Tagungsband

11:00

Beschallungstechnik – Entwicklung, Anwendungen und akustische Simulation Wolfgang Ahnert [Abstract] Der Beitrag will die Beschallungstechnik in ihrer Entwicklung über die letzten 100 Jahre darstellen. In den 1920er Jahren begann der Bau von Lautsprechern und Mikrofonen, was die theoretische Auseinandersetzung von Abstrahl- und Bündelungsverhältnissen forcierte. Spezielle Beschallungslösungen (mit Hornstrahlern, Blatthallern, Tonpilzen etc.) entstanden jedoch erst in den 1930er Jahren mit dem aufkommenden Tonfilm und den Großbeschallungen insbesondere von Stadien. Nach dem Krieg fanden Schallzeilen als neuartige Lautsprecher-Entwicklungen breite Anwendung, die auch zu einer Reihe praktischer Vorschläge für den Aufbau von Beschallungsanlagen führte. Erst in den 1970er Jahren gelang es, Zusammenhänge zwischen Mikrofonen, Verstärkern und Lautsprechern im Raum und im Freifeld systematisch zu untersuchen und quantitativ zu erfassen. Mit zunehmender Nutzung von Rechentechnik wurden auf dieser Basis Computerprogramme erarbeitet, die sogleich auch erste Simulationen noch auf Großrechnern möglich machten. In den 1990er Jahren entstanden schließlich Datenbanken über die akustischen Eigenschaften von Lautsprechern, wodurch Schallpegelverteilungen und Verständlichkeitswerte auf Hörerflächen berechnet werden konnten. Ab 2000 wurden jedoch Lautsprecherdatenformate bedeutsam, die nun neben der Amplitude auch die aktuelle Phasenlage berücksichtigen und die somit das Abstrahlverhalten von Line Arrays oder digital gesteuerten Schallzeilen korrekt berechnen lassen. Eine ähnliche Entwicklung ist nun schrittweise bei den Mikrofondaten zu beobachten. Anwendungsbeispiele erläutern die einzelnen Perioden der dargestellten Entwicklung.

11:45

Speech recognition performance and predictions: bridging acoustics and audiology Anna Warzybok [Abstract] The auditory system has a remarkable ability to perform well in acoustically challenging conditions. This ability worsens with increasing age and hearing deficits. Studies related to better understanding and improvement of speech recognition in diverse acoustic conditions for listeners with different hearing status will be a leitmotiv of this talk. First, the matrix sentence test as a reliable, internationally compatible tool for speech recognition assessment will be introduced. Examples of application of the matrix type tests in basic research studies as well as in hearing diagnostics will be presented. Furthermore, the outcomes of the listening experiments will be compared to the predictions of ”effective” speech intelligibility models like a binaural speech intelligibility index-based model (BSIM) or an automatic speech recognition-based model (FADE). They enable assessing speech recognition in a quick, inexpensive, and reproducible manner. Finally, applications of this kind of models for assessing the acoustic treatment of rooms or speech enhancement techniques in terms of speech recognition will be shown. These examples demonstrate a bridge between individual hearing capabilities (measured with audiological test methods) and room acoustics with the aim to improve the acoustic environments particularly for vulnerable persons, i.e. school children and handicapped persons.

11:40

Binaurales Hören – Paradigmenwechsel und neue Konzepte Benedikt Grothe [Abstract] Seitdem Knudsen und Konishi ihre bahnbrechenden Arbeiten zur neuronalen Repräsentation von interauralen Disparitäten im Mittelhirn der Schleiereule in den Siebzigerjahren veröffentlicht hatten, schien es wie in Stein gemeißelt: in unserem Hirnstamm werden aus interauralen Zeit- und Intensitätsunterschieden (ITD, IID) stabile rezeptive Felder des akustischen Raumes errechnet und in einer neuronalen Karte als auditorischer Raum abgebildet. Um 1990 galt zudem die ITD-Verrechnung mithilfe von systematisch angelegten axonalen Delay-Lines als gesichert, basierend auf Arbeiten an Eule (Carr und Konishi) und Hühnchen (Rubel und Kollegen). Auch dies wurde generalisiert. Seit den Mitsiebzigern bekannte Befunde zur unabhängigen Evolution von tympanalen Ohren bei Sauropsiden (inkl. Vögel) und Säugern wurden dagegen ignoriert. In den letzten 15 Jahren hat sich das Bild für Säuger jedoch drastisch verändert. Delay-Lines ließen sich nicht nachweisen, neuronale Hemmung scheint sowohl bei IID- als auch bei ITD Abstimmung im Hirnstamm der dominierende Mechanismus zu sein. Zudem wird auditorischer Raum bei Säugern nicht durch stabile rezeptive Felder einzelner Neurone kodiert, sondern in einem komplexen, noch nicht völlig verstandenen Populations-Code. Unsere jüngsten Ergebnisse zeigen, dass dieser Code überraschend dynamisch ist, was auf effektiven Mechanismen kurzzeitiger Adaptation in den binauralen Kernen des Hirnstamms basiert. Dies resultiert in einer unerwartet instabilen absoluten Lokalisationsleistung, dafür aber wird die relative räumliche Auflösung (Schallquellentrennung, Detektion von Bewegung) lokal signifikant verbessert. Wir (Säuger) lokalisieren relativ, nicht absolut.

11:20

Neuronale Netze in der automatischen Spracherkennung - ein Paradigmenwechsel? Ralf Schlüter, P. Doetsch, P. Golik, M. Kitza, Tobias Menne, K. Irie, Zoltan Tüske, A. Zeyer [Abstract] In der automatischen Spracherkennung, wie dem maschinellen Lernen allgemein, werden die Strukturen der zugehörigen stochastischen Modellierung heute mehr und mehr auf unterschiedliche Formen künstlicher neuronaler Netze umgestellt. Dieser Erneuerungsprozess, der schon vor nahezu 30 Jahren begann, führte in den vergangenen 10 Jahren zu erheblichen Verbesserungen in der Erkennungsgenauigkeit. Sowohl in der akustischen Modellierung von Sprache, als auch der a-priori Modellierung von Sprache auf der Textebene markieren künstliche neuronale Netze heute den Stand der Technik in der Spracherkennung für großes Vokabular, und weitere Verbesserungen werden erwartet. Dieser Vortrag gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Forschung im Bereich der auf künstlichen neuronalen Netzen basierenden Modellierung von Systemen zur automatischen Spracherkennung. Dies beinhaltet Diskussionen zu den folgenden Themen: neuronale Netzwerktopologien und Zelltypen, Training und Optimierung, Auswahl der Eingabemerkmale, Adaption und Normalisierung, Multifunktionstraining, sowie neuronale Netzmodellierung statistischer Sprachmodelle. Ungeachtet der deutlichen Fortschritte in der Spracherkennung mittels neuronaler Netze, bleiben jedoch weiterhin viele offene Fragen zu klären, bevor eine vollständig konstistente und eigenständige Modellierung durch neuronale Netze in der Spracherkennung erreicht wird. Der Vortrag wird mit einer Diskussion offener Probleme sowie potentieller zukünftiger Forschungsrichtungen, insbesondere bzgl. der Integration neuronaler Netze in den Entscheidungsprozess der automatischen Spracherkennung, abschliessen.

12:05

Schallabsorber im Automobilbau Klaus Pfaffelhuber [Abstract] Die Bedeutung des akustischen Komforts von Kraftfahrzeugen hat sich in den letzten Jahren deutlich gesteigert. Der Zwang zum Leichtbau erfordert dabei, den Einsatz gewichtsintensiver, schalldämmender Masse-Feder-Systeme auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Ein Ansatz hierzu ist die Verwendung großflächiger und quellennaher Schallabsorptionslösungen um möglichst viel Schallenergie schon an der Quelle und bei der Ausbreitung zu bedämpfen. Vermehrt spielen dabei Lösungen eine Rolle, welche neben der rein akustischen Wirksamkeit weitere Funktionaltäten, wie etwa Wärmeisolation, Wärmeabschirmung, Luftführung, Aerodynamik, Mechanik oder Crashfestigkeit in einem Bauteil kombinieren lassen. Die quellennahe Platzierung derartiger Bauteilsysteme bspw. im Motorraum bzw. Unterbodenbereich ziehen dabei besondere Anforderungen an Temperaturbeständigkeit, Entflammbarkeit, Klimabeständigkeit oder etwa Steinschlagbeständigkeit nach sich. Es werden aktuelle Lösungen auf der Grundlage von porösen Absorbern, von Membranabsorbern und mikroperforierten Absorbern sowie von Kombinationen daraus vorgestellt. Die Grundlagen der verschiedenen Schallabsorptionsprinzipien und ihrer Werkstofflösungen werden erläutert. Insbesondere neuartige Ansätze auf Basis von porösen, selbsttragenden Faserverbundstrukturen werden vorgestellt. An aktuellen Anwendungsbeispielen wird die Wirkungsweise in der Fahrzeugakustik gezeigt.

Organisation:

M. Takanen, TU München, Audio-Signalverarbeitung W. Hemmert, TU München, Bioanaloge Informationsverarbeitung L. Wiegrebe, Ludwig-Maximilians-Universität München, Department Biology II B. Seeber, TU München, Audio-Signalverarbeitung

12:40	How we process and perceive sound source locations in complex environments Michael Pecka, Andrea Lingner, Jörg Encke, Helge Gleiss, Christian Leibold, Benedikt Grothe [Abstract] Until recently, it had canonically been assumed that the brain’s representation of the location of sound sources is hard-wired and thus encodes for absolute positions in space. However, recent experimental findings strongly contradict this assumption and instead suggest a relative representation of auditory space. Specifically, psychophysical data revealed that the perceived location of a stationary sound source can shift substantially depending on the prior acoustic experience. Neurophysiological findings demonstrated that these perceptional shifts could be explained by response adaptation of binaural neurons. I will review how this context-dependency of spatial processing transformed our ideas about the brain’s coding of auditory space. Furthermore, I will highlight how plasticity of spatial coding carries large potential for improving spatial hearing with cochlear implants.
13:10	Adaptation to altered spatial input statistics across different timescales and stages of development Johannes C. Dahmen [Abstract] In natural environments, sensory systems continuously update their coding strategies to reflect changes in sensory input. This applies in particular to the neural systems involved in spatial hearing. We and many others have demonstrated that these circuits can adapt to changes in the statistics of the acoustic input over several different timescales and throughout life. I will describe a series of behavioural and physiological experiments that we carried out in humans and ferrets to demonstrate the perceptual and neural implications of adaptation to spatial input. Specifically, I will show how neural interaural level difference (ILD) sensitivity and the perception of auditory space can change rapidly and temporarily as a function of the statistics of a preceding input distribution. Furthermore, I will demonstrate how the developing brain adapts to the temporary loss of input from one ear by either down-weighting the altered binaural cues in favour of the intact spectral localisation cues or adaptively shifting its ILD sensitivity when the spectral cues are no longer available. Finally, I will show that the adult brain is also capable of exploiting both of these adaptive processes provided that appropriate behavioural training is provided.
13:40	The spatial benefit in speech intelligibility and the role of source segregation mediated by binaural cues Steven van de Par, Sarinah Sutojo, Esther Schoenmaker [Abstract] Listening with two ears provides a benefit in understanding speech in the presence of competing sources all placed at different locations. Having two ears provides a benefit in terms of signal-to-noise ratio (SNR) at one of the ears. This better-ear effect can even occur for a frontal target speaker and two interfering speakers at the left and right side of the listener. Due to the spectro-temporal sparseness of speech, better-ear glimpses of the target speaker (spectro-temporal intervals with beneficial SNR) can occur alternatingly in both ears. Furthermore, binaural cues may provide cues for segregation, allowing the auditory system to determine whether particular speech components belong to the target speaker. Experiments will be discussed that show that a glimpse-based metric of better-ear listening accounts well for the variability that is seen in speech intelligibility across different target speech tokens, presented at the same overall SNR, but that the amount of glimpses needed depends strongly on the nature of the interfering sources. It will also be shown that binaural cues indeed support improved stream segregation and speech intelligibility but that only binaural cues within the most salient glimpses are important, which may be helpful in complex acoustic settings with unreliable binaural cues.
14:10	The unusually active auditory system: Psychophysics and imaging of human echolocation Lutz Wiegrebe, Ludwig Wallmeier [Abstract] For blind humans there is one perceptual strategy to assess far space, beyond the region of touch, namely to produce sounds and listen to how the environment alters the sounds on their way from the source to the receiver: Echolocation or biosonar is the hallmark of bats and toothed whales, but quite some time ago, it became clear that also humans can orient and navigate surprisingly well based on the auditory analysis of the echoes of self-generated sounds. Our work focuses on using virtual-space techniques to formally explore what humans can do with echolocation and what are the underlying perceptual and vocal-motor strategies that facilitate effective human echolocation. We will report on how human echolocation counteracts the precedence effect, i.e., our default auditory processes that explicitly suppress echoes, how humans assess the size of a room through echolocation, and what parts of the brain are involved in echolocation. Moreover, we report on how subject motion facilitates echo-acoustic orientation in virtual rooms and outline ways towards an echo-acoustic VR that would allow blind humans to train their orientation and navigation through echolocation in a save and controllable environment.
14:55	Ein Modell der neuronalen Verarbeitung zeitlicher Lokalisationsmerkmale Jörg Encke, Florian Völk, Werner Hemmert [Abstract] Das auditorische System des Menschen und anderer Säugetiere nutzt zeitliche und spektrale Merkmale der akustischen Signale an den beiden Ohren, um Schallquellen zu lokalisieren. Ein wichtiges Merkmal zur Lokalisation niederfrequenter Schalle in der Horizontalebene sind interaurale Zeitdifferenzen (ITDs, interaural time differences). Neuronal werden diese bereits im medialen oberen Olivenkern (MSO, medial superior olive) des Hirnstamms detektiert. Neuere Ergebnisse elektrophysiologischer und psychoakustischer Messungen deuten darauf hin, dass ITDs auf dieser Ebene anhand der relativen Aktivität zweier Neuronenpopulationen kodiert werden (eine pro Gehirnhälfte). In diesem Beitrag wird die neuronale Verarbeitung von ITDs anhand eines physiologienahen Modells des MSO sowie der vorgeschalteten Verarbeitungspfade untersucht. Es wird gezeigt, dass ITDs bereits in dieser untersten Verarbeitungsstufe robust kodiert werden. Basierend auf den simulierten Daten wird ein einfaches, empirisches Modell vorgeschlagen, das die neuronalen Antworten in den beiden Hemisphären am Beispiel der Lateralisation mit der Wahrnehmung verknüpft. Anhand von psychoakustischen Versuchen zur Lateralisation von Tonimpulsen bei Kopfhörerdarbietung werden erste Vorhersagen dieses Modells evaluiert.
15:25	A Lateral Superior Olive Model with Bilateral Cochlear Implant Stimulation Mathias Dietz, Sebastian Ausili [Abstract] Both human and animal studies with cochlear electric stimulation indicate a sensitivity to interaural level differences (ILD) similar to normal hearing. In contrast, sensitivity to interaural time differences (ITD) is worse and rate limited to about 200 to 500 pps (pulses per second), much below the 1400 Hz limit in normal hearing listeners. Remarkably, both the rate limitation and the best thresholds are very similar to normal hearing sensitivity to ITDs applied to the envelopes of high-frequency sounds, which are generally thought to be processed primarily in the lateral superior olive (LSO) together with ILDs.We thus hypothesize that LSO-type binaural processing is predominant under electric stimulation. We investigate how an ”off the shelf” LSO model (Wang and Colburn, J Neurophysiol 111:164-181, 2014) behaves to electric pulse trains as a function of pulse rate, pulse amplitude, ITD, ILD, and neural parameters. Results show that ITD sensitivity drops from good at 200 pps to absent at 500 pps. Furthermore, tuning depends on the overall stimulation level and on the ILD. Model results will be related to the modelled auditory nerve input response rates but also to published physiologic data from the inferior colliculus, and to published behavioral data.
15:55	Modeling Binaural Hearing Percepts of Bilateral Cochlear Implant Users Marko Takanen, Bernhard Seeber [Abstract] Cochlear implants (CIs) restore hearing for profoundly deaf people by stimulating the auditory nerve fibers (ANFs) directly with electrical pulses. Several stimulus- and ANF-related aspects affect the responsiveness of the ANF to a particular stimulation. Here, we present a functional model for the ANF response to pulse-train sequences and show how it can be applied, in conjunction with functional models for binaural-cue decoding (Takanen et al., Hear. Res. 2014), to predict bilateral CI users’ sensitivity to localization cues. The ANF model builds on the biphasic leaky integrate-and-fire model by Horne et al. (Front. Comput. Neurosci., 2016) which we have extended to include elements that simulate refractoriness and facilitation/accommodation by affecting the model’s threshold value momentarily after supra- and subthreshold stimulation. We show that our revised model can reproduce neurophysiological data from single-neuron recordings considering refractoriness, facilitation, accommodation and spike-rate adaptation phenomena that affect the responsiveness of the ANF to ongoing pulsatile stimulation. Outputs from the binaural CI model are shown to demonstrate pulse-rate dependency of just-noticeable differences for localization cues in electrical hearing. Consequently, the model offers a versatile instrumental tool for optimization of CI coding strategies, being able to predict both peripheral and perceptual responses that different stimulations evoke.

Organisation:

G. Müller, TU München C. Winter, TU München U. Schanda, Labor für Schallmesstechnik, Hochschule Rosenheim

13:00	Which simulation method use for a specific application and frequency range in automotive? Arnaud Caillet, Chadwyck Musser, Willem Van Hal [Abstract] During the last decades multiple simulation methods have been developed and are now available for the industry to support the design process. From the very detailed deterministic FEM or BEM methods to retrieve results to the SEA method to recover component level results at high frequency, Each method has its strengths and weaknesses depending of the application, excitation type and frequency range. This presentation will review some of the main methods used by the automotive industry (SEA, FEM, BEM, PEM), and propose, for typical application cases (full vehicle trim package optimization, component level investigation...), solutions to perform efficiently the design of a vehicle.
13:25	Energy FEM and BEM for High Frequency Acoustics Sören Keuchel, Henning Lohmann, Olgierd Zaleski, Matthias Ram, Otto von Estorff [Abstract] Energy based methods are an efficient way to simulate acoustics in the high frequency regime. The conventional methods, as the FEM or the BEM, require a high number of elements due to the very short wavelength. Even the high performance computing is not able to achieve results in a reasonable time for these problem, but the high frequency regime allows some assumptions that lead to possible reductions in the computational effort. The acoustical pressure and velocity are condensed to the energy density. This assumption allows for an almost frequency independent discretization of the domain. The underlying approximations enable new fields that were previously not computable. For instance, the investigation of a car interior or even a whole ship in the complete acoustical frequency range up to 20 kHz. Numerical methods that allow for these applications are the energy based counterparts EFEM and EBEM. These two methods are an alternative for the established Statistical Energy Analysis (SEA) or the Ray Tracing. The governing relations for an energy based formulation as well as the derivation of the EFEM and EBEM are presented. Especially, the differences and the range of validity are discussed, while representative examples show the efficiency of the methods.
13:50	Modeling Aspects of Energy Flow Analysis applied to Timber Structures Christoph Winter, Felix Schneider, Gerhard Müller [Abstract] This contribution presents a numerical approach for the prediction of the vibrational energy that flows through structures e.g. made of cross laminated timber. The applicability of the classical FEM is limited since the sensitivity of the results increases with frequency. For higher frequencies, the plates adjacent to a junction can be considered as semi-infinite if the reflections occur with a clearly smaller amplitude or incoherently to the excitation. This enables the use of statistical methods like the Statistical Energy Analysis (SEA). SEA delivers averaged results and thus copes with the sensitivity. The classical SEA is restricted to the wave transmission between plate-like structures. For wood, the elastic modulus perpendicular to the fiber direction is about one thirtieth of the one in fiber direction. Therefore, the thickness modes occur at comparatively low frequencies. Solid elements are able to represent these effects. As both techniques have a restricted validity regarding the frequency range, SEA averaging techniques are applied in the post-processing of the FEM to obtain the Energy Flow Analysis. The necessary resolution in frequency and space as well as comparisons to the SEA suggest dividing the frequency domain into three ranges which offer distinct modeling techniques and evaluation quantities.
14:15	Efficient simulation of sound propagation from electric motors – frequency-dependent modeling for development of „mid-frequency gap“ Marold Moosrainer, Mohamed Jegham [Abstract] Electric drives have become indispensable in many areas of our everyday lives. Electric cars and e-bikes are just some of the many products which come to mind. Increased torsional loads and mechanical performance also bring rising dynamic excitation forces which add to noise emission. Many companies today focus their strategy also on developing quieter products. From a numerical aspect, acoustic simulations become more complex at increasing frequencies. For this reason, we focus this article on suitable analysis techniques which allow us to simulate the relevant acoustic frequency range of sound propagation in an efficient and practical manner. Based on the example of an electromagnetic simulation of an electric motor, dynamic forces in the air-gap are calculated and transmitted on to the stator in line with mechanical oscillation simulation. Sophisticated mechanical frequency analysis not only allows an efficient simulation of many rotation speed points. By analysing structure-borne noise spectrums over a complete rotational speed range we finally create the well-known waterfall diagram for the machine. With the above approach, it is possible to analyse correlations between excitation forces, rotational speed, structural resonances and airborne noise already during the development phase of a motor. Thus different design variants can be assessed acoustically.
15:00	Application of the Integral Transform Method for the Computation and Assessment of the Sound Radiation of Plate-Like Structures Mathias Kohrmann [Abstract] In this contribution the assessment of the radiated power of plate-like structures as a postprocessing of numerical computations or measurements is carried out on the basis of Integral Transformation Methods. Starting from the velocity field at the vibrating surface the radiated sound power is computed for free-field conditions by Fourier transformation into the wavenumber and frequency domain. This wavenumber domain method is derived from Heckl’s approach and proved to be more efficient than classical methods using the Rayleigh Integral or Boundary Element Method. Compared to original domain approaches, like Hashimoto’s Direct Calculation Method, it provides a valuable insight into the vibro-acoustic characteristics of the investigated system. In order to achieve results of high accuracy and robustness especially at low frequencies, the implementation of the method is explained focusing on the minimization of numerical errors. The method is validated via measurements carried out at an aluminum plate and a timber floor with suspended ceiling.
15:25	Hybrid modelling of transmission loss with acoustic treatment Alexander Peiffer [Abstract] Hybrid methods are an excellent approach to determine the sound transmission loss of complex structures. In order to simulate the effect of acoustic treatment lay-up consisting of fibre material, foams and heavy layers the hybrid theory needs some modification to stay efficient. This presentation deals with the modal implementation of hybrid theory and the adaptations that are required to implement the modal approach for acoustic treatments. The treatment will be modelled as infinite layer using the transfer matrix method under consideration of possible simplifications to reduce the calculation time tremendously. This requires the mode shape mapping to regular grids. The method is implemented as locally and non-locally reacting trim showing that the non local approach is too strict for valid results.
15:50	Structural Power-Flow Methods for the Conceptional Design Phase Stefan Sicklinger [Abstract] The vibroacoustic assessment and optimization of vehicle components at the early stage of complete vehicle development is an essential. This is because only at the early phase it is possible to change concepts. Therefore it is necessary to focus on analysis methods which can work with a limited set of information in contrast to the high fidelity methods. A deterministic power-based approach for structure-borne sound will be presented. Moreover, a holistic workflow and design methodology will be discussed and benchmarked against classical methods based on transfer functions.

Organisation:

S. Marburg, TU München, Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme A. Peiffer, Airbus W. Polifke, Technische Universität München

12:10	Integration einstellbarer, akustischer Materialien im Flugzeugbau Henning Scheel, Christian Thomas [Abstract] Ein wichtiger Faktor des Passagierkomforts in Flugzeugen ist der Kabinenlärm - hervorgerufen durch Triebwerks-, Umströmungs- und Systemlärm. Der Großteil heutiger Flugzeuge verfügt über Turbofan-Triebwerken, welche ein tieffrequentes, breitbandiges Geräusch erzeugen. Zukünftige Flugzeugkonfigurationen hingegen ermöglichen ein breites Spektrum verschiedener Antriebsquellen von Turbofan-Triebwerken größerer Nebenstromverhältnissen über eingebettete Turbofans bis hin zu verteilten, kleinen Antriebseinheiten. Alle Konzepte haben jedoch eine Gemeinsamkeit; eine zu tiefen Frequenzen verschobene, schmalbandige oder tonale Lärmsignatur. Die heutigen, zur Lärmminderung eingesetzten, passiven Maßnahmen sind mehrheitlich durch Mehrgewicht geprägt. Oft geht damit auch eine Verbesserung der Lärmreduktion im höheren Frequenzbereich einher, welches nicht immer erforderlich ist. Von industrieller Seite besteht daher der Wunsch, die Maßnahmen gezielt nur für bestimmte Frequenzbereiche einstellen zu können, um Gewicht einzusparen. Weiterhin besteht der Bedarf die akustische Wirksamkeit hinsichtlich verschiedener Lärmsignaturen oder Kabinen-konfigurationen in begrenztem Rahmen zu adaptieren. So würde ein für 250Hz ausgelegtes Designkonzept mit ggf. geringfügigen Änderungen der geometrischen Parameter auch für 500Hz eingesetzt werden können, ohne die Maßnahme neue zertifizieren zu müssen. Erste Untersuchungen zu einstellbaren Materialien wurden bei Airbus in verschiedenen Prüfständen durchgeführt und gegenüber konventionellen Maßnahmen verglichen.
12:35	Numerische Berechnung der Dispersion von flächig verteilten Schwingungstilgern und akustischen Schwarzen Löchern mithilfe von Wave-Finite-Elements Matthias Miksch, Uwe Müller, Alexander Peiffer, Gerhard Müller [Abstract] Um die Schwingungseigenschaften von Leichtbaustrukturen im Bereich der Luftfahrt zu verbessern, bieten flächig verteilte Schwingungstilger und akustische schwarze Löcher in manchen Bereichen Vorteile gegenüber bisherigen Maßnahmen zur Reduktion des Körperschalls. Für die Auslegung von verteilten Schwingungstilgern und akustischen schwarzen Löchern, welche im Rahmen des Forschungsvorhabens ALMA (Additive Layer Manufacturing for Acoustic Metamaterials) untersucht werden, liefern Dispersionsdiagramme einen wichtigen Beitrag. Mithilfe von Wave-Finiten-Elementen (WFE) kann die Dispersion von Körperschall in periodischen Strukturen numerisch berechnet werden. Der Beitrag soll einen kurzen Überblick über die Berechnungsmethodik der WFE geben sowie Erkenntnisse erläutern, die aus den Dispersionsdiagrammen von Schwingungstilgern und akustischen schwarzen Löchern gewonnen werden können.
13:00	Tieffrequente Luftschalldämmung mit akustischen Membran-Metamaterialien Felix Langfeldt, Wolfgang Gleine [Abstract] Akustische Membran-Metamaterialien sind dünne, leichtgewichtige Strukturen, die ein hohes Potenzial zur effizienten Dämmung von tieffrequentem Schall aufweisen. Sie bestehen aus einer vorgespannten Membran, auf der kleine, vergleichsweise starre Massen befestigt sind. Dieser Aufbau besitzt bei tiefen Frequenzen aufgrund von akustischen Anti-Resonanzen schmalbandige Frequenzbereiche mit sehr hoher Schalldämmung, die das zugehörige Massegesetz um ein Vielfaches übersteigt. Trotz dieser guten akustischen Eigenschaften weisen akustische Membran-Metamaterialien noch technologische Herausforderungen auf (z.B. die Schmalbandigkeit), die ihren Einsatz für praxisnahe Lärmschutzaufgaben erschweren. Im vorliegenden Beitrag werden aktuelle Forschungsergebnisse präsentiert, die darauf abzielen, akustische Membran-Metamaterialien zur effizienten Dämmung von tieffrequentem Luftschall in praxisrelevanten Umgebungen einzusetzen. Die hierfür wichtigsten technologischen Herausforderungen werden diskutiert und mögliche Lösungsansätze vorgestellt. So kann zum Beispiel die schmalbandige Wirkung der Metamaterialien über eine aktive Bedruckung der Membran oder das Einfügen von Perforationen beeinflusst werden. Als Anwendungsbeispiel wird die Entwicklung eines Schallschutzschilds mit integrierten Membran-Metamaterialien für Flugzeuge mit gegenläufigen Propellertriebwerken herangezogen. Dieses Konzept wurde zunächst unter vereinfachten Bedingungen theoretisch und experimentell untersucht. Anschließend wurde ein großskaliges Funktionsmuster des Konzepts realisiert und am Acoustic Flight-LAB Demonstrator experimentell charakterisiert. Dieser Demonstrator repräsentiert einen vereinfachten Rumpfabschnitt eines Kurzstreckenflugzeuges in 1:1-Skalierung und kann mit einem Lautsprechersystem mit realistischen Schallfeldern angeregt werden.
13:25	Druck von frequenzgenauen metallischen Tilgerarrays für akustische Metamaterialien aus Metall mit Additive Layer Manufacturing: Entwurfsprozess und erste Ergebnisse Uwe Müller, Peter Faulhaber [Abstract] Das Projekt ALMA - ”Additive Layer Manufacturing (ALM) für Akustische Metamaterialien” am Ludwig-Boelkow-Campus in Ottobrunn befasst sich mit der Untersuchung von akustischen Metamaterialien, welche durch ALM-Methoden (Lasersinterverfahren) aufgebaut werden. Es sollen vorwiegend ALM-Verfahren für Metalle untersucht werden, um ein größeres Einsatzspektrum der Materialien für Luftfahrtanwendungen zu untersuchen. Ein wichtiges Konzept hierbei ist die Fertigung von 1D oder 2D Arrays aus Mikrotilgern, welche genau definierte Frequenzen aufweisen sollen und mit geringem Aufwand durch ALM-Verfahren hergestellt werden können. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie eine parametrische Generierung von Mikrotilgergeometrien auf Basis einer MATLAB-Optimierung erfolgen kann. Für die Optimierung von Designs ist es hierbei wichtig, auch auf die Fertigungsanforderungen der ALM-Methoden zu achten und sonstige Randbedingungen, wie z.B. den zulässigen Bauraum für den Mikrotilger. Die Ergebnisse der Optimierung gehen dann in eine automatische Geometrieerzeugung durch eine CAD Software ein. Anschließend wird aus der CAD-Geometrie eine STEP-Datei zum Import in die ALM Fertigungsanlage erzeugt. Nach der ALM-Fertigung werden die Tilgerarrays mechanisch charakterisiert, um die Abweichung zwischen theoretischer Entwurfsfrequenz und der experimentell charakterisierten Frequenz zu untersuchen. Im nächsten Schritt findet dann eine akustische Charakterisierung statt.
13:50	Band Structure and Sound Transmission Loss of Infinite Periodic Partitions: Numerical Studies with COMSOL Yohko Aoki, Seiji Adachi, Waldemar Maysenhölder [Abstract] Since the implementation of Bloch boundary conditions the COMSOL software can be used for studying the dynamics of infinite periodic media, in particular Bloch waves and their dispersion (band structure). COMSOL can be applied also for the calculation of the transmission loss of infinite partitions which are periodic in one or two dimensions. It is shown how this can be accomplished in principle. Two partition examples illustrate the approach: (i) a sinusoidally corrugated plate (”Wellblech”) and (ii) a metamaterial-like double-leaf partition. Understanding the transmission loss curves is - at least for light adjacent fluids - facilitated by entering the trace wave (”Spurwelle”) of an incident plane wave in the band structure of the Bloch waves of the partition in vacuum. Like with homogeneous partitions, coincidence effects may occur. Which Bloch waves are excited most by an incident wave at a particular frequency can be inferred from a comparison of the shape of the ”transmission wave” with the shapes of Bloch waves with appropriate wave vector.
14:45	Reduktion des Übersprechens in Phased-Array-Wandlern durch akustisches Metamaterial als Trägerstruktur Johannes Henneberg, André Gerlach, Holger Cebulla, Steffen Marburg [Abstract] Phased-Array-Wandler werden häufig in der akustischen Bildgebung und zur Umfeldsensierung eingesetzt. Ein Designaspekt eines solchen Wandlers ist das Erreichen eines geringen mechanischen Übersprechens zwischen den einzelnen Wandlerelementen, da die Abbildungsauflösung durch das Übersprechen gemindert wird. In dieser Arbeit wird das Übersprechverhalten zwischen einzelnen Wandlerelementen in einem generischen Modell untersucht. Das Modell besteht aus einer gemeinsamen Trägerstruktur, auf das zwei einzelne Wandlerelemente aufgebracht sind. Die Arbeitsfrequenz befindet sich im tiefen kHz-Bereich. Tiefe Arbeitsfrequenzen sind typisch für Anwendungen in der Umfeldsensierung. Zur Reduktion des Übersprechens wird ein akustisches Metamaterial als gemeinsame Trägerstruktur eingesetzt. In numerischen Untersuchungen wird gezeigt, dass das mechanische Übersprechen durch den Einsatz eines akustischen Metamaterials reduziert werden kann. Der Effekt wird in experimentellen Untersuchungen validiert.
15:10	BEM Simulation von Schallschutzwänden mit periodischen Strukturen Wolfgang Kreuzer, Christian Kasess [Abstract] Die numerische Simulation der Dämmwirkung von Schallschutzwänden hat eine lange Tradition in der Akustik. Während es bei einfachen Geometrien noch ausreicht, Ray-Tracing Methoden zu verwenden, ist es für moderne komplexere Geometrien notwendig, numerische Methoden wie die Randelementemethode (BEM) zu verwenden. Einfache 2D-Simulationen über den (konstanten) Querschnitt einer Wand haben den Nachteil, dass sie eine kohärente Linienquelle als Lärmquelle, was zu unrealistischen Interferenzeffekten führen kann. Unter der realistischeren Annahme einer Punktquelle ist eine effizienten Simulation ebenfalls noch möglich, dazu muss eine Vielzahl von 2D Problemen mit verschiedenen Wellenzahlen gelöst werden (2.5 BEM). Kann aber ein konstanter Querschnitt der Wand nicht mehr vorausgesetzt werden, sind aufwändige Simulationen in 3D unabdingbar. Unter der Annahme einer periodische Geometrie, z.B. durch wechselnde Aufsätze in unterschiedlichen Größen, ist es dennoch möglich anstelle eines großen 3D Problems eine Vielzahl von kleineren 3D Problemen zu lösen, aus denen dann ähnlich wie beim 2.5D Ansatz das Wellenfeld für beliebige (Punkt-)Quellen berechnet werden kann. Im Vortrag wollen wir auf die theoretischen Hintergründe (z.B. die Herleitung einer periodisierte Randintegralgleichung) eingehen, aber auch mögliche Schwierigkeiten und numerischen Probleme beleuchten.
15:35	Sound Transmission Loss of One-Dimensional Systems Containing Fictitious Metamaterials Waldemar Maysenhölder [Abstract] Metamaterials are distinguished from ”normal” materials by unusual properties. Some behave as if the mass density or some elastic modulus were negative. However, in ”real metamaterials” such unusual properties appear in limited frequency ranges only. Moreover, these properties are as a rule complex-valued, i.e. implicate damping, and depend on frequency. By contrast, the properties of ”fictitious metamaterials” may be defined arbitrarily, regardless of physical realizations. Analytical studies of simple cases with frequency-independent negative mass densities and elastic moduli lead - via the transfer-matrix method - to instructive findings. The sound transmission loss of a mass-spring-mass system is optimal, if the spring constant is positive and both masses are equal and negative, or if the spring constant is negative and both masses are equal and positive. The transmission loss of a homogeneous one-dimensional elastic layer, which may be regarded as a generalization of a rigid mass or a massless spring, shows similar symmetries. With respect to the signs of the elastic modulus and the mass density the transmission loss depends only on the product of the two signs, i.e. on whether the signs are equal or different. Corresponding results are obtained for an elastic layer sandwiched between two rigid masses.
16:00	Numerische Berechnung der Schallbeugung und Schallreflexion an periodischen Strukturen Harald Ziegelwanger, Paul Reiter [Abstract] Computer-Aided Engineering ermöglicht eine kostengünstige Berechnung und Optimierung von Produkteigenschaften und findet auch im Bereich der Akustik eine weite Verbreitung, z.B. durch Einsatz der Finite-Elemente-Methode oder der Randintegralmethode in Kombination mit der schnellen Multipolmethode im Entwicklungsprozess von Lärmschutzwänden. Die Randintegralmethode eignet sich vor allem zur Berechnung der Reflexion und Beugung an Streukörpern. Um Prüfnormen, wie z.B. die ÖNORM EN 1793:4-5 im Fall der Lärmschutzwände, in der Simulation abzubilden, müssen Simulationen bis ca. 6 kHz durchgeführt werden, woraus sich bei großen Streukörpern ein hoher Rechenaufwand und Speicherbedarf ergibt. Allerdings können periodische Strukturen des Streukörpers und des Schallfeldes ausgenutzt werden, um den Rechenaufwand zu reduzieren. Während in der Finite-Elemente-Methode periodische Randbedingungen einfach implementiert werden können, erweist sich das Ausnutzen von periodischen Strukturen in der Randintegralmethode als deutlich komplizierter. Abstract In diesem Vortrag zeigen wir die Implementierung und Anwendung von periodischen Simulationsmethoden. Die Simulation periodischer Strukturen in Kombination mit der Multipolentwicklung wird zuerst anhand von einfachen zwei-dimensionalen Beispielen erklärt. Dabei wird auf die Implementierungsunterschiede bei Anregung durch einfache und periodische Schallquellen eingegangen. Darauf aufbauend wird eine Implementierung der drei-dimensionalen quasi-periodischen BEM gekoppelt mit der schnellen Multipolmethode vorgestellt. Zum Schluss werden Simulationsergebnisse der Schallbeugung an periodischen Lärmschutzwandelementen und der Schallreflexion an periodischen Strukturen präsentiert.

Sitzungsleitung:

N. Zafeiropoulos, Harman/Becker Automotive Systems GmbH

14:00	Untersuchungen zur aktiven Lärmminderung in Gradientenmaterialien Thomas Kletschkowski [Abstract] Grundlagen, Verfahren und Realisierungen der aktiven Lärmminderung werden seit den 1930er Jahren entwickelt und haben in verschiedenen Anwendungen - zu nennen sind beispielsweise Kopfhörer mit aktivem Gegenschall oder Systeme zur aktiven Lärmminderung in Flugzeugkabinen - eine hohe Technologiereife erreicht. Die Entwicklungen stützen sich dabei meist auf physikalisch-mathematischen Modellbildungen ab, die lineares Systemverhalten voraussetzen und einfache Materialien zugrundelegen. Die Eigenschaft der Linearität ermöglicht es effektiv, adaptive Filter einzusetzen und eine Beschreibung elastischen Werkstoffverhaltens, die nur erste Verschiebungsableitungen berücksichtigt, ist in den meisten Fällen eine zufriedenstellende Approximation des realen Materialverhaltens. Werden jedoch Materialien mit inneren Längen betrachtet, deren Bedeutung derzeit durch Verfahren der additiven Fertigung erheblich zunimmt, könnte es notwendig werden, Gradienteneigenschaften zu berücksichtigen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einem theoretischen Fall, bei dem die Wellenausbreitung in einem eindimensionalen akustischen Gradientenmaterial, analysiert und mit der konventionellen Modellbildung verglichen wird. Nach der Ableitung der das Problem beschreibenden partiellen Differentialgleichung für den Schallwechseldruck, wird deren Lösung im Frequenzbereich für den Fall freier und erzwungener Schwingungen diskutiert. Unter Berücksichtigung spezieller Randbedingungen für die Schallschnelle, vorgegeben am linken und rechten Rand, wird die aktive Reduktion des Schallwechseldruckes vor der Sekundärquelle analysiert. Von besonderem Interesse sind hierbei Pol- und Nullstellen des Frequenzgangs der optimalen Ansteuerung der Gegenschallquelle.
14:20	Untersuchung der akustischen Eigenschaften von Plasmalautsprechern auf Basis einer dielektrisch gehemmten Oberflächenentladung (SDBD) Daniel Kotschate, Mate Gaal, Holger Kersten [Abstract] Analog zu Blitz und Donner können elektrische Entladungen innerhalb eines Gasvolumens als akustische Quellen agieren und haben daher eine starke Verbreitung als diagnostische Methode (bspw. in der Raumakustik und bei der Ortung von Teilentladungen). Diese auf dem Prinzip der Thermoakustik beruhende Möglichkeit der Schallerzeugung und die damit verbundenen physikalischen Wechselwirkungen machen die Notwendigkeit einer mechanisch ausgelenkten Membran überflüssig. Dabei wird dem hochfrequenten Träger das Nutzsignal aufgeprägt, welches eine Volumenänderung des umliegenden Gases um seinen Ruhezustand verursacht. Durch die somit hervorgerufene zyklische thermische Wechselwirkung mit dem umliegenden Gasgemisch bedarf es daher ebenfalls keiner akustischen Anpassung. In den vorgestellten Ergebnissen wurde das Übertragungsverhalten eines Oberflächenplasmas (SDBD, surface dielectric barrier discharge) untersucht. Als Maß für den Wirkungsgrad und das Übertragungsverhalten des Aktuators wurden Klirrfaktor- und THD- Messungen und unter Variation der Eingangsleistungen durchgeführt. Durch die positiven akustischen Eigenschaften eröffnen sich neue Applikationen für den Einsatz von Plasmahochtönern wie bspw. zerstörungsfreie Werkstoffprüfung von Verbundsystemen und Klebeverbindungen im Automobilsektor oder im Bauwesen.
14:40	Virtual sensing techniques – An experimental performance analysis Jan Buck, Sergej Jukkert, Delf Sachau [Abstract] Ein Anwendungsgebiet der aktiven Schallreduktion (engl. Active Noise Control, ANC) sind aktive Kopfstützen, welche mit Hilfe von Aktoren (Gegenschalllautsprechern), Sensoren (Mikrofonen) und einer Signalverarbeitungseinheit eine lokale Ruhezone im Kopfbereich erzeugen. Eine Platzierung von Mikrofonen im Bereich des Ohres ist dabei aus praktischen Gründen oft nicht möglich und z.B. in Auto- und Flugzeugsitzen aufgrund von Komfort-Anforderungen unerwünscht. Aus diesem Grund werden virtuelle Sensortechniken genutzt, um die Ruhezone in den Bereich des Ohres zu verschieben. In der bestehenden Literatur werden virtuelle Sensortechniken jedoch nur unter vereinfachten Bedingungen getestet. Aus diesem Grund werden in dieser Arbeit verschiedene in der Literatur oft zitierte virtuelle Sensortechniken mit und ohne Kopfverfolgung für breitbandige Störsignale miteinander verglichen. Für die Experimente wird ein einkanaliges Gegenschallsystem mit internem Modell zur Kompensation der akustischen Rückkopplung sowie einem kombinierten Fehler- und Referenzmikrofon verwendet. Untersucht wird insbesondere der Einfluss von realistischen Bedingungen, wie z.B. Kopfbewegungen und Veränderungen in der Signalstatistik des Störschallfeldes, auf die Form der Ruhezone und den Regelungserfolg am Ohr. Alle untersuchten virtuellen Sensortechniken zeigen dabei Einschränkungen bei der Anwendbarkeit.
15:00	Entwicklung eines Echtzeit-Antischall-Systems für Feuerwehrhelme Anton Namenas, Seedo Eldho Paul, Gerhard Schmidt, Michael Brodersen [Abstract] In einem Einsatz ist die Feuerwehr zahlreichen akustischen Lärmquellen ausgesetzt. Bedingt durch die spezifischen akustischen Gegebenheiten eines Feuerwehreinsatzes und nicht zuletzt durch lärmerzeugende Werkzeuge weisen diese Geräusche sowohl zeitliche Instationaritäten als auch unterschiedliche spektrale Eigenschaften auf. Eine übermäßige Lärmeinwirkung kann zu verschiedenen gesundheitlichen Problemen führen und zur Erhöhung des Stressniveaus beitragen. Gleichzeitig erschweren die Umgebungsgeräusche die Verständigung unter den Feuerwehrmännern. All das kann sich ungünstig auf den Feuerwehreinsatz auswirken. Zwecks besserer Kommunikation werden schon heute diverse akustische Systeme, vor allem in Atemschutzmasken, eingesetzt. Dabei wird häufig versucht durch lautere Sprachwidergabe die Verständlichkeit zu verbessern, was wiederum den Gesamtschalldruckpegel erhöht. Als Alternative zu solchen Systemen bietet sich die Anwendung von aktiven Antischall-Systemen in Kombination mit Kommunikationseinheiten an. Dieses Paper präsentiert ein Echtzeit-Antischall-System (EAS) zur Geräuschunterdrückung in Feuerwehrhelmen. Das System ist auf der Basis eines zweikanaligen Filtered-X least-mean-square (FX-LMS) Algorithmus aufgebaut. Im Fokus dieser Arbeit steht die Untersuchung der Einsatzmöglichkeiten von aktiven Antischall-Systemen in Feuerwehrhelmen.
15:20	Positionsadaptive Lärmreduktion mittels Model-Lookup-Control Sven Höber, Christian Pape, Eduard Reithmeier [Abstract] Besonders an industriellen Arbeitsplätzen aber auch im Alltag sind Menschen häufig einem hohen und vor allem kontinuierlichen Lärmpegel ausgesetzt. In der Umgebung großer Transformatoren oder rotierender Maschinen wie Flugzeugtriebwerken wird primär tieffrequenter Schall emittiert, der durch das Tragen des üblichen passiven Gehörschutzes nur unzureichend gedämpft wird. In Flugzeugcockpits beispielsweise finden daher bereits aktiv wirkende Maßnahmen Anwendung, die den Triebwerkslärm an den Pilotenplätzen mittels Gegenschall reduzieren. Verfügbare aktive Lösungen sind jedoch entweder an feste Positionen gebunden oder machen das Mitführen entsprechender tragbarer Geräte nötig. Das Ziel der vorgestellten Lösung ist die Beseitigung dieser Einschränkungen. Dazu wird die Methode des virtuellen Mikrofons angewandt und dessen Wirkposition adaptiv mittels Kamera-Tracking verschoben. Dabei ist die erreichbare Schallreduktion vor allem von der parametrischen Schätzung der Übertragungsstrecken abhängig, welche jedoch lokal stark variieren. Um dies zu berücksichtigen, wechselt die implementierte Feedforward-Steuerung automatisch die aktuellen Streckenmodelle, entsprechend der aktuell erfassten Position.

Organisation:

R. Schirmacher, Müller-BBM Active Sound Technology

8:40	Powertrain Sound Quality - Active Sound Technology Development and Deployment Christian Störig, Ralf Heinrichs, Christoph Becker [Abstract] Customer expectations on vehicle interior and exterior powertrain sound quality are rising from model year to model year. At the same time target conflicts in vehicle development have been increasing continuously in recent years due to strong market demands for powertrain downsizing and weight and cost reduction. In order to reduce or even eliminate difficult target conflicts the Active Noise Cancellation (ANC) and Active Sound Design (ASD) technologies turned out to be a powerful alternative to conventional (passive) NVH-countermeasures. As a consequence, the stringent NVH and sound quality targets can be met and hence customer expectations can be satisfied. The broad and robust deployment of Active Sound Technology on a global scale is a huge challenge in vehicle development. Here, an intelligent strategy and framework is mandatory, utilizing efficient and well-designed algorithms, development tools, methods and implementation processes. This becomes even more evident in light of an increasing number of product variants (complexity) and - in contrast to this - a decreasing number of prototypes. In this paper, selected aspects of the deployment of active sound technology for ICE-Powertrains will be discussed - e.g. with regard to complexity, pitfalls and tuning results. Finally, selected generic aspects and topics will be examined.
9:00	ANC-Systeme als Serienanwendung – Organisatorische und technische Lösungen im Tuningprozess Andreas Schilp, Ludwig Uhlmann [Abstract] An Hand von Beispielen und Erfahrungen aus dem Tuningprozess von ANC Engine Order Cancellation Systemen in der Serienentwicklung werden Lösungsansätze aus Sicht des AZL-Technology Centers als Engineeringdienstleister vorgestellt. Der wesentliche Tuningprozess besteht aus aus der Messung von Sekundärstrecken, einer Erstauslegung des Systems auf einem Akustik-Rollenprüfstand, einer Tuningverfeinerung und Absicherung auf einem Testgelände, Grenzwertfestlegungen und der Festlegung von End-of-Line-Parametern für die Überprüfung in der Serienfertigung. Entlang der einzelnen Prozessschritte werden wesentliche Herangehensweisen und Erfahrungswerte im Spannungsfeld von Aufwand, Nutzen und Risikomanagement vorgestellt.
9:20	ActiveSilence for efficient control of exhaust noise Jan Krüger, Maike Werner, Peter Wink [Abstract] Downsizing and downspeeding are important concepts for increasing the efficiency of combustion engines. But they are a challenge in terms of the NVH behavior of vehicles as well. In order to overcome this challenge, Eberspächer is working on the improvement of the acoustic effectiveness of exhaust systems. This article will demonstrate how active components in exhaust systems can help to resolve the conflicting objectives described. In particular with the ActiveSilence(R) technology considerable progress has been achieved over recent years in relation to performance, robustness, and cost benefit. In specific case studies it will be shown what improvements have been reached with these muffler technologies in terms of sound quality, back pressure and with regard to volume as well as weight. Finally, an outlook will be given how this technology can support the development and handling of numerous variants of exhaust lines which are common in modern vehicle platform architectures.
9:40	Active-Road-Noise-Control (ARNC) – Einfacher Kausalitäts-Check mittels Hammer-Test im Vorfeld mit kritischer System-Latenzbetrachtung Juergen Zollner, Nikos Zafeiropoulos, Vasudev Kandade Rajan, Markus Christoph [Abstract] Eine aktive Road-Noise-Control (ARNC) hat sehr hohe Anforderungen an die Latenz der Sensorik und der Kontrolleinheit, wobei Beide im unteren einstelligen Millisekunden Bereich liegen müssen. Im Gegensatz zur aktiven Engine-Order-Control (EOC) ist der Erfolg eines ARNC- Systems von einer echt kausalen Gegenschallerzeugung abhängig. Hier besteht das Störgeräusch nicht wie beim EOC aus den Harmonischen der Motor-Ordnungen, sondern das Rollgeräusch ist in der Regel eine Mischung aus stochastischen und impulshaften Signalen. Daher muss gerade im RNC die Kausalität eingehalten werden um einerseits gegenphasige und amplitudentreue Gegenschallsignale erzeugen zu können und anderseits eine Konvergenz bei der Filter-Adaption zu gewährleisten, obwohl beide Systeme meist auf einen Least-Mean-Square-Algorithmus basieren. Um schon im Vorfeld unter geringen Aufwand mögliche Einschränkungen eines ARNC- Systems aufzeigen zu können, hilft ein sogenannter Kausalitäts- Check mittels einfacher Hammer-Tests. Dabei ist es erforderlich die Latenzbedingungen auf elektrischer und akustischer Ebene zu kennen, um diese mit Hilfe geeigneter Analyseverfahren mit den Messergebnissen der Hammer-Tests gegenüberstellen zu können. Aus den Erkenntnisse lässt sich dann ableiten, inwiefern bestimmte Sensor oder Mikrophone-Positionen geeignet sind oder welche System-Architekturen realisierbar sind. Im Vortrag wird anhand eines Fahrzeug-Beispiels ein Kausalität-Check exemplarisch dargestellt, dabei werden die Latenzbedingungen betrachtet und die möglichen Auswirkungen und Einschränkungen für ein ARNC System diskutiert.
10:20	ANC in nichtlinearen Systemen. Viel hilft viel? Robert Henneberger, Dominik Schubert, Simon Hecker, Stefan Sentpali [Abstract] Durch eine geeignete Einspeisung modulierender Signale im d-q Koordinatensystem der Feldorientierten Regelung (FOR) einer Synchronmaschine ist es möglich gezielt Körper- und Luftschallenergie zu erzeugen. Diese Schallenergie kann zum Beispiel mit Hilfe eines FxLMS Algorithmus zum Kompensieren von Störphänomenen im Fahrzeug genutzt werden. Hierbei wirken sich jedoch die Nichtlinearitäten des E-Motors negativ auf die Kompensation aus. In diesem Beitrag wird auf die Effekte der Nichtlinearitäten des Elektromotors als akustischen Aktuator eingegangen. Des Weiteren wird die Wirkung im Fahrzeug objektiv beschrieben und mit subjektiven Hörtests verglichen. Verschiedene Ansatzpunkte zur Minimierung des Problems werden in Aussicht gestellt.
10:40	Aktive Geräusch- und Vibrationsreduktion mit Hilfe elektrischer Antriebe Dominik Schubert, Robert Henneberger, Simon Hecker, Stefan Sentpali [Abstract] Um teure und schwere passive Dämpfer einzusparen und trotzdem den immer höher werdenden akustischen Komfortansprüchen in modernen Kraftfahrzeugen gerecht zu werden, sollen bereits verbaute elektrische Antriebe zur aktiven Geräusch- und Vibrationsreduktion eingesetzt werden. Hier wird ein elektrischer Lenkhilfeantrieb verwendet, um Störgeräusche aktiv zu dämpfen. Dieser bietet den Vorteil, dass er direkt am Vorderachsträger montiert ist und somit Störgeräusche, welche über diesen in den Fahrzeuginnenraum gelangen, reduziert werden können. In diesem Beitrag wird gezeigt, dass mit Hilfe adaptiver Algorithmen ein Störgeräusch am Fahrerohr durch die passende Anregung des Lenkhilfeantriebs deutlich reduziert werden kann, ohne die eigentliche Funktion des Aktors zu beeinflussen.
11:00	Kombinierte Gestaltung von Außen- und Innengeräuschen für Fahrzeuge mit Elektroantrieb Markus Bodden, Torsten Belschner [Abstract] Fahrzeughersteller werden aufgrund der gesetzlichen Vorschriften verpflichtet, Fahrzeuge mit Elektro- oder Hybridantrieb mit Systemen zur Generierung von Außengeräuschen auszurüsten (AVAS). Diese Geräusche müssen - je nach Vorschrift im Zielland - für Geschwindigkeiten von bis zu 30 km/h erzeugt werden. In diesem Geschwindigkeitsbereich werden die Geräusche in den meisten Fahrzeugen auch innen hörbar sein, so dass für die Insassen ein inhomogenes Geräuschszenario entsteht. Dies kann vermieden werden, indem auch für den Innenraum Geräusche erzeugt werden, die neben dieser Einbettung der Außengeräusche auch die Funktion der Rückmeldung an den Fahrer sowie der Verbesserung der Geräuschqualität durch Maskierung negativer Komponentengeräusche übernehmen können. Hierzu ist es jedoch erforderlich, Außen- und Innengeräusche aufeinander abgestimmt zu erzeugen. Dies kann nur durch ein Zusammenspiel des AVAS-Systems mit dem Innenraumsystem, das in der Regel in die Audioanlage eingebunden ist, erfolgen. Grundlegende Ansätze des Sound-Designs zur Auslegung der Geräusche sowie Lösungsmöglichkeiten für eine Serienumsetzung werden vorgestellt.

Organisation:

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

8:40	SiRENE: Kurz- und langfristige Auswirkungen der Verkehrslärmbelastung Martin Röösli, Jean Marc Wunderli, Mark Brink, Christian Cajochen, Danielle Vienneau, Maria Foraster, Ikenna C. Eze, Harris Héritier, Emmanuel Schaffner, Laurie Thiesse, Franziska Rudzik, Reto Pieren, Manuel Habermacher, Micha Köpfli, Nicole Probst-Hensch [Abstract] Little is known about how acute and short-term noise effects translate into long-term health consequences. In particular, it is unknown which acoustical characteristics are most detrimental for health. The interdisciplinary SIRENE study (short and long term effects of transportation noise) aimed to identify noise exposure patterns that most strongly affect individuals and thus may ultimately result in long-term health consequences. The study included a representative population survey on noise annoyance and sleep disturbance, an experimental study in the sleep laboratory applying contrived noise exposure scenarios, and the analysis of the SAPALDIA Biobank and Swiss National Cohort (SNC) data where cardiometabolic morbidity and cardiovascular mortality risks due to noise exposure as well as disease pathways were addressed. Further, a nationwide assessment of road, railway and aircraft noise exposure was conducted to estimate noise levels and the degree of noise intermittence for each apartment in Switzerland. Key findings of all aspects of the study are presented as an example for how mutual combination of human experimental and observational epidemiological research contributes to a better understanding of the role of sleep, diurnal variation of noise and extent of intermittence for acute, short- and long-term noise effects on cardiometabolic outcomes.
9:00	Berücksichtigung eines Maximalpegelkriteriums bei der Beurteilung von Schienenverkehrslärm in der Nacht: Definition von Schlafbeeinträchtigung und Ableitung eines psychologischen Wirkungskriteriums für Normen und Verordnungen Dirk Schreckenberg, Uwe Müller, Christin Belke, Sarah Benz, Ulrich Möhler [Abstract] Im Auftrag des Hessischen Umweltministeriums wurde ein Gutachten zur Frage erstellt, inwieweit ein Maximalpegelkriterium gegenüber dem Dauerschallpegel die Wirkung von Schienenverkehrslärm in der Nacht wirkungsgerechter beschreiben kann. In diesem Beitrag werden Kriterien des nächtlichen Schlafs, seiner Beeinträchtigung durch Schienenverkehrslärm vorgestellt und daraus die physiologischen und psychologischen Wirkungsgrößen abgeleitet, die zur Bewertung der Eignung von Maximalpegelkriterien herangezogen werden. Weiterhin werden in dem Beitrag das psychologische Wirkungskriterien und hierzu die Beziehung zum nächtlichen Dauerschallpegel, zum höchsten Maximalpegel über alle Zugarten und zur Zugzahl vorgestellt. Die Analysen wurden anhand von Daten zur Schienenverkehrslärmwirkung aus der NORAH-Studie (Noise-Related Annoyance, Cognition, and Health), erhoben im Rhein-Main-Gebiet, vorgenommen. In einem zweiten DAGA-Beitrag von Müller et al. werden Expositions-Wirkungskurven zu zusätzlichen bahnlärmbedingten Aufwachreaktionen, dem physiologischen Wirkungskriterien, vorgestellt. In einem dritten DAGA-Beitrag von Möhler et al. werden akustische Kenngrößen zur Beschreibung des Maximalpegelsdargelegt und ein aus den Analysen abgeleitetes Gesamtschutzkonzept zum nächtlichen Schienenverkehrslärm unter Berücksichtigung von Maximalpegeln präsentiert. Anhand von Fallbeispielen werden dessen Auswirkungen vorgestellt.
9:20	Berücksichtigung eines Maximalpegelkriteriums bei der Beurteilung von Schienenverkehrslärm in der Nacht: Ableitung eines Aufwachkriteriums für Normen und Verordnungen Uwe Müller, Dirk Schreckenberg, Ulrich Möhler, Manfred Liepert [Abstract] Im Auftrag des Hessischen Umweltministeriums wurde ein Gutachten zur Frage erstellt, inwieweit ein Maximalpegelkriterium gegenüber dem Dauerschallpegel die Wirkung von Schienenverkehrslärm in der Nacht wirkungsgerechter beschreiben kann. In diesem Beitrag wird aufgezeigt, dass ein Dauerschallpegel als alleinige Expositionsgröße nicht geeignet ist, um die lärmbedingte Fragmentierung der Schlafstruktur und mit Hilfe einer Expositionswirkungskurve die stärkste physiologische Reaktion in der Nacht auf Lärm, die Aufwachreaktion, angemessen zu beschreiben. Der Mensch reagiert im Schlaf auf das Einzelereignis, welches durch Zuganzahl, Maximalpegel und Zugart nicht ausreichend im Dauerschallpegel berücksichtigt wird. Das vorliegende Gutachten verfolgt das Prinzip, akute Wirkungen (Aufwachreaktionen, psycholog. Gestörtheitsreaktionen) zu minimieren, damit Kurzzeit- (Müdigkeit und erhöhte Unfallgefahr am folgenden Tag) und Langzeitfolgen (Risikoerhöhungen für das Auftreten von Krankheiten) gar nicht erst auftreten. Die Analysen wurden mit Hilfe von Polysomnografiemessdaten bei Bahnanrainern im Rahmen einer Feldstudie im Mittelrheintal (DEUFRAKO/RAPS-Studie) vorgenommen und daraus die Aufwachwahrscheinlichkeit für ein Einzelbahnlärmereignis bestimmt. Die Summe der Aufwachwahrscheinlichkeiten für die Einzelereignisse ergeben die zusätzlichen bahnlärmbedingten Aufwachreaktionen, die in einem Nachtschutzkonzept zu begrenzen sind. Zusätzlich wird aus den psychologischen Wirkungskriterien (siehe Schreckenberg et al.) von Möhler et al. in einem dritten DAGA-Beitrag damit ein Gesamtschutzkonzept für die Nacht unter Berücksichtigung des Maximalpegels entwickelt und deren Auswirkungen anhand von Fallbeispielen dargestellt.
9:40	Berücksichtigung eines Maximalpegelkriteriums bei der Beurteilung von Schienenverkehrslärm in der Nacht: Akustische Kenngrößen und Ableitung von Maximalpegelkriterien für Normen und Verordnungen Ulrich Möhler, Manfred Liepert, Viktor Skowronek, Uwe Müller, Dirk Schreckenberg [Abstract] Im Auftrag des Hessischen Umweltministeriums wurde ein Gutachten zur Frage erstellt, inwieweit ein Maximalpegelkriterium gegenüber dem Dauerschallpegel die Wirkung von Schienenverkehrslärm in der Nacht wirkungsgerechter beschreiben kann. In diesem Beitrag werden die akustischen Kennwerte zur Beschreibung des Maximalpegels beim Schienenverkehr beschrieben und mit dem Mittelungspegel verglichen. Auf der Grundlage der Schall03 wird ein Berechnungsverfahren entwickelt, mit dem der Maximalpegel von Zugvorbeifahrten prognostiziert werden kann. Abgeleitet aus den psychologischen Wirkungskriterien (siehe Schreckenberg et al.) und den physiologischen Kriterien (siehe Müller et. al.) werden Möglichkeiten zur zusätzlichen Berücksichtigung des Maximalpegels bei der Beurteilung des Schienenverkehrslärms entwickelt und deren Auswirkungen anhand von Fallbeispielen dargestellt. Schließlich werden die Ergebnisse diskutiert und die praktische Umsetzung in Verordnungen und Normen aufgezeigt.
10:20	Erschütterungen des Eisenbahnverkehrs am Mittelrhein, Messungen in Wohnhäusern und Interviews mit Anwohnern Frieder Kunz, Nico Petry [Abstract] In Wohnungen von Bahnanwohnern wurden nächtliche Erschütterungen und Innengeräuschpegel gemessen. Die Anwohner wurden mit dem ins deutsche übersetzten Fragebogen der Cargovibes-Studie zu Ihren Empfindungen befragt. Alle Anwohner sind ähnlich hohen Außengeräuschpegeln ausgesetzt. Die Erschütterungen unterscheiden sich jedoch. Die Wohnungen und Anwohner konnten in 2 Gruppen nach der Stärke der Erschütterungen aufgeteilt werden. In der einen Gruppe lagen die KBFmax-Werte unter dem Richtwert von 0.6 in der anderen Gruppe darüber. Es zeigten sich Unterschiede in den beiden Gruppen besonders in der Störung des Schlafes durch Erschütterungen. Die Messergebnisse und die Antworten wurden mit den Ergebnissen früherer Studien verglichen, um zu sehen, ob die Erschütterungswete zunehmen und ob die Erschütterungsbelästigung zunimmt. Lärm stell für die Anwohner immer noch die größere Belästigung dar. Auf einer Skala von 1 bis 10 wird Erschütterung eine Stufe niedriger eingestuft. Allerdings sagen die Anwohner der Häuser mit niedriger Erschütterung, dass sich die Lärmsituation in den vergangenen 3 Jahren verbessert hat, die Anwohner hohen Erschütterungen denken die Lärmsituation verschlechtert sich trotz Umrüstungsfortschrtte immer weiter.
10:40	Verkehrsgeräusch gegenüber Kinderlärm - Psychoakustische Analyse eines Spielbereiches in einem Schul- und Kita-Areal M. Ercan Altinsoy, Jürgen Landgraf [Abstract] In Dresden, in einem Schul- und Kita-Areal, soll ein Spielbereich eingerichtet werden. Das Areal liegt an einer lauten Straße und ist Standort mehrerer Kindereinrichtungen, die ihrerseits als Lärmemittenten wirken. Ziel dieser Studie ist diesen Spielbereich bezüglich der auditiven Wahrnehmung von Kindern und Pädagogen möglichst angenehm zu gestalten. Um die Entscheidungen zu treffen, wurden akustische Messungen während verschiedener Tageszeiten (exemplarisch) an verschiedenen Orten durchgeführt. Diese aufgenommenen Schallsignale wurden analysiert. Das Wohlbefinden des Betroffenen hängt von weiteren Faktoren wie z.B. Ausgeglichenheit von Pegel und Frequenz, kognitive Faktoren, Einstellung der Person, übertragene Information von dem Geräusch usw. ab. Deswegen wurde ein Hörversuch durchgeführt. In diesem Hörversuch wurden aufgenommene Verkehrsgeräusche und Kinderstimmen den Versuchspersonen dargeboten. Die Aufgabe der Versuchsperson bestand darin die Lästigkeit der dargebotenen Geräusche zu bewerten. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse der Untersuchung dargestellt.
11:00	Ein Projekt zur Re-Analyse von Fluglärm-Belästigungsdaten: Leq+X Rainer Guski, Dirk Schreckenberg, Mark Brink, Ullrich Isermann, Rainer Schmid, Beat Schäffer, Jean Marc Wunderli [Abstract] In der jüngeren Vergangenheit haben mehrere Veröffentlichungen gezeigt, dass die Belästigung der Bevölkerung durch den Lärm von Verkehrsflughäfen bei vergleichbaren Dauerschallpegeln über die Jahre gestiegen ist. Dafür wurden neben methodischen Aspekten der jeweiligen Untersuchungen v.a. Änderungen im Flugbetrieb verantwortlich gemacht, z.B. eine höhere Anzahl von Flugbewegungen und ein geändertes Verhältnis zwischen sehr lauten und leiseren Flugzeugen. Das interdisziplinäre Forschungsprojekt ”Leq+X” re-analysiert Daten von Bevölkerungsbefragungen in der Umgebung der Flughäfen Frankfurt, Zürich, Köln/Bonn, Berlin-Schönefeld, Stuttgart, Basel und Genf im Hinblick auf die Zusammenhänge zwischen Belästigungsangaben einerseits und akustischen Variablen andererseits. Dazu werden die Fluglärmdaten hinsichtlich Dauerschallpegeln, Flugbewegungshäufigkeiten, Maximalpegeln, Typenmix, Intermittenz und verschiedene Kombinationen dieser akustischen Variablen für unterschiedliche Zeitabschnitte adressgenau neu berechnet und hinsichtlich ihres Zusammenhangs mit Belästigungs- und Störungsangaben untersucht. Der Vergleich zwischen Ergebnissen von Leq-basierten Zusammenhangsanalysen mit erweiterten akustischen Prädiktoren (Leq+X) soll zeigen, welche Vor- und Nachteile die Hinzunahme weiterer akustischer Variablen (v.a. für die Varianzaufklärung der Befragungsdaten) bietet. Erste Ergebnisse werden auf der Tagung vorgestellt.

Sitzungsleitung:

S. Merchel, TU Dresden, Lehrstuhl für Akustik und Haptik V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt E. Sarradj, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik

11:00	Kalibrierung von Körperschallsensoren Peter Holstein, Christian Probst, Andreas Tharandt, Philipp Begoff, Henning Schulze [Abstract] Für Körperschallsensoren gibt es vielfältige Anwendungen in der Instandhaltung. Beispiele sind die Maschinendiagnose, die Überwachung von Strömungsmaschinen oder auch vom Strukturen und Bauteilen. Mit diesen Sensoren kann ein größerer Frequenzbereich als mit Vibrationssensoren überdeckt werden. Allerdings sind die Kennlinien nichtlinear. Weiterhin ist eine direkte Vergleichbarkeit mit Vibrationssensoren nicht ohne weiteres möglich. Körperschallsensoren, die aus piezoelektrischen Kompositmaterialien aufgebaut sind, können ein Kennlinienverhalten aufweisen, dass - in gewissen Grenzen - linearisiert werden kann. Im Beitrag werden Verfahren und deren Rahmenbedingungen zur Bestimmung der Kennlinien von Sensoren, die aus diesen Materialien aufgebaut sind, diskutiert.
11:02	Calibration of Room Impulse Response Measurement Chain with Free-field Simulated Models William D'Andrea Fonseca, Ricardo Brum, Paulo Henrique Mareze, Eric Brandao [Abstract] Auralization techniques are used in many applications within the acoustics context. This powerful tool allows recreating sound stimulus via convolution of an anechoic recording (of the desired sound signal) with the binaural room impulse response (BRIR) of a specific environment. Nevertheless, the frequency response (FRF) of the instrumentation employed in the BRIR’s (or RIR) evaluation may generate a negative impact (coloration) in the auralization results. In this context, this work purposes a method to extract the free-field response of the measurement chain. The technique consists of finding the direct sound, the first reflection inside the RIR and designing a hybrid window (with smooth decay) to avoid spectrum leakages. To test effectiveness, five distinct sound sources were used to obtain the BRIRs of an auditorium/lecture room at the Federal University of Santa Maria, Brazil. The frequency coloration caused by the instrumentation can be correct with an appropriate inverse filtering process (extracted from the instrumentation free-field response) to properly convolve the anechoic recordings. Thus, the BRIRs would not contain the FRFs of the instruments. Ultimately, the following step is the comparison concerning corrected and uncorrected outcomes.
11:04	Kontaktlose Messung der Einkopplung von Triebwerkslärm in eine Flugzeugstruktur mit Hilfe von MEMS-Sensor-Arrays Matthias Weber, Frank Khelfa, Kay Kochan [Abstract] Bei akustischen Bodentests an Flugzeugen kann der Eintrag des luftübertragenen Triebwerkslärms in die Kabine durch Beschleunigungsmessungen auf der Rumpf-Außenseite bestimmt werden. Dies ist jedoch mit sehr großem Aufwand verbunden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens Lufo V-2 (Flight-LAB) wird ein berührungsloses Messverfahren für die schallinduzierten Strukturschwingungen entwickelt. In Vorversuchen an einem per Schwingungserreger angeregten Sandwichpaneel wurde bereits gezeigt, dass die Schwingungsformen des Paneels sowohl mit einem Schnelle-Sensor als auch über die Bestimmung des Druckgradienten mit einem Mikrofonpaar sehr gut zu rekonstruieren sind (siehe DAGA 2017). In der Folge wurde die Druckgradientenmethode näher untersucht, wobei anstelle von Standard-Messmikrofonen auch MEMS-Mikrofone eingesetzt wurden. Um diese Mikrofone korrekt zu kalibrieren, wurde ein Phasen- und Amplitudenkalibrator entwickelt. Zur Anregung des Paneels diente neben dem Schwingungserreger ein Lautsprecher, der auf beiden Seiten des Paneels platziert wurde. Anschließend wurde die Methode an einem voll skalierten akustischen Rumpfdemonstrator validiert, der im ZAL TechCenter in einem reflexionsarmen Raum zur Verfügung steht. In diesem Experiment wurde ein Sensorarray, bestehend aus 8 MEMS-Mikrofon-Paaren, automatisiert entlang des Umfangs des repräsentativen Flugzeugrumpfes bewegt. Die Anregung erfolgte mit einem Shaker sowie mit einem Lautsprecher-Array. Als Referenz diente eine Kartierung mit Beschleunigungsaufnehmern. Die Ergebnisse dieser Experimente werden im Vortrag präsentiert.
11:06	Investigations on the Diffuseness of Wave Fields in Reverberation Rooms Marco Berzborn, Michael Vorländer [Abstract] Knowledge of the acoustic absorption properties of materials is crucial in the fields of building acoustics as well as room acoustic simulations. The random incidence absorption coefficient is measured according to the international standard ISO-354 in a reverberation room with the prerequisite of the wave field in the room being diffuse. However, studies showed high uncertainties in the method and a poor inter-laboratory reproducibility of the results. The assumption arises that these problems are in part caused by a non-diffuse wave field. A robust metric for the characterization or calibration of reverberation rooms, however, is currently lacking. In early studies, the diffuseness of wave fields in reverberation rooms has been studied with respect to the temporal structure of room impulse responses and decay curves. This, however, neglects spatial characteristics of diffuse wave fields, namely a isotropic incidence of uncorrelated plane waves and a resulting energy flow of zero. More recently, microphone arrays were proposed to investigate the spatial properties of the wave field. Different indicators and metrics for the diffuseness based on spherical array processing methods are studied with regard to their performance in the analysis of reverberation rooms.
11:08	Akustische Untersuchungen von Druckluftlecks Udo Wagner, Peter Holstein, Matthias Domke, Nicki Bader, Christian Probst, Andreas Tharandt, Gunther Papsdorf [Abstract] Druckluftlecks gehören in der Industrie zu den größten Verursachern von Energieverlusten. Entsprechend bedeutsam sind Maßnahmen, Druckluftlecks zu finden und die Verluste zu bewerten. Es gibt eine Reihe von industrie-tauglichen robusten Prüfmethoden. Dazu gehören auch Verfahren auf Ultraschallbasis. Die Leckrate beeinflusst sowohl die Schallpegel als auch deren Frequenzverteilung. Damit die Prüfverfahren realistische Abschätzungen liefern, müssen diese mit geeignete akustischen Vergleichsmethoden validiert werden, damit physikalische Modelle für den Zusammenhang von Leckrate und akustischen Daten entwickelt und verbessert werden können. Im Beitrag werden die Schallfelder sowohl bezüglich der Frequenzverteilung als auch des Richtungsverhaltens untersucht. Die Ergebnisse werden in Relation zu gegenwärtigen industriellen Prüfmethoden gesetzt.
11:10	Akustische Messungen mit Augmented-Reality Christopher Morschel, Holger Marschner [Abstract] Bei vielen akustischen Untersuchungen, beispielsweise der experimentellen Erfassung von Schallfeldern, oder der Bestimmung von Schallenergiegrößen, sind an zahlreichen räumlich genau definierten Positionen Luftschallmesungen durchzuführen. Dabei gestaltet sich die akkurate Platzierung der Messaufnehmer oft anspruchsvoll und langwierig. In der Praxis wird dies entweder durch aufwendige Hilfskonstruktionen gelöst oder dem Augenmaß des Technikers überlassen und stellt gerade bei handgeführten Messsonden ein Problem dar. Mittels Augmented-Reality, d. h. erweiterter Realität durch computergestützte Zusatzinformationen, bietet sich ein innovativer Lösungsansatz, die Positionierung und Sondenführung nicht mehr mit physikalischen Hilfskonstruktionen vorzunehmen, sondern mit virtuellen Gittern, die nur dem Bediener in einer speziellen Datenbrille sichtbar sind. Dies verbessert nicht nur die Effizienz, sondern erhöht zudem die Ergebnisqualität durch den Entfall Schallfeld-beeinflussender Konstruktionen. Das Poster der Frankfurt UAS zeigt am Beispiel einer von Studierenden programmierten Microsoft-HoloLens-Applikation die Schalldruckmessung mittels eines virtuellen Messgitters. Es wird ergänzt durch die Demonstration eines voll funktionierenden Prototyps: Die Erstellung des Messgitters und die Messpunktdefinition ist in Minutenschnelle möglich. Durch die automatische Erfassung der Mikrofonposition kann die geforderte Genauigkeit gewährleistet und dokumentiert werden. Im Anschluss an die Messung werden die Ergebnisse ebenfalls in der Datenbrille als interpoliertes Feld über den Messbereich farblich angezeigt. Das prädestiniert die Applikation insbesondere für mobile Anwendungen.
11:12	Gegenüberstellung und Validierung unterschiedlicher Arten der Anregung zur Modalanalyse Daniel Herfert [Abstract] Die korrekte reproduzierbare Anregung von Strukturen ist für die Durchführung einer Modalanalyse von elementarer Bedeutung. Im Bereich der Einpunktanregung gibt es einen neuartigen elektronisch steuerbaren Modalhammer zur Durchführung von experimentellen Modalanalysen, zum Model Updating eines strukturdynamischen FEA-Modelles bzw. zur Wartung und Qualitätssicherung mittels Klangprüfung. Mittels dieser Technologie sind reproduzierbare und hochpräzise ”One-Hit”-Anregungen mit einstellbarer Kraftamplitude möglich. Hierfür ist keine aufwendige Anbringung an der Struktur und keine zusätzliche Hardware zum Betrieb notwendig. Gegenüber klassischen Shakermessungen ist eine deutlich schnellere und einfachere Durchführung der Messung möglich. Im Rahmen des Beitrages erfolgt eine Gegenüberstellung und Validierung des automatischen Modalhammers mit klassischen Arten zur Anregung (manuelle Hammermessung, Shakermessung mit unterschiedlichen Funktionen zur Anregung) anhand einer Beispielstruktur. Darauf aufbauend werden die Vor- und Nachteile der einzelnen Anregungsarten und geeignete Einsatzmöglichkeiten des neuartigen Modalhammers aufgezeigt. Die Analysen erfolgen mittels der Software ”WaveImage Modal”. Die Software ”WaveImage Modal” ist eine Software zur Bestimmung von Schwingungseigenschaften von mechanischen Strukturen und Bauwerken mittels der bekanntesten Verfahren der experimentellen (mit gezielter Anregung) und operationalen (mit stochastischer bzw. umweltbedingter Anregung) Modalanalyse.
11:14	Untersuchung piezoelektrischer Materialien für den Einsatz als Dünnschichthydrophon Hanna Lewitz, Eckhard Quandt [Abstract] Hydroakustische Sensoren auf der Basis piezoelektrischer Wandler werden in der kommerziellen Anwendung zumeist aus Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) hergestellt. Diese werden aus Pulvern hergestellt und in die gewünschte Form gebracht, dabei sind Hohlkugeln sowie Hohlzylinder und Vollmaterial Sensoren die gebräuchlichsten, ein Sinterschritt am Ende führt zum eigentlichen Bauteil. In dieser Arbeit liegt nun der Fokus auf der Miniaturisierung der Sensoren für Arrayanwendungen, die sowohl eine hohe räumliche Auflösung der Arrays ermöglicht, als auch eine Materialersparnis bringt. Allerdings ist auch gefordert, dass die Sensoren mit sehr viel kleineren aktiven Volumen eine ähnliche Leistung (Empfindlichkeit, Detektionsgrenze) zeigen wie kommerzielle großvolumige Sensoren. Dafür gibt es verschiedene Ansatzpunkte, u.a. das verwendete piezoelektrische Material. Für diese Arbeit wurden Sensoren aus verschiedenen Piezoelektrika (PZT, Aluminium Nitrid, Aluminium Scandium Nitrid (AlScN)) hergestellt, dabei kommen Verfahren wie die Kathodenzerstäubung und nasschemische Fertigungsverfahren zum Einsatz. Die Leistungsfähigkeit der Schichten als hydroakustischer Sensor wird unter Laborbedingungen im Vergleich zu einem kommerziellen Hydrophon getestet. Für eine 2 µm dünne Schicht PZT wurde eine Sensitivität von -221 dB re 1V/µPa bestimmt. Durch eine Änderung des Materials zu AlScN wurde eine Verbesserung um 8 dB erreicht, so dass eine 1 µm dünne Schicht AlScN bereits eine Sensitivität von -213 dB re 1V/µPa aufweist.

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S. Merchel, TU Dresden, Lehrstuhl für Akustik und Haptik

9:40	Dodekaederlautsprecher mittels 3D-Druck Sebastian Merchel, Johannes Volkmann, Andreas Nicht, Friedrich Beyer, M. Ercan Altinsoy [Abstract] Raumakustische Messungen mit speziellen Messlautsprechern werden zur Bestimmung verschiedener Größen in der Bau- und Raumakustik genutzt. Üblicherweise kommen sogenannte Dodekaederlautsprecher zum Einsatz. Die Schallquelle soll dabei möglichst omnidirektional abstrahlen. Für einen permanenten Aufbau zur Bestimmung des Absorptionsgrades nach DIN EN ISO 354 im Hallraum der TU Dresden wurden etliche solcher Lautsprecher benötigt, welche entworfen und kostengünstig mit Hilfe eines handelsüblichen 3D-Druckers hergestellt wurden. Dieser Beitrag diskutiert die Auswahl der Treiber und die Auslegung sowie das Design des Gehäuses unter Verwendung einer frei verfügbaren CAD Software. Um den fertig montierten Lautsprecher zu bewerten, wurde die frequenz- und richtungsabhängige Schallabstrahlung des Selbstbaudodekaeders ausgewertet. Mit Hilfe eines Klippel Nahfeldscanners konnte die Richtcharakteristik erfasst und anderen Schallquellen gegenübergestellt werden. Als Referenz kamen Messlautsprecher von Brüel & Kjær, Outline und Norsonic zum Einsatz. Die Berechnung des frequenzabhängigen Direktivitätsindex nach ISO 3382 und ISO 140 erlaubt eine quantitative Bewertung der Omnidirektionalität. Mit Hilfe von Ballon-Plots und Isobarendiagrammen (Contour-Plots) ist ein detaillierterer Vergleich der Richtwirkung möglich. Weiterhin wurde die Empfindlichkeit und die abgestrahlte Schallleistung untersucht. Das Ergebnis des Projektes ist ein normgerechter Dodekaederlautsprecher. Die zugrundeliegenden 3D-Modelle werden quelloffen im Internet publiziert, so dass ein einfacher Nachbau möglich ist.
10:00	Störschallunterdrückung bei Luftschallanalysen in industriellen Fertigungsstrecken Johannes Nowak, Sascha Grollmisch, Estefanía Cano, Hanna Lukashevich, Judith Liebetrau [Abstract] Dieses Paper stellt aktuelle Forschungsarbeiten zur automatisierten akustischen Qualitätsbewertung von Elektromotoren in industriellen Fertigungsstrecken vor. Im Fokus der Untersuchungen stehen mehrkanalige Luftschallanalysen und insbesondere die Unterdrückung von Störschall, mit dem Ziel den Stör-Nutzsignalverhältnis zu optimieren und somit Luftschallanalysen auch in lauten Umgebungen zu ermöglichen. Konkret werden unterschiedliche Ansätze evaluiert, um Störschall, wie z.B. den Umgebungslärm in einer Werkshalle, zu unterdrücken und somit das Betriebsgeräusch des Elektromotors zu isolieren und seinen Zustand mithilfe maschineller Lernverfahren zu erkennen. Um dies zu erreichen werden in den Experimenten drei Ansätze evaluiert: erstens wird der Einfluss der gerichteten Schallaufnahme bewertet, zweitens werden Quellentrennverfahren angewandt und drittens werden die maschinellen Lernverfahren zur Zustandsklassifikation durch entsprechendes Training gegen Störschalleinflüsse gehärtet. Für die Experimente wurde eine Fertigungszelle nachgebildet, um unter realitätsnahen Bedinungen den Einfluss von Störschall auf die Klassifikationgenauigkeit zu testen. Als Prüflinge wurden baugleiche Elektromotoren analysiert, die nach entsprechender Manipulation leicht unterschiedliche Klangcharakteristika aufwiesen. Die Ergebnisse zeigen, dass alle drei vorgestellten Ansätze das Stör-Nutzsignalverhältnis optimieren können und die Klassifikationgenauigkeit des nachgeschalteten maschinellen Lernverfahren verbessert. Die Kombination aller drei Verfahren ermöglicht die effektivste Störsignaluntterdrückung und erlaubt somit die automatisierte Qualitätsbewertung von Elektromotoren in industriellen Fertigungsstrecken basierend auf Luftschallanalysen.
10:20	Modellbasierte und experimentelle Bestimmung mechanischer Kennwerte von Holzwerkstoffen mittels luftgekoppeltem Ultraschall Torben Marhenke, Jens Twiefel, Jörg Hasener, Jörg Wallaschek [Abstract] Ein wichtiges Qualitätsmerkmal bei der Herstellung von Holzwerkstoffen sind die mechanischen Kennwerte. Nach derzeitigem Stand der Technik werden Platten aus dem Herstellprozess ausge-schleust, in die entsprechende Probegröße für die einzelnen Versuche geschnitten und anschlie-ßend vermessen. Dieses Verfahren hat den großen Nachteil, dass nur Stichproben vermessen werden können und die Ergebnisse mit einem zeitlichen Versatz zur Verfügung stehen. Aus diesem Grund ist das Ziel der Holzwerkstoffindustrie die mechanischen Kennwerte während der laufenden Produktion zu bestimmen. Ein Ansatz ist die Bestimmung der Parameter mithilfe von luftgekoppelten Ultraschalltransmissionsmessungen. Dieses Verfahren bildet bereits die Grundlage für die Qualitätskontrolle bezüglich Spaltern, welche Lufteinschlüsse im Material darstellen. Diese seit mehreren Jahrzehnten bewährte Messmethode, bei der die Fehlstellen über die Schwächung der Amplitude des Ultraschallsignals an den Lufteinschlüssen identifiziert wer-den, wird zur Parameterbestimmung um eine Laufzeitmessung erweitert. Als Ersatzmodell für Holzwerkstoffe wird ein orthotropes Materialverhalten angenommen. Ba-sierend auf diesem Modell und der Laufzeit erfolgt die inverse mechanische Kennwertebestim-mung. Im Experiment wird die Laufzeiten über die zeitliche Differenz zwischen dem am Mikro-phon gemessenen und dem ausgesendeten Transducersignal bestimmt. Im Gegensatz zur späteren Anwendung werden die Messungen an nicht bewegten Platten im Labor durchgeführt. Die modellbasierte Auswertung erfolgt über numerische Simulationen, die auf der Finite-Differenzen-Methode beruhen.
10:40	Zielgrößenbestimmung zur Durchführung einer Sensitivitätsanalyse bei der Absorptionsgradmessung im Kundt’schen Rohr Sören Wenzel, Antje Grebel, Elena Maja Slomski, Joachim Bös, Tobias Melz [Abstract] In diesem Beitrag werden Zielgrößen aus gemessenen Absorptionsgradkurven im Frequenzbereich erzeugt, die eine präzisere Bewertung bei der Durchführung der Sensitivitätsanalyse ermöglichen: Bisher genutzte Zielgrößen, wie der bewertete Absorptionsgrad oder der arithmetische Mittelwert, zeigen weniger präzise Ergebnisse. Der Einfluss von Faktorvariationen auf die Absorptionsgradkurve kann nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ durch Analyse der Zielgrößen bestimmt werden. Für die Messungen des Absorptionsgrades im Kundt’schen Rohr werden die Faktoren Probendicke und -breite, Fertigung, Einbaurichtung und Mensch, also die Person, die die Probe zuschneidet, variiert. Für jede mögliche Kombination der Faktoren werden jeweils drei Proben gefertigt, die je dreimal vermessen werden. In Folge wird für jeden Faktor eine eigene Zielgröße definiert. Die Zielgrößen werden aus den Regressionskoeffizienten einer partiellen, multiplen und linearisierten Regression der Absorptionsgradkurve definiert. Das heißt, ein definierter Teil des Wertebereiches der Absorptionsgradkurven wird mit Polynomen angenähert. Danach wird aus den berechneten Regressionskoeffizienten mithilfe eines evolutionären Optimierungsalgorithmus eine Zielgröße berechnet. Der evolutionäre Algorithmus bewertet die Zielgrößen anhand von neuronalen Netzen, die die Faktoren der Absorptionsgradmessungen mithilfe der Zielgrößen klassifizieren. Anhand dieses Vorgehens kann gezeigt werden, dass die erzeugten Zielgrößen eine präzisere Sensitivitätsanalyse ermöglichen und sich der Einfluss der Faktorvariationen auf die Messergebnisse quantifizieren lässt.

Sitzungsleitung:

V. Wittstock, Physikalisch-Technische Bundesanstalt E. Sarradj, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik

9:00	Erste Untersuchungen zur Etablierung neuer Referenzmikrofone Maria Enge [Abstract] Die Mikrofonkalibrierung nach dem Reziprozitätsverfahren (IEC 61094-2) wird verwendet, um den Übertragungsfaktor spezieller Labor-Normalmikrofone (IEC 61094-1) mit geringstmöglicher Messunsicherheit für die Verwendung als nationale Normale zu bestimmen. Bisher werden ausschließlich Labor-Normalmikrofone eines Herstellers als nationale Normale verwendet. Um eine Alternative zu den derzeitigen Referenzmikrofonen zu schaffen, wurde die Initiative ergriffen, andere Labor-Normalmikrofone auf deren Verwendbarkeit zu untersuchen. In dem Vortrag wird kurz auf das Reziprozitätsverfahren und die analysierten Mikrofone eingegangen. Es werden Problemstellungen beleuchtet, die während der Durchführung der Kalibrierung sowie der Auswertung auftraten, und schließlich die Ergebnisse und Konsequenzen daraus vorgestellt.
9:20	Untersuchungen zur Richtcharakteristik von Messmikrofonen Marvin Rust, Christoph Kling [Abstract] Bei Lärmmessungen wird in der Regel davon ausgegangen, dass die Richtcharakteristik der verwendeten Mikrofone vernachlässigt werden kann. Zu hohen Frequenzen ist diese Annahme nicht mehr zulässig, der Einfluss zahlenmäßig jedoch selten belegt. Vor dem Hintergrund von Lärmmessungen im Ultraschallbereich wurden im Rahmen einer Bachelorarbeit Richtcharakteristiken verschiedener Mikrofone experimentell ermittelt. In einer Freifeldumgebung wurden die Prüfobjekte in einem Galgenscanner platziert und mit einem geeigneten Lautsprecher über einer Halbsphäre beschallt. Die Untersuchungen umfassen Messmikrofone verschiedener Größen, den Einfluss von Schutzgittern verschiedener Hersteller und verschiedene MEMS-Mikrofone. Vorgestellt werden die wichtigsten Ergebnisse der Arbeit.
9:40	Veränderung der Mikrofonempfindlichkeit vorpolarisierter Kondensatormessmikrofone unter Langzeiteinwirkung erhöhter Umgebungstemperaturen André Gerlach, Marko Liebler, Gerhard M. Sessler [Abstract] Kondensatormikrofone sind auf Grund ihrer sehr guten elektro-akustischen Eigenschaften der anerkannte Stand der Technik in der Luftschallmesstechnik. Sie benötigen als elektrostatische Wandler eine Polarisationsspannung. Zwei Ausführungsformen sind möglich: eine externe Spannungsversorgung oder ein intern angebrachtes vorpolarisiertes Elektret. Das Elektret soll eine dauerhafte elektrostatische Polarisierung gewährleisten. In den letzten Jahren haben Elektretmikrofone durch den geringeren Hardwareaufwand eine große Beliebtheit bei Anwendern erzielt. Aus der Literatur ist generell bekannt, dass polarisierte Elektretmaterialien unter dem Einfluss erhöhter Temperatur ihre Polarisation verringern bzw. verlieren können. Darüber hinaus kommt es unter thermischem Einfluss zu mechanischen Relaxationsvorgängen der Mikrofonmembran. Der Einfluss dauerhaft erhöhter Umgebungstemperaturen auf die Mikrofonempfindlichkeit soll hier näher untersucht werden. Eingangs werden Arbeiten aus der Literatur zur thermischen Stabilität der Polarisation kurz zusammengefasst. Insbesondere wird eine Angabe aus einem Brüel & Kjaer Technical Review zur Beschleunigung der Entladung unter Temperatureinfluss ausgewertet. Kommerziell verfügbare Elektret-Messmikrofone von drei verschiedenen Herstellern mit insgesamt vier Typbezeichnungen wurden über einen Zeitraum von mehr als einem bzw. drei Jahren einer isothermen dauerhaften Temperaturbelastung von 87∘C bzw. 95∘C ausgesetzt. Die Veränderung der Mikrofonempfindlichkeit wurde in regelmäßigen Abständen ermittelt. Während am Anfang die Empfindlichkeit der verschiedenen Mikrofontypen unterschiedlich schnell abfällt, werden nach drei Jahren vergleichbare Mikrofonempfindlichkeiten erreicht.
10:20	Von der Messung zur Ergebnis - Reproduzierbare Wissenschaft anhand von Mikrofonarray-Datenverarbeitung Simon Jekosch, Ennes Sarradj, Gert Herold [Abstract] Die Reproduzierbarkeit von Forschungsergebnissen ist ein zentrales Element der Wissenschaft. Wichtig hierfür ist nicht nur die exakte Protokollierung der jeweiligen Messkonfiguration. Die Ergebnisse hängen ebenso von der Wahl der Auswertealgorithmen und deren Parametern ab. Eine genaue Beschreibung der benutzten Algorithmen ist daher von hoher Wichtigkeit. Am Beispiel einer Datenauswertung mit dem freien Softwarepaket Acoular werden Probleme und Lösungsvorschläge vorgestellt, um die Reproduzierbarkeit einer Messdatenauswertung zu gewährleisten. Acoular liefert hierfür einheitliche Auswertungsabläufe und Algorithmen für Datenauswertung von Mikrofonarrayverfahren. Diese Algorithmen sind objektorientiert aufgebaut und ermöglichen eine Erweiterung der Methoden mit minimalem Aufwand. Die Struktur des Programms erlaubt einfaches skriptbasiertes Auswerten von Messdaten. Der Beitrag zeigt Möglichkeiten auf, wie Open Source Software gestaltet werden kann, damit die Nutzbarkeit und Nachvollziehbarkeit für Wissenschaftliches Arbeiten möglich ist.
10:40	Vergleich verschiedener Mikrofonarray-Verfahren anhand synthetischer Daten Ennes Sarradj, Gert Herold, Thomas Geyer [Abstract] Für den Einsatz von Mikrofonarrays zur Charakterisierung von Schallquellen stehen eine Vielzahl unterschiedlicher Methoden zur Verfügung. Es ist hinlänglich bekannt, dass verschiedene Methoden unter Umständen zu unterschiedlichen Ergebnissen führen. Um dieses näher zu untersuchen, wurde durch eine vom American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA) unterstützte Initiative ein Benchmark basierend auf geeigneten Testfällen durchgeführt. Im Beitrag wird über Ergebnisse berichtet, die anhand von zwei Testfällen mit synthetisch erzeugten Daten gewonnen wurden. Dabei wurden insgesamt sieben verschiedene Methoden untersucht und die Resultate von fünf Arbeitsgruppen aus Australien, Deutschland, den Niederlanden und den USA verglichen. Wie erwartet, zeigen sich deutliche Unterschiede zwischen den Methoden. Überraschenderweise gibt es teilweise auch deutliche Unterschiede zwischen den Implementierungen ein und derselben Methode durch verschiedene Arbeitsgruppen.
11:00	Mikrofonarrays im Windkanal unter Berücksichtigung des schallharten Bodens Dirk Döbler, Marie Pelz [Abstract] In Fahrzeugen spielt die Geräuschkulisse im Innenraum als Qualitätskriterium eine immer größere Rolle. Durch stärkere Motorisierungen werden höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten erreicht, so dass der Anteil der Windgeräusche am Innengeräusch zunimmt. Bei Elektrofahrzeugen wird sich dieser Effekt durch den weitgehenden Wegfall der Antriebsgeräusche noch verstärken. Deshalb finden im Windkanal neben den aerodynamischen Optimierungen zunehmend auch Messungen mit großen Mikrofonarrays statt, um aus den kartierten Windaußengeräuschen auf akustische Transferpfade in den Innenraum zu schließen. Hier gibt es bei der Arraygeometrie zur Vermessung der Fahrzeugseiten zwei Ansätze: Gestaltung als Freifeldarray ohne Berücksichtigung des schallharten Bodens oder als Spiegelarray unter Ausnutzen einer angenommenen Totalreflexion. Im Beitrag werden beide Varianten mit verschiedenen Arraygeometrien vorgestellt und in Simulationen miteinander verglichen. Unter Hinzunahme realer Messungen aus dem Windkanal wird eine Abschätzung der Vor-und Nachteile beider Verfahren vorgenommen und die Frage diskutiert, in welchen Bereichen sich eine Verbesserung der Kartierungsergebnisse durch Ausnutzen der Reflexion erzielen lässt.
14:20	Charakterisierung tieffrequenter Schallquellen - Eine neue Interpretation der Schallleistung Volker Wittstock [Abstract] Die Schallleistung wird allgemein als richtungs-, entfernungs- und umgebungsunabhängige Kenngröße betrachtet. Diese Betrachtungsweise stößt jedoch in Räumen bei Quellen mit Einzeltönen und bei tiefen Frequenzen an ihre Grenzen. In diesen Fällen hängt die Schallleistung auch von der Umgebung und von der genauen Lage der Quelle im Raum ab. Dieser Effekt wird anhand von Monte-Carlo-Simulationen qualitativ und quantitativ untersucht, und es wird vorgeschlagen, als kennzeichnende Größe diejenige Schallleistung zu verwenden, die eine Quelle in ein freies Schallfeld abstrahlen würde. Die sich daraus ergebenden Konsequenzen für die Metrologie der Schallleistung und daraus abgeleiteter Kenngrößen, wie etwa dem Schalldämmmaß werden diskutiert.
14:40	Theoretical considerations on the sound power substitution method Spyros Brezas, Martin Schmelzer, Volker Wittstock [Abstract] The acoustic emission of sound sources is characterised today by the sound power. In practice, the assumption of independent sound power from the outer sound field, is frequency limited for sufficiently broad frequency bands. To extend the validity of the current measurement procedures, the characterization of a sound source based on its free-field sound power is proposed. The basic tool for this proposal is the establishment of traceability for the free-field sound power. The implementation of the traceability chain includes the substitution method. By this approach the measured and really existing field quantities, could be referred to the field quantities that would exist in case of free field conditions. The contribution discusses a theoretical study focusing on the factors that influence the substitution method according to numerical calculations for sound pressure and sound intensity. Reflecting planes have been considered and the mirror source approach has been implemented for both plane and spherical waves. The effects imposed by the translation of the source under investigation and by the reflecting plane impedance has also been studied. The influence of the measurement surface has also been investigated along with that imposed by the numerical settings, which dictate the computational power needed.
15:00	Schallfeldbasierte Dämpfungsmessung Anke Burkhardt, Andre Juhrig, Mario Wolf, Lukas Timmermann, Elfgard Kühnicke [Abstract] Frequenzabhängige Dämpfung ist in der Ultraschallprüfung und medizinischen Diagnostik ein wichtiger akustischer Parameter. Er bestimmt zum einen die maximal mögliche Frequenz, mit der ein Material oder ein Organ durchschallt werden kann, und stellt zum anderen eine mögliche Messgröße dar, die z.B. zur Bestimmung der Viskosität genutzt werden kann. Konventionell wird der frequenzabhängige Dämpfungskoeffizient aus der Amplitudenabnahme in Abhängigkeit der Entfernung zwischen Sender und Empfänger bzw. Schallkopf und Reflektor bestimmt. Da das empfangene Signal jedoch stark von der Position des Reflektors bzw. Empfängers im Schallfeld abhängt, stellen die so bestimmten Dämpfungskoeffizienten keine Materialparameter dar, sondern hängen extrem von der Messanordnung ab. Zur Auswertung von Dämpfungsmessungen wird in diesem Beitrag das Schallfeld mit Hilfe von harmonischen GRENNschen Funktionen, die eine e-Funktion mit einem Dämpfungskoeffizienten enthalten, berechnet. Diese Rechnungen liefern sowohl das Schallfeld als auch reflektierte Signale in Abhängigkeit der Lage des Reflektors bzw. Empfängers im Sendeschallfeld sowie in Abhängigkeit des Dämpfungskoeffizienten. Mithilfe solcher Rechnungen lassen sich Dämpfungskoeffizienten, die von der Messanordnung und dem verwendeten Schallkopf unabhängig sind, ermitteln und Intensitätsverluste durch Reflexion/Transmission und Dämpfung trennen. Neben einer schallfeldbasierten Auswertung der konventionellen Reflektormessung werden Messprinzipien, die die Echosignale von Streuteilchen nutzen, vorgestellt.
15:40	Zur Messung des Strömungswiderstands mit dem Luftwechselstromverfahren Martin Schmelzer, Volker Wittstock [Abstract] Das Luftwechselstromverfahren zur Messung des Strömungswiderstands soll bei der aktuellen Überarbeitung der DIN EN 29053 erhalten bleiben. Dafür sollen die Grundlagen, Eigenschaften und Grenzen des Verfahrens weiter herausgearbeitet werden. Der Vortrag zeigt verschiedene Modelle und ihre Lösungen, stellt einen Neubau mit variabler Anregefrequenz vor und diskutiert verschiedene Fragestellungen hinsichtlich der Adiabasie und der Abhängigkeit des Strömungswiderstands von z.B. der Strömungsgeschwindigkeit.
16:00	[Abstract] Fahrzeugmotoren erreichen Temperaturen am Motorblock im Bereich von 80∘C und höher. Die zuverlässige Messung des Körperschalls am heißen Motor ist dabei von essentieller Bedeutung - z.B. für Transferpfadanalysen oder der akustischen Schadensfrüherkennung. Körperschallsensoren werden meist mit Wachs, Magnetadaptern, Klebern oder Verschraubungen an den Prüflingen befestigt. Zuverlässige Messungen in höheren Frequenzbereichen ohne mechanische Eingriffe in die Messstruktur sind jedoch nur durch Kleben realisierbar. Viele Klebstoffe zeigen ein temperaturabhängiges Verhalten. Messtechnisch als sehr kritische einzustufen ist eine Veränderung des viskoelastischen Stoffverhaltens ohne vollständigen Verlust der Klebekraft. Dabei kommt es zu einer (teilweise reversiblen) Veränderung des komplexen Schubmoduls des Klebstoffes in einem temperatur- und lastabhängigen Prozess. Die Folge ist ein nichtlineares mechanisches Übertragungsverhalten des Klebstoffes bei hohen Temperaturen mit entsprechenden Auswirkungen auf das gemessene Signal. Oft kehrt der Klebstoff nach Erkalten der Struktur sogar zu seinem linearelastischen Verhalten zurück, sodass scheinbar kein Grund zur Anzweiflung der Messdaten vorliegt. In der Analyse der Sensorsignale wird die Signalveränderung aufgrund der nichtlinear reagierenden Klebeverbindung dann als Veränderung des Körperschalls fehlinterpretiert. Dieser Beitrag zeigt das Temperaturverhalten von gebräuchlichen Ankopplungsmethoden für Beschleunigungssensoren und dessen Auswirkung auf das Messsignal. Es werden die auftretenden Signalveränderungen diskutiert und mögliche Befestigungsvarianten für unterschiedliche Temperaturbereiche aufgezeigt.
16:20	On the uncertainty of dynamic stiffness measurements Daniel Urbán, Peter Zatko, Bert Roozen, Herbert Müllner, Christ Glorieux [Abstract] In order to assess the influence of ETICS (external thermal composite insulation composite system) on the sound insulation of walls, it is important to know the dynamic stiffness of the involved resilient material. In this work, the apparent dynamic stiffness (s’t) of a selection of often used thermal insulation materials was characterized. Results are presented of an interlaboratory measurement test performed in accordance to the standard EN 29052-1. Significant differences were found between different laboratories and different measurement techniques. Also an extensive series of 74 samples was systematically characterized by two schemes that made use of shaker and hammer excitation, respectively. From these results an analysis was made concerning the reasons underlying the found measurement uncertainties.

Sitzungsleitung:

M.R. Schädler, CvO Universität Oldenburg, Cluster of Excellence 'Hearing4all' A. Warzybok, CvO Universität Oldenburg, Cluster of Excellence 'Hearing4all' U. Baumann, Audiologische Akustik, Universitätsklinikum Frankfurt am Main T. Rader, Audiologische Akustik, Universitätsmedizin Mainz

11:20	Automatic classification of audiological expert knowledge summarized by common audiological functional parameters (CAFPAs) Jens Schröder, Mareike Buhl, Marc René Schädler, Birger Kollmeier [Abstract] In clinics, the reliability of audiological diagnostics depends on the expertise of the examining ENT specialists. Particularly less experienced physicians would benefit from a data-driven assistance system. Thus, we developed an automatic classification system that uses audiological data for supporting indication and rehabilitation finding. The data in this study were simulated from experts’ knowledge, collected by a survey. Experts designated the range of patients’ responses for predefined audiological measurements for 14 diagnostic cases and treatments. Furthermore, the experts were asked to define values for the common audiological functional parameters (CAFPAs) for these cases. CAFPAs serve as generalization, i.e., data reduction, of audiological measurements characterizing the hearing capabilities of patients, i.e., thresholds in quiet, supra-thresholds, binaural hearing, neural and cognitive components and the socio-economic status. To generate individual patient data from these expert data, the indicated ranges were treated as independent probability distributions of the measurements. Hence it was possible to simulate patient data by randomly drawing data points from these distributions. The data from either pure measurements or the CAFPAs were fed to machine learning algorithms for classification of audiological indications and rehabilitations. The results are compared and show that CAFPAs comprise a suitable reduction of data without information loss.
11:22	Transferfunktionen im Gehörgang in Abhängigkeit verschiedener Quellen Steffen Vogl, Matthias Blau [Abstract] In zukünftigen Hörsystemen ist der Einsatz von Mikrofonen, die in der Otoplastik verbaut sind, denkbar. Damit könnte z.B. der Schalldruck am Trommelfell geschätzt werden. In der vorliegenden Studie wurden dazu Übertragungsfunktionen zwischen einem Gehörgangsmikrofon und einem Sondenschlauchmikrofon am Trommelfell bei neun Probanden gemessen. Das prototypische Hörsystem bestand aus einem Rohrstück (d=4,5mm, l=14mm) mit zwei eingebauten Hörgeräte-Receivern und einem Mikrofon am medialen Ende des Rohrs. Eingesetzt in eine Otoplastik ähnelt das System einer ”offenen” Hörgeräteversorgung. Untersucht wurde der Unterschied zwischen den Schalldruck-Übertragungsfunktionen (Trommelfell re Gehörgang) bei Anregung mit verschiedenen Quellen, die sich teilweise im Gehörgang und teilweise im externen Schallfeld befanden. Dabei zeigte sich für die Quellen im Gehörgang bis 10kHz eine max. Differenz von ca. +-5 dB und eine leichte Systematik für alle Probanden. Bei externen Quellen (Lautsprecher von vorn und von 90∘ ipsilateral) ist der Unterschied für Frequenzen < 4 kHz kleiner +- 3 dB, für höhere Frequenzen kann er jedoch bis +- 20 dB erreichen. Zusätzlich ist hierbei keinerlei Systematik zu erkennen. Der Unterschied zwischen externen Quellen und Quellen im Gehörgang erreicht ab ca. 1,5 kHz +- 10 dB und ist leicht systematisch. Implikationen für das Erreichen einer akustisch transparenten, richtungstreuen Darbietung mit Hörsystemen werden diskutiert.
11:24	Binaural listening effort in noise and reverberation Jan Rennies, Gerald Kidd [Abstract] Listening effort is defined as the effort associated with recognizing speech. Several recent studies have shown that listening effort can be a more meaningful quantity than speech intelligibility, which is classically measured as percentage of correctly understood words or speech reception thresholds. The reason is that speech intelligibility often approaches ceiling performance already in very unfavorable conditions, e.g., at negative SNRs. However, such conditions are not representative for everyday listening conditions and hence the ecological validity of measuring speech intelligibility is limited. In contrast, listening effort can be measured across a wide range of SNRs and other detrimental factors. Despite this advantage, relatively few studies have addressed listening effort in realistic listening conditions. In particular, binaural effects in listening effort have not been systematically investigated. The goal of this study is to measure listening effort in normal-hearing listeners in conditions with systematically varying binaural unmasking, involving one or more interferers and different degrees of reverberation. Listening effort is assessed by means of categorical listening effort scaling, and experimental data are compared to predictions of a binaural listening effort model derived from a binaural speech intelligibility model.
11:26	Einfluss der Position des Elektroden-Arrays eines Cochlea-Implantats auf die Potentialverteilung in der Cochlea Friederike Schäfer, Jörg Encke, Werner Hemmert, Siwei Bai [Abstract] Ein Cochlea Implantat (CI) ist eine elektrische Neuroprothese, die eine Schallwahrnehmung für Menschen mit schwerwiegendem Hörverlust bis hin zu völliger Taubheit ermöglicht. Um die Entwicklung von CIs zu unterstützen, werden in der Forschung dreidimensionale Computermodellierung des Innenohres eingesetzt. Aus hochaufgelösten Mikro-Computertomographie-Aufnahmen des Felsenbeins wurde ein Modell eines implantierten Innenohres erstellt. Mit diesem Modell wurden Simulationen durchgeführt, um die elektrische Potentialverteilung während der Stimulation eines Elektrodenkontaktes zu berechnen. Die Simulation wurde mit acht Elektroden-Array-Konfigurationen durchgeführt. Anhand der Ergebnisse wurde der Einfluss der Elektroden-Array-Position auf die Potentialverteilung sowie auf die neuronale Antwort untersucht. Untersucht wurde das Potential an der Spitze der Nervenfasern da dieses eine Vorhersage der durch die Stimulation erregten Neuronenpopulation ermöglicht. Die Ergebnisse zeigten, dass das elektrische Potential sowohl entlang des Elektroden-Arrays als auch entlang der Spitze der Nervenfasern langsamer in die apikale Richtung abfällt als in die basale Richtung. Des Weiteren wurde gezeigt, dass eine mediale Elektroden-Array-Konfiguration in einem schmaleren Maximum resultiert als eine laterale Konfiguration, was auf eine lokale Stimulation einer Nervenpopulation hindeutet.
11:28	The Role of Dietary Intake of Certain Nutrients on the Prevention of Hearing Loss Laís Smeha, William D'Andrea Fonseca [Abstract] Considering growing cities and portable audio devices, increasingly people have deviations in the threshold of hearing. Thus, hearing loss is a point of concern in modern society, being one of the most common causes of disability. Furthermore, it may cause social isolation, dependence, cognitive impairment among several other undesired effects that certainly limits the quality of life of individuals. The prevalent origin of hearing loss is sensorineural, caused by irreversible loss of hearing cells (hair cells in the organ of Corti and/or spiral ganglion neurons). Sensorineural hearing loss has a multifactorial etiology including genetic and environmental factors such as exposure to high levels of noise, pathologies, ototoxic substances, nutritional deficiencies and aging. Some recent studies have been shown a correlation between hearing loss and certain nutrients (such as folic acid and omega-3 fatty acids). This work focuses on the nutritional aspects detected in hearing loss studied thus far, and suggests that an adequate diet on specific nutrients may increase prevention of hearing loss.
11:30	Assessment of individual head-related transfer function and undirected head movements of normal listeners in a moving speech-in-noise task using virtual acoustics Rhoddy Viveros Munoz, Zhao Ellen Peng, Janina Fels [Abstract] Spatial release from masking (SRM) is the improvement in speech intelligibility of the target when a distractor noise is spatially separated. Two factors improve accuracy in sound localization during testing: (a) listener head movement and (b) use of individual head-related transfer functions (HRTFs). Little is yet known about their roles in SRM tasks when conducted in the acoustic virtual environment (VAE). In the present study, individual HRTF and undirected head movements are assessed in a SRM task. A speech-in-noise test is performed with normal-hearing adults using binaural reproduction. Listeners are asked to identify target digit-triplets always positioned in front at 0∘azimuth, under the presence of a stationary or moving distractor noise. The SRM is calculated, by subtracting the speech reception threshold (SRT) measured when the target and distractor are spatially separated from the SRT measured for collocated target-distractor. The distractor is in several spatial configurations: (1) stationary at 0∘ azimuth, (2) stationary at 90∘, and (3) moving away to the target from 0∘to 90∘. The three spatial configurations are assessed in four test conditions from 2 binaural reproduction methods (dynamic vs. static; with or without free head movement) X 2 HRFT sets (individually measured vs. dummy-head HRTFs).
11:32	Kriterien von Cochlea-Implantat-Nutzern zur Beurteilung der Ortstonhöhe Manuela Huber, Werner Hemmert, Florian Völk, Sonja Karg [Abstract] In der Literatur finden sich Hinweise, dass Nutzer von Cochlea-Implantaten (CIs) bei der Beurteilung der Tonhöhe mehrere Kriterien verwenden. Um diesen Sachverhalt genauer zu adressieren, führten in dieser Studie dreizehn CI-Nutzer zunächst mit vorherigem Lautheitsabgleich ein Tonhöhen-Ranking im Paarvergleich durch (Quantifizierung der Elektroden-Unterscheidbarkeit mittels kumulativem d’-Wert). Die Ergebnisse deuten an, dass die Vergleichsreihenfolge (basal/apikal oder apikal/basal) dabei eine Rolle spielt. Basierend auf den Ergebnissen wurden individuell zwei schwer diskriminierbare Elektroden ausgewählt (d’<0.75), um zur Unterscheidung verwendete Kriterien abzufragen. Die offene Frage, ob sich die beiden Wahrnehmungen unterscheiden, bejahten alle CI-Nutzer, aber nur fünf gaben dabei hoch/tief als Unterscheidungskriterium an. Das nachfolgend erhobene semantische Differential legt nahe, dass sich die Wahrnehmungen insbesondere hinsichtlich dreier Gegensatzpaare unterschieden (außer bei einer Person, die nur laut/leise unterscheiden konnte). Dies waren, in mit der gefundenen Relevanz absteigender Reihenfolge: voll/dünn, hell/dunkel und hoch/tief. Zwei weitere Gegensatzpaare schienen teilweise relevant: piepsig/brummend und stumpf/scharf. Dies lässt vermuten, dass CI-Nutzer keine einheitliche Vorstellung von Tonhöhe haben und unterschiedliche, teils mehrere Kriterien für die Aufgabe ”Beurteilung der Tonhöhe” nutzen.
11:34	An almost commodity hardware based mobile prototype of a hearing aid featuring the openMHA.org algorithm research software platform Max Bodenstein, Florian Denk, Birger Kollmeier, Marc René Schädler [Abstract] Access to internals of hearing aids is restricted for users, students, and researchers. This is due to limitations of the hardware (e.g., energy, size, and availability), due to liability issues of granting control to a medical device, and due to financial interests (protected IP). The recent publication of a free research platform for hearing aid algorithms, the open Master Hearing Aid (MHA), enables mobile research devices to which the before mentioned restrictions do not apply. A prototype of a hearing aid was build based on commodity hardware (including a Raspberry Pi 3 SOC, a low-latency stereo sound card, and in-ear headphones with integrated binaural microphones) and the openMHA. The whole setup fits in a belt bag, weighs less than 500g, operates several hours without charging, and is configurable via WIFI. Latencies of less than 10ms could be achieved running openMHA on Raspbian Linux. An SD-card image with a pre-configured software environment is provided. The affordable and flexible hardware allows establishing an infrastructure that enables the rapid implementation and unrestricted distribution of new algorithms for testing under field conditions. It has the potential to substantially grow the community of hearing technology developers and testers, and to increase the pace of development.

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M.R. Schädler, CvO Universität Oldenburg, Cluster of Excellence 'Hearing4all' A. Warzybok, CvO Universität Oldenburg, Cluster of Excellence 'Hearing4all'

9:00	Do models hear the noise? Supra-threshold components of hearing loss in speech recognition models David Hülsmeier, Mareike Buhl, Nina Wardenga, Anna Warzybok, Marc René Schädler, Birger Kollmeier [Abstract] Hearing-impaired listeners show decreased speech recognition performance, and particularly complain about communication difficulties. Recently, the effect of impaired hearing on speech recognition thresholds (SRTs) was examined with the German matrix test in a stationary noise for 315 ears. Two domains of assumed linear relationship between SRTs and the pure-tone average (PTA) were identified; listening in noise, and (effectively) listening in quiet. Here, the individual SRTs were predicted based on the audiogram with the framework for auditory discrimination experiments (FADE) and the speech intelligibility index (SII). Overall, the predictions with FADE were more accurate than with the SII, with root-mean-square errors (RMSE) of 5.6dB and 6.8dB, respectively. The RMSE with the SII was highest for steep hearing losses (RMSE=22.6dB), where FADE performed better (RMSE=6.7dB). In the listening-in-noise domain, FADE underestimates the linear relationship of SRTs and PTAs, while the SII overestimates them. While FADE assumes no supra-threshold deficits, the SII evidently assumes even a larger amount than the empirical data imply. These results suggest that supra-threshold deficits should be considered separately from the hearing threshold and on the average explain only a fraction of the effect of impaired hearing on SRTs. Individually, however, supra-threshold deficits appear to play an important role.
9:20	The relation between acoustic-phonetic properties and speech intelligibility in noise across languages and talkers Sabine Hochmuth, Birger Kollmeier, Barbara Shinn-Cunningham [Abstract] This study explored the role of acoustic-phonetic properties on talker- and language-specific differences in the intelligibility of speech in noise. Matrix sentence speech was recorded by bilingual talkers of German/Spanish, Spanish/English and English/German, as well as by monolingual talkers of each language. We analyzed how acoustic-phonetic speech features varied across languages, looking both at inter-individual (across talker) as well as intra-individual (within talker) variability. We then measured intelligibility of the matrix sentence speech in speech-shaped noise for normal-hearing, native listeners in each language. Matrix speech has the advantage of being similar in intelligibility across languages, as it uses the same size, closed stimulus set and has the same semantic and syntactic information in all languages. Various acoustic-phonetic parameters, previously identified as affecting speech intelligibility (including speaking rate, vowel space area, and energy in the mid-frequency region), were determined for each individual talker, in each language. In general, variation in speech intelligibility across talkers within the same language was greater than the variation within the same talker across languages. Acoustic-phonetic properties corresponding to speech intelligibility seem to be equal across languages.
9:40	Von robuster automatischer Spracherkennung zu robuster menschlicher Spracherkennung: Grundlagen für die Hörgeräte von morgen? Marc René Schädler, Lena Haverkamp, Anna Warzybok [Abstract] Die Lebensqualität Schwerhörender ist beeinträchtigt, wenn die natürliche Teilhabe am sozialen und kulturellen Leben durch Kommunikationsprobleme erschwert wird. Hörgeräte versprechen Betroffenen eine Verbesserung der Situation, können dieses Versprechen allerdings in akustisch schwierigen Bedingungen nicht immer einlösen. Es kann der Sprachverständlichkeit im Störgeräusch abträglich sein, dass Sprachsignalanteile und andere Signalanteile gleichermaßen komprimiert werden um die relevanten Pegel auf den verringerten Dynamikbereich Schwerhörender abzubilden. Aus Experimenten mit robusten automatischen Spracherkennern geht deutlich hervor welche Signalanteile für eine gute Erkennungsrate im Störgeräusch unverzichtbar sind. Es ist möglich diese Signalanteile unter einer Dynamikkompression weitgehend zu erhalten. Ein solcher Kompressionsalgorithmus wurde entworfen und in einem mobilen Hörgeräteprototypen implementiert. Das ”Framework for Auditory Discrimination Experiments” (FADE) ist ein Modell der menschlichen Spracherkennung das auf der Technologie robuster automatischer Spracherkenner basiert und sagt eine Verbesserung der Sprachverständlichkeit gegenüber traditioneller Dynamikkompression vorher. Die Auswirkung verschiedener Dynamikkompressionsalgorithmen auf die Sprachverständlichkeitschwellen Normalhörender wurden mit dem Matixsatztest im stationären und fluktuierenden Störgeräusch gemessen, in der Annahme, dass die Schwellen für Schwerhörende nicht besser sein werden. Die Pilotergebnisse zeigen, dass die Signalverarbeitung robuster automatische Spracherkenner als Modell des menschlichen Sprachverstehens wertvolle Hinweise auf die für Sprachverständlichkeit relevanten Strukturen in Sprachsigalen geben kann, und dies in robusten Hörhilfen Anwendung finden sollte.
10:20	Speech reception thresholds of children and adults with hearing loss, ADHD and CAPD in a virtual acoustic environment Florian Pausch, Janina Fels [Abstract] Speech perception and understanding is an essential precondition for successful everyday verbal communication and facilitates social integration. For people suffering either from hearing loss, attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), or central auditory processing disorder (CAPD), listening to a conversational partner in presence of distracting talkers might be substantially more difficult compared to normal hearing people, especially under adverse room acoustics. Nowadays, such challenging situations can be effectively simulated through virtual acoustic environments including plausible room acoustic simulations with virtual sound sources representing target and distracting talkers. In this study, a recently developed hybrid binaural reproduction system, extended for hearing aid users by integrating simulated hearing aid signals, has been applied to assess speech perception performance in eight different experimental conditions. These conditions consisted of varying the location of two distractors with respect to a target talker while either sharing the same or a different voice than the target talker to adaptively measure speech reception thresholds under two different reverberation conditions. Experimental results of adults and children both diagnosed with hearing loss and respective normal hearing controls, as well as children with ADHD and CAPD, respectively, are compared in a between-group analysis.
10:40	Quantitative Measurement of Signal-to-Noise Ratio with the Percentile Analysis according to IEC 60118-15 Hendrik Husstedt, Markus Kuttner [Abstract] One way to analyze the effect of a noise reduction in hearing aids is measuring the improvement of signal-to-noise ratio after signal processing. However, at the output of the hearing aid, speech and noise are mixed together so that special methods are necessary to determine the SNR, e.g. the method of Hagerman and Olofsson. Another possibility is using the percentile analysis according to IEC 60118-15. This analysis has already been used as qualitative evaluation of the SNR. However, a quantitative interpretation of the results has not been shown yet. Therefore, in this work, it is investigated how the percentile analysis can be used to determine the SNR at the output of hearing aids. To this end, the results of the percentile analysis for a superposition of the International Speech Test Signal (ISTS) and International Female Noise (IFnoise) are investigated. These results show that a linear relation between the percentile analysis and the SNR can be found. Next, this relation is used to determine the SNR of data recorded at the output of a hearing aid. Finally, the same data is analyzed with the method of Hagerman and Olofsson and both results are compared to each other.
11:00	Hörgeräte-basierte Parkinson-Sprachanalyse Finn Spitz, Christin Baasch, Gerhard Schmidt, Ulrich Heute, Adelheid Nebel, Günther Deuschl [Abstract] Von der Parkinson-Krankheit, eine der häufigsten Erkrankungen des zentralen Nervensystems, sind alleine in Deutschland ca. 300.000 Menschen betroffen. Durch Medikation und Therapien können die motorischen Symptome behandelt werden. Gegen die oftmals auftretenden Sprachstörungen, wie eine monotone, nuschelnde Stimme, leises Sprechen und verstärkte Atemgeräusche, hilft jedoch nur eine logopädische Therapie. Um diese zu unterstützen und die Sprachqualität der Patienten in Echtzeit im Alltag messen zu können, wird die Möglichkeit untersucht, eine Sprachqualitätsschätzung mithilfe eines Hörgerätes durchzuführen. Die zugehörige Signalverarbeitung wird parallel, zusätzlich zu den im Hörgerät verwendeten Algorithmen, implementiert. Als Ergebnis wird eine Wertung errechnet, aus der erkennbar ist, ob der Sprachpegel ausreichend hoch und die Sprache verständlich ist. Dazu wird die nach Ramig modifizierte NTID-Skala verwendet. Zur korrekten Ausführung der Sprachanalyse, wird das System durch eine Eigenspracherkennung gesteuert, sowie Umgebungsgeräusche reduziert. In der Sprachqualitätsschätzung werden verschiedene Merkmale aus dem Spektrum des Signals berechnet, u.a. MFCCs. Eine neue Qualitätswertung wird in einem festgelegten Zeitintervall bestimmt. Während diesem werden alle in Echtzeit extrahierten Merkmale gesammelt und mithilfe eines Klassifikators einer NTID-Stufe zugeordnet. Zusätzlich wird mit den gesammelten MFCCs ein Codebuch erstellt bzw. angepasst, aus welchem zusätzliche Merkmale für den Klassifikator berechnet werden. Dieser kann aus mehreren GMMs oder einem neuronalen Netz bestehen.

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U. Baumann, Audiologische Akustik, Universitätsklinikum Frankfurt am Main T. Rader, Audiologische Akustik, Universitätsmedizin Mainz

14:20	30 Jahre Cochlea-Implantat: Einsatz von psychoakustischen Methoden zur Untersuchung und Verbesserung der Hörleistungen Uwe Baumann [Abstract] Gegen Mitte/Ende der 1980er Jahre begann der klinische Einsatz des transkutanen Mehrkanal Cochlea–Implantats. Anfangs konnten nur wenige universitäre klinische Zentren die CI-Versorgung inklusive Nachsorge anbieten. Inzwischen bieten in Deutschland 120 Einrichtungen Versorgungen mit Hörimplantaten an. Schätzungen zufolge sind in Deutschland 40.000 Patienten mit einem CI versorgt worden. Während in den Anfängen nur völlig ertaubte Patienten einseitig versorgt wurden, ist heute auch bei Restgehör (besonders im Tieftonbereich) die Versorgung möglich, wenn eine Versorgung mit Hörgeräten kein ausreichendes Ergebnis zeigt. Ebenso konnte bei beidohriger Indikation die bilaterale Versorgung etabliert werden, wie auch seit 2006 die Versorgung einseitig ertaubter Patienten etabliert wurde. Im Beitrag werden die Entwicklung des CI Programms am Beispiel der HNO-Universitätsklinik Frankfurt dargestellt und der Einsatz und die Ergebnisse von psychoakustischen Methoden zur Einstellung der Hörimplantate sowie zur Untersuchung spezieller Hörleistungen (Frequenz-Diskrimination, komplexe Störgeräusche, Richtungshören) beschrieben.
14:40	Ein Verfahren zur präzisen Bestimmung der elektrischen Hörschwelle bei Cochlea-Implantat-Patienten (precT) Tobias Rader, Philipp Doms, Tobias Weißgerber, Uwe Baumann [Abstract] Bei der Anpassung von Cochlea-Implantaten (CI) ist eine möglichst genaue Bestimmung der Hörschwelle (threshold, T-Wert) für elektrische Reize erforderlich. Vielfach ist eine präzise Festlegung des T-Werts aufgrund unsicherer Angaben der CI-Nutzer nicht möglich. Die im Beitrag vorgestellte T-Wert-Bestimmung (precT) beruht auf einem ”forced-choise” Verfahren mit zwei Intervallen und drei Antwortalternativen. In den beiden Darbietungsintervallen werden zwei Signale mit unterschiedlicher Amplitude präsentiert. Der CI-Nutzer kann je nach Intensität der beiden Reize entweder zwei, eine, oder keine Hörwahrnehmung angeben. Die Differenz des Pegels der beiden Reize und der gesamte Strompegel werden stufenweise adaptiv angepasst, um eine genaue Bestimmung des T-Wertes zu erreichen. Es wurden bei 20 CI-Nutzern drei verschiedene Einstellungen des T-Wertes (gewohntes Programm, precT, PrecT-10CL) geprüft und mehrere Sprachtestverfahren bei unterschiedlichen Präsentationspegeln durchgeführt. Zusätzlich wurde die individuelle Lautheitsfunktion bei verschiedenen Prüffrequenzen mit der Methode der Lautheitsskalierung bestimmt. Die mit dem precT-Verfahren bestimmten T-Werte lagen im Mittel 9CL über der bisher vom CI-Nutzer benutzten Einstellung. Das Sprachverstehen in Ruhe stieg im Vergleich zur bisher benutzten Einstellung um 23%, im Störgeräusch verbesserte sich die Sprachverständnisschwelle von -0.8 auf -1.8dB SNR.
15:00	A Finite Element Approach to Evaluate the Validity of Real-Ear Measurements as an Auditory Reference in Occluded Human Ears Felix Gassenmeyer, Hendrik Husstedt, Manfred Kaltenbacher [Abstract] For audiological applications, real-ear measurements of the sound pressure at a single point in front of the eardrum are often used as reference, e.g. for hearing aid fitting. After sound is guided through the ear canal, acoustic energy is transduced to mechanical movement in the middle ear via the tympanic membrane. Due to the movement of the eardrum, the sound field in its direct vicinity might be strongly inhomogeneous. Additionally, standing wave patterns due to reflections at both ends of the canal occur. Hence, a well-known consequence is that the positioning of the microphone may have a significant impact on the measurement result. In addition, the characteristic of the sound field depends on the setup, e.g. with and without hearing aid. Thus, the dependency between the sound pressure at the reference point and the movement of the tympanic membrane can be different. In this work, this effect is analyzed with a simplified 3D finite element model. Therefore, requirements on an acoustical reference point are defined, and boundary conditions for closed hearing aid fitting are introduced. By analyzing the relation between sound pressure at varying reference points and mechanical displacement of the eardrum, the validity of single reference points is rated.
15:40	Impedance Measurements of the Human Basilar Membrane Stefan Raufer, Hideko Heidi Nakajima [Abstract] The cochlea is a mechanical frequency analyzer, owing its characteristics to the impedance of the basilar membrane (BM). In humans, the acoustic impedance of the BM has never been measured and the stiffness (or elasticity) of the human BM has not been revised since von Bekesy’s experiments. We measured intracochlear pressures in scala vestibuli and velocities of the BM 1.2 mm from the base of the cochlea. By taking the ratio of the pressure and velocity measurements, the specific acoustic impedance (Z) is calculated. At low frequencies, where the BM impedance is stiffness-dominated, the stiffness is extracted by multiplying the imaginary part of Z by the angular frequency. Our results show that the specific acoustic impedance of the BM is decreasing by 6 dB per octave at frequencies between 100 - 10,000 Hz, with a phase close to -90 degrees. The real part of the impedance is positive and slightly increasing at low frequencies. The imaginary part is negative and dominating Z at low frequencies. The specific acoustic stiffness at the measurement location amounts to 0.85 GPa/m ±0.3 GPa/m, which is about one order of magnitude higher than von Bekesy’s estimates of the static stiffness.
16:00	Cochlea Traveling Waves parametrically amplified by Outer Hair Cells Frank Böhnke, Christian Scheunemann, Maximilian Sigloch [Abstract] Die Cochlea ist der wichtigste Teil des Hörsystems da sie den Schall, zunächst durch Luft geführt, über Knochen und Lymphe auf das Corti-Organ mit seinen sensorischen Transduktoren (innere und äußere Haarzellen) leitet. Diese wandeln das mechanische Signal in Aktions-potentiale auf den Hörnervenfasern, die im Gehirn zum Höreindruck verarbeitet werden. Der Beitrag stellt zunächst die Schallausbreitung in luft- und wassergefüllten Kanälen mit starren Wänden unter Berücksichtigung der viskosen Grenzschichtdämpfung dar. Daraufhin wird ein Kastenmodell der humanen Cochlea mit den flüssigkeitsgefüllten Kanälen (Scala vestibuli und Scala tympani), getrennt durch eine trapezförmige orthotrope elastische Wand (Basilarmembran), betrachtet und mit der Methode der Finiten Elemente ausgewertet. Die berechneten Wanderwellen entsprechen bei geeigneter Wahl einer Vielzahl von Parametern den wenigen Messungen an menschlichen Felsenbeinpräparaten. In Vorbereitung auf ein nichtlineares Modell der Schallwellenausbreitung in der Cochlea, in dem die Nichtlinearität durch die nichtlineare Steife (N/m) äußerer Haarzellen berücksichtigt ist, wird die parametrische Verstärkung durch zeitabhängige schnelle Modulation der Steife implementiert. Es wird ein Ausblick auf die parametrische Wanderwellenverstärkung gegeben, um Erklärungen für die hohe Empfindlichkeit des Hörorgans und den Entstehungsmechanismus von otoakustischen Emissionen zu geben.
16:20	10 Jahre Tinnitusprojekt - Praxis an der TH Ingolstadt Josef Pöppel [Abstract] Das mittlerweile recht umfassende Tinnitusprojekt mit grob 1000 Probanden startete zufällig 2006, als eine Besucherin der anechoischen Kabine für Funk- und Schallmessungen zurückmeldete: ”Ihr Tinnitus ist weg”. Nach weiteren positiven Rückmeldungen zum Tinnitus, ging es 2008 mit ersten HNO-Ärzten los, zu erkunden, wie vielen geholfen werden kann - rein passiv, durch bloßen Aufenthalt. Die Erfolgsrate liegt bei 10%/30% bei einem global/als Brummton wahrgenommenen Tinnitus. Jedoch, es gab erstaunlicherweise viele positive Rückmeldungen in ganz anderen Themengebieten, wie Arthrose, Asthma, Allergien bis hin zu ”Schübe beruhigen” / ”wieder laufen seit 8 Jahren nach 9 Monaten Rollstuhl” - ohne Medikamente bei Multipler Sklerose/MS, unbekannte, bis zu 15 Jahren währende Autoimmunthemen, die nach wenigen Aufenthalten über Jahre hinweg stabil ruhig sind - auch ein Schwerpunkt des Tinnitusprojekts. Faszinierend sind simultane Verbesserungen in mehreren Themen an Probanden in einer Sitzung: beispielsweise Asthma und Arthrose oder chronische Schmerzen und Hautthemen. Offenbar breite Wirkungen auf das Hör-, Gehirn/Nerven-, Immun-, Hormon-, Verdauungssystem lassen günstigere Kabinen bundesweit entstehen - seit 8 Jahren erste bei MS-Betroffenen, bei Heilpraktikern, Umweltärzten sowie in Wellness-bereichen. An der THI gibt es Sonntags-/Mittagsöffnungen für Bedienstete/Studenten/Externe... - 1000 Schüler waren auch schon drin.
16:40	Sonifikation als innovativer Therapieansatz in der neurologischen Rehabilitation Martin Knauer, Dominik Fuchs, Petra Friedrich [Abstract] Folgen eines Schlaganfalls sind häufig Störungen der Motorik und des Gleichgewichts bzw. der posturalen Kontrolle. Hier ist es für die Betroffenen wichtig, frühestmöglich die eingeschränkte Balance durch Gleichgewichtsübungen in der Rehabilitation zu trainieren. In dem Kooperationsprojekt BalThaSAR haben wir ein spezielles Training unter Verwendung eines zertifizierten medizinischen Rehabilitationsgerätes entwickelt. Inhalte des Trainings sind eine Zielfindungsübung, ein akustisches Memory und eine musikalische Improvisationsübung, jeweils gesteuert durch Schwerpunktverlagerung. Dem Patienten wird dabei je nach Trainingsfortschritt und Schwierigkeitsgrad visuelles und/oder auditives Feedback gegeben. Die aktuellen Positionsdaten des Körperschwerpunktes werden durch einen Bluetooth-Sensor gemessen und in Echtzeit weiter verarbeitet. Da es bisher noch kein universell anwendbares Framework zur Bestimmung optimaler Sonifikationsparameter gibt, wurde in zwei Testreihen mit insgesamt 30 Probanden die Effektivität verschiedener Modelle untersucht. Akustische Parameter waren unter anderem Tonhöhe, Tonfarbe und Rhythmik. Das resultierende Training wurde anschließend in einer Akzeptanzstudie mit 4 Patienten über mehrere Sessions klinisch erfolgreich getestet. Künftige Schwerpunkte dieser Arbeit sind die, 1.) Anpassung des Audiosignals an die Hörschwelle der Nutzer um die Wirkung des akustischen Feedbacks zu optimieren, 2.) binaurale Filterung um einzelne Klänge räumlich zu trennen, 3.) dynamische Anpassung der Schwierigkeit an die Leistung des Trainierenden um die Motivation und damit den langfristigen Trainingserfolg zusätzlich zu steigern.

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S. Goossens, Institut für Rundfunktechnik GmbH

16:40	Verständlichkeit von Fernsehton bei unterschiedlichen Abhörpegeln und veränderbarem Sprache-Hintergrund-Verhältnis Theresa Liebl, Christian Hartmann [Abstract] Auf der DAGA 2017 wurde eine Untersuchung zur Sprachverständlichkeit des Tonkanalformats 3.0 im Fernsehen vorgestellt. Darin konnte unter anderem gezeigt werden, dass bei einer 3.0-Audiomischung eine manuelle Steuerung des Center-Kanal-Pegels genutzt wird, um die Sprachverständlichkeit von TV-Inhalten zu verbessern. Bei den Ergebnissen zeigte sich schon, dass die Abhörlautstärke, bei der der Versuch durchgeführt wurde, einen Einfluss auf den gewählten Center-Kanal-Pegel hat. Um diese Tendenz zu bestätigen, wurde ein weiterer Hörversuch mit drei unterschiedlichen Abhörpegeln von 50, 60 und 70 dB(A) durchgeführt. Bei diesen drei festen Schalldruckpegeln am Abhörort sollte auf einer Soundbar und einem 3.0-Wiedergabesystem der Pegel des Center-Kanals einer 3.0-Mischung so eingestellt werden, dass eine angenehme Mischung mit guter Sprachverständlichkeit erreicht wird. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen, dass die verschiedenen Abhörpegel einen deutlichen Einfluss auf das gewählte Mischungsverhältnis zwischen dem Center und den Stereo-Kanälen haben, wenn eine gute Verständlichkeit erreicht werden soll. Die Ergebnisse zeigen die Wichtigkeit eines separaten Sprachkanals in TV-Produktionen. Eine praktische Umsetzung ist aktuell im Rundfunk allerdings schwierig, da ein reiner Sprachkanal meist nicht vorliegt und auch nicht einfach mitübertagen werden kann. Gelöst werden könnte dieses Problem langfristig durch eine objektbasierte Audioproduktion und Übertragung.
17:00	Audio quality evaluation of soundbars using the multiple stimulus ideal profile method Theresa Liebl, Sebastian Wakan, Oliver Curdt [Abstract] Soundbars erfreuen sich seit einigen Jahren im Home-Entertainment-Bereich steigender Beliebtheit. Diese kompakten Wiedergabegeräte, die mehrere Lautsprecher in einem Gehäuse vereinen, werden häufig damit beworben, dem Konsumenten echten Surround-Sound bieten zu können. Dabei stellt sich die Frage, inwiefern Soundbars die Wiedergabe des Fernsehtons im Vergleich zu herkömmlichen TV-Geräten verbessern und ob sie eine brauchbare Alternative zu diskreten Mehrkanalton-Wiedergabesystemen darstellen. Um diese Fragestellung zu untersuchen, wird die ”Multiple Stimulus Ideal Profile Method” (MS-IPM) genutzt. Mit dieser neuen subjektiven Versuchsmethodik können mehrere Wiedergabesysteme direkt miteinander verglichen werden, auch wenn keine explizite Referenz vorhanden ist. Evaluiert werden die Systeme in Bezug auf ihre subjektive Gesamtqualität und im Vorfeld festgelegte Attribute. Zusätzlich gibt der Proband für jedes Attribut den idealen Wert an. So kann untersucht werden welche Anforderungen der Konsument an die Eigenschaften der Wiedergabesysteme stellt und inwiefern die Wiedergabesysteme diese erfüllen. In mehreren Hörversuchen wurde mithilfe der MS-IPM die Wiedