonen eine bilaterale, tonhöhenspezifische Aktivierung außerhalb des primären Hörkortex im lateralen Bereich des Gyrus temporalis transversus (Heschl). Eine spezifische Aktivierung bei der Präsentation von Melodien findet sich bei vielen Versuchspersonen außerhalb des Heschl Gyrus in angrenzenden kortikalen Assoziationsfeldern, und zwar in vielen Fällen auch bei diotischer Stimulation mit Präferenz in einer Hemisphäre. In der gegenwärtigen Studie wurde bei monauraler Stimuluspräsentation der Einfluß des Darbietungsohres auf die gemessenen Aktivierungskarten untersucht. Für einfache Kontraste zwischen Schall und Ruhe zeigte sich wie erwartet eine deutliche Kreuzung der Hörbahnen von linker und rechter Hemisphäre. Im Gegensatz dazu zeigte sich für die melodiespezifische Aktivierung eine weitgehende Unabhängigkeit vom Eingangsohr für den Stimulus. Diese Ergebnisse werden als weiterer Hinweis auf die hierarchische Organisation der zeitgebundenen Tonhöhenwahrnehmung gedeutet. Die Regionen, die spezifisch bei Änderungen der Tonhöhe aktiviert werden, spiegeln offenbar übergeordnete Verarbeitungsprozesse wider, die über die rein sensorische Kodierung der Stimulusmerkmale hinausgehen.

• Neuromagnetic Representation of Short Melodies in the Auditory Cortex [DAGA 2005 (München)]
  A. Rupp and S. Uppenkamp
[A]

Magnetoenzephalographische Registrierungen (MEG) erlauben in Verbindung mit der räumlich-zeitlichen Quellenanalyse die gezielte Untersuchung der Pitch-Onset-Response (POR), einer späten negativen Antwort im Hörkortex, die beim Einsetzen zeitlicher Regularität eines Reizes auftritt. Aufbauend auf die fMRT-Studie von Uppenkamp (s. Zusammenfassung im gleichen Band) wurde in der vorliegenden Untersuchung der Frage nachgegangen, inwieweit das Auftreten einer Melodie im Vergleich zu einer fixen Abfolge von Tönen eine spezifische Aktivierung auslöst. Darüber hinaus wurde durch die Verwendung von monauralen und diotischen Stimulationen ermittelt, ob sich dabei die im fMRT beobachtete dominante Aktivierung einer Hemisphäre neurophysiologisch replizieren läßt. Die Analyse der Quellenwellenformen zeigte, dass jeder Ton einer Sequenz eine stabile POR auslöst, die bei kurzen Melodien ab dem zweiten Ton gegenüber festen Tonabfolgen eine signifikant stärkere Aktivierung aufwies. Die Quellenlokalisation der melodiespezifischen POR deutet auf einen Generator im Heschl'schen Gyrus hin. Der Vergleich der monauralen und diotischen Stimulation ergab, dass bei monauraler Vorgabe erwartungsgemäß auf der kontralateralen Seite eine stärkere POR ausgelöst wird. Darüber hinaus zeigte sich aber auch, dass in der Regel eine intraindividuell stabile hemisphärische Dominanz der Antwort bei den Probanden vorlag. Die vorliegende MEG-Untersuchung bestätigt somit die durch das fMRT erzielten Effekte und stützt die Vermutung, dass Melodien auf einer anderen Stufe verarbeitet werden als Tonsequenzen mit einer festen Tonhöhe. Darüber hinaus zeigt die Analyse, dass durch die Verbindung beider Methoden eine valide Angabe über den Ort und die genaue zeitliche Aktivierung der durch Melodien ausgelösten POR gewonnen werden kann.

Rupp, D.

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

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

• Kontaktresonanzspektroskopie mit dem Rasterkraftmikroskop
  S. Hirsekorn, U. Rabe, D. Rupp and W. Arnold
[A]

Kraftsensoren von Rasterkraftmikroskopen sind mikroskopische Federbalken mit einer Sensorspitze am freien Ende. Messgröße ist ihre Auslenkung durch an der Spitze angreifende Kräfte. In der Ultraschallkraftmikroskopie werden die Federbalken bei Kontakt mit einer Probenoberfläche zu Schwingungen im Ultraschallfrequenzbereich angeregt. Die Wechselwirkungskräfte zwischen Sensorspitze und Probe sind eine nichtlineare Funktion der Entfernung. Lineare Näherungen sind auf kleine Bereiche der Kraftkurve überdeckende Abstandsvariationen beschränkt, wie z.B. bei hohen statischen Auflagekräften und kleinen Schwingungsamplituden von Blattfeder und Probenoberfläche. Der Kontakt zwischen Sensorspitze und Probe ist dann durch lineare Federn und Dämpfungstöpfe darstellbar. Die quantitative Auswertung gemessener Kontaktresonanzfrequenzen des Kraftmikroskopfederbalkens liefert die Kontaktsteifigkeit und, bei Kenntnis von Geometrie und Materialeigenschaften der Sensorspitze, den lokalen Indentationsmodul der Probenoberfläche. Bei größeren Schwingungsamplituden wird die Nichtlinearität der Kraftkurve durch höhere Harmonische der Anregungsfrequenz in der Blattfederschwingung sichtbar. Aus der Differentialgleichung für Balkenbiegeschwingungen und Beschreibung der Blattfeder als Balken konstanten Querschnitts wurde eine frequenzabhängige Übertragungsfunktion für Ultraschallschwingungen der Probe auf die Blattfeder abgeleitet, die die Berechnung der Kontakt- und Adhäsionskräfte als Funktion der Zeit aus bei Probenkontakt gemessenen Blattfederschwingungsspektren erlaubt. Die Kombination eines Kraftmikroskops mit einem Mach-Zehnder-Interferometer ermöglichte in-situ Messungen von Blattfeder- und Probenoberflächenschwingungen und damit die Rekonstruktion der Wechselwirkungskräfte zwischen Sensorspitze und Probe als Funktion des Abstands.

Rupp, S.

• Medizinische Diagnostik mit Oberflächenwellen-Bauteilen zur Bestimmung von Antigen–Antikörper-Reaktionen [DAGA 2003 (Aachen)]
  S. Rupp, M. von Schickfus, A. Priebe, D. Enders and A. Pucci
[A]

Für Nachweis und Analyse von krankheitsspezifischen Antikörpern in Blut oder Plasma für die Diagnostik werden Sensoren benötigt, die kleinste Mengen dieser Antikörper, im g-Bereich quantitativ nachweisen können. Hierbei zeichnet sich besonders die Verwendung von Oberflächenwellensensoren aus. Zur Führung der Oberflächenwelle wird ein neues Beschichtungsmaterial ein sogenanntes Spin-On-Glas [SPO-Glas] verwendet, das aus seiner Verwendung als Dielektrikum in der Halbleiterindustrie bekannt ist. Da das SPO-Glas wie Fotolack aufgebracht wird, ist seine Handhabung sehr einfach und damit kostengünstig. Es ermöglicht durch seine Wellenführungseigenschaften eine Optimierung der Sensitivität des Sensors durch einfache Dickenvariation der wellenführenden Schicht. Desweiteren schützt es die induktiv gekoppelten Schallwandler vor chemisch nicht allzu aggressiven Medien. Die chemische Ankopplungsmethode von Antikörpern auf der Sensoroberfläche wird durch ein neues Immobilisierungsverfahren ermöglicht, bei dem ein Polymer Verwendung findet, das bei der Papierherstellung eingesetzt wird. Dieses Polymer besitzt die Eigenschaft, Sensorreaktionen die mit der Anlagerung von unspezifischen Antikörpern, Zellen oder Fremdproteinen verbunden sind zu verhindern. Die Reproduzierbarkeit der einzelnen Messergebnisse und die Menge der gebundenen Antikörper wird durch das verwendetete Immobilisierungspolymer stark erhöht.

Ruske, G.

• 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.

Rusko, M.

• 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.

Rust, A.

• Active Path Tracking - Eine neue Methode zur Identifikation von strukturbedingten Geräuschpfaden eines Fahrzeuges [DAGA 2001 (Hamburg-Harburg)]
  M. Pflüger and A. Rust
[A]

Transferpfadanalysen werden im Fahrzeugentwicklungsprozess in unterschiedlichen Ausführungen und mit unterschiedlichem Erfolg angewandt. Die verschiedenen Varianten unterscheiden sich sowohl in ihrem methodischen Ansatz als auch in ihrem Aufwand. Um die im Fahrzeug häufig dominierenden Geräusche des Antriebsstrangs sowohl in ihrem Geräuschpegel zu reduzieren als auch gezielte Geräuscheigenschaften des Fahrzeuginnengeräusches wie beispielsweise ''sportlich'' oder ''kraftvoll'' hervorheben zu können, ist ein einfach und rasch anwendbares System zur Geräuschpfadanalyse erforderlich. Aus diesem Hintergrund heraus wurde das sogenannte ''Active Path Tracking'' System entwickelt, dessen methodischer Ansatz auf dem Prinzip der aktiven Geräuschauslöschung (''Active Noise Cancellation'') aufbaut. Mit diesem System können strukturbedingte Geräuschpfadanalysen bis zu einer Frequenz von etwa 800 Hz am Fahrzeug durchgeführt werden, ohne den Antriebsstrang vom Fahrzeug trennen oder gar ausbauen zu müssen. Als potentielle Geräuschpfade können dabei alle Verbindungsstellen zwischen Antriebsstrang und Fahrzeugkarosserie wie beispielsweise Aggregatlager, Auspuffaufhängungspunkte und Radaufhängungs-stellen berücksichtigt werden. Schließlich bietet das System auch die Möglichkeit für eine rasche Verifizierung der Analyseergebnisse mit Hilfe der Methode der aktiven Schwingungsauslöschung. Die vorliegende Arbeit stellt dieses neue Analysesystem vor und beschreibt dessen Anwendung am Beispiel der Analyse, Verifizierung und Verminderung eines Innengeräuschproblems von einem PKW.

• Experimentelle Quantifizierung von Rädertriebs- und Kolbenschlaggeräuschanteilen von Verbrennungsmotoren [DAGA 2003 (Aachen)]
  R. Arndt, A. Rust, H.-H. Priebsch and D. Prezel
[A]

Mit dem Einsatz moderner akustisch optimierter Verbrennungsverfahren (Common Rail) erlangt die Verringerung der mechanischen Geräuschanteile eines Verbrennungsmotors eine erhöhte Bedeutung. Zwei bedeutende mechanische Geräuschanteile - insbesondere bei LKW Motoren - sind das Rädertriebsgeräusch und das Kolbenschlaggeräusch. Um die Bedeutung der einzelnen mechanischen Geräuschquellen bei der akustischen Bewertung richtig beurteilen zu können, ist die genaue Kenntnis der Anteile von Kolbenschlag und Rädertrieb von Bedeutung. Zur Identifikation des Kolbenschlaggeräusches wurden die Kenntnisse von Signalzeitpunkt sowie der Signalart ausgenutzt. Unter zusätzlicher Verwendung des Übertragungsverhaltens des Motors konnte auf Basis der Zeitsignale ein Trennungsverfahren entwickelt werden, bei dem unter stationären Betriebsbedingungen der Kolbenschlaganteil im Körperschall an der Motoroberfläche und darauf aufbauend auch der Anteil an abgestrahlter Schallleistung bestimmt werden kann. Das Verfahren zur Bestimmung des Rädertriebgeräuschanteils basiert darauf, daß dieses Geräusch einerseits an der Rädertriebseite dominant ist und zur anderen Motorseite deutlich abnimmt und andererseits darauf, daß das Rädertriebgeräusch durch die Nebenaggregatantriebe beeinflußt wird. Beide Verfahren werden bezüglich ihrer Methodik beschrieben und exemplarische Ergebnisse an LKW Dieselmotoren gezeigt. Die Verfahren wurden verifiziert und können nun bei Motorgeräuschanalysen eingesetzt werden.

Ruth, W.

• Gestaltung des subjektiven V8-Sounds [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  C. Patsouras, J. Biber and W. Ruth
[A]

Mittels unterschiedlicher Auslegungen von Abgasanlagen kann der subjektive Eindruck des V8-Sounds deutlich variiert werden. Im Hörversuch wurde der empfundene V8-Sound bei unterschiedlichen Drehzahlen beurteilt. Die Ergebnisse der subjektiven Tests werden objektiven Analysen wie Ordnungs- oder Modulationspegeln gegenübergestellt.

Rutishauser, G.

• Vibrations of traffic, from the source to the recipient, the problem of resonances [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  G. Rutishauser
[A]

Vibrations of traffic cause an increasing and more and more remarkable influence over the environment. Most people affected by clearly perceptible vibrations feel disturbed. Many effects of resonances are important for the emergence and transmission of vibrations. The dynamic forces of the wheel-rail-system regarding the railway depend on the dynamic interaction of track and ground. Particular measures can influence this interaction positively. Such measures are for example ballast mats or elastic under sleeper mats.
The smoothness of the surface and the elasticity of the ground are decisive parameters of the excitations of vibrations regarding the traffic. A smooth surface is the best measure to limit the immission for the immediate surrounding.
The transmission of vibrations in a building is also characterised by resonances. Most important are the resonance frequencies of a floor. Measuring data out of substantial data bases show some clear conformities to a proposed calculation model. Nevertheless, the data are widely spread. However, they help to reduce the considerable uncertainty of predictions in the future.

Ruwwe, C.

• Audio Effect Applets for Music Processing [DAGA 2006 (Braunschweig)]
  M. Guillemard, C. Ruwwe and U. Zölzer
[A]

Nowadays the increasing availability of inexpensive computer power allows the possibility to create new educational tools for music processing. In this report we investigate the development of a java-based learning platform for digital audio effects. The main purpose of this framework is to provide a software environment easy to use, and designed for a first insight into the perceptual experience with basic signal processing concepts.

Among the multiple technologies that can be used for implementing this tool, we look for the one that better fits the criteria of easiness in implementation, usage, and deployment. An important aspect we consider is to avoid platform dependencies, allowing to reach a maximum number of potential users. We explain the reasons for selecting a java-based solution, and how this option fulfills the special constraints we have for this framework.

In this report we will shortly explain two aspects of the implementation decisions. On the one hand, an important goal is to provide a simple to use graphical user interface, that presents nevertheless the main relevant parameters for a particular audio processing algorithm. On the other hand, we explain the acoustic aspects of the algorithmic implementations, focusing in particular on the well known fast convolution routine.

Rychagov, M.

• Neural Network Algorithms for Acoustical Image Reconstruction and Analysis [DAGA 2000 (Oldenburg)]
  M. Rychagov, W. Wilkening and H. Ermert
[A]

% --------- TEX-File ----------- documentclass[12pt]{report} usepackage{amsfonts} addtolengthtopmargin{-40pt} textheight23.5cm topskip1.0cm setlength{parindent}{1.5em} setlength{parskip}{1.5ex} setlength{textwidth}{16.5cm} addtolengthoddsidemargin{-1.3cm} frenchspacing columnsep0.5cm headsep0.5cm footskip0.1cm pagestyle{empty} begin{document} centerline {NEURAL NETWORK ALGORITHMS} centerline {FOR ACOUSTICAL IMAGE RECONSTRUCTION AND ANALYSIS} centerline {} parbigskipbigskip centerline {large{M. N. Rychagovhspace{0.1cm}$^ {1}$, W. G. Wilkening hspace{0.1cm}$^ {2}$ and H. Ermerthspace{0.1cm}$^ 2$}} {em parbigskip centerline {$^ 1$hspace{0.1cm}Moscow Institute of Elektronic Technology (MIET)} centerline {Department of Biomedical Systems,} centerline{Moscow 103498 Zelenograd, Russia } centerline {FAX: +7-095-530.22.33;hspace{0.2cm} e-mail: mr@org833.zgrad.ru} parmedskip centerline {$^ 2$hspace{0.1cm}Ruhr-University Bochum, Department of Electrical Engineering,} centerline {D- 44780 Bochum, Germany } centerline {FAX: +49-234-709.41.67;hspace{0.2cm} e-mail: helmut.ermert@ruhr-uni-bochum.de} } parbigskipbigskip In the present paper the results of application of the neural network approach for solving special class of acoustical inverse scattering problem consisting in reconstruction of the binary objects (defects or structures) embedded in stratified media (L. Souriau, B. Duch^ ene, D. Lesselier and R. E. Kleinman {em Inverse Problems}, {bf 12}, 1996, p. 463-481; M.N. Rychagov, B. Duch^ ene Progress in Electromagnetic Research Symposium, PIERS'98, {em Proceedings}, 3, July 13-17, 1998, Nantes, France, p.1202) using the data of acoustical scattering experiment are presented. The inverse scattering problem was reformulated from the point of view of optimization problem, which, in one's turn, has been solved by the utilization of the properties of Hopfield neural structure. It has been shown, that the fulfillment of some requirements to the network's architecture leads to the convergence of the dynamic process of reaching neural network's stable state. The linearized, Born-approximated problem has been considered. The high effectiveness of the developed Hopfield neural network based algorithm has been demonstrated in computer simulations. It has been also stated, that the ability of Hopfield neural architecture for high-effective data parallel processing can be implemented in the case of the multiple-frequency inverse scattering experiments. The specialized neural networks have been constructed with adequate realization of the Lippmann-Schwinger integral equation technique for the exact (with the account of multiple scattering) solution of the inverse scattering problem. The questions of the determination of the optimal design parameters for the developed neural networks as well as the optimal characteristics of the inverse scattering experiments from the point of view of neural network data processing have been also analyzed. end{document} % --------- TEX-File ------------

• 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.

• Estimation of installation errors in acoustic flowrate measurements by CFD-modeling [CFA/DAGA 2004 (Strasbourg)]
  S. Ruchkin and M. Rychagov
[A]

The results of investigation concerned with the development of new computer-based models for ultrasonic multipath time-of-flight measurements of perturbed flows as well as the data of corresponding numerical modeling are presented. Up-to-date algorithms for numerical modeling of the problems of diametral and chord acoustical measurements enable to obtain with high precision (1,5 - 2 %) an axisymmetric flow velocity profile v(r) at steady-state flow conditions in an arbitrary cross-section on the basis of indirect data. Thereby, a set of high-precision estimations of the averaged flow velocities v(i), i= 1 ... I in I measuring planes is provided with and high-quality determination on it's basis the total flowrate. It is shown that effective CFD-modeling of fluid and gaseous media is an additional powerful tool allowing to obtain analogous, above-mentioned estimations even in the case when ultrasonic measurements are produced at unstable or perturbed flow conditions, i.e., v=v(x,y) where (x, y) are Cartesian coordinates in a normal cross-section. The estimation of the flow velocity profiles nearby hydraulic resistances of different kinds is carried out on the first step by using set of Salami basis functions. Numerical modeling include, in particular, three interrelated stages: a) flow profile assignment; b) making up set of projections of time-of-flight data for an arbitrary rotation angle of the measuring system; c) obtaining direct and quadrature volumetric/mass flowrate estimations. Applied software for effective modeling multipath measurements of asymmetric flows supplied with an interactive GUI is demonstrated. In addition, strict mathematical estimations for the unperturbed flow profile reconstruction errors are also given.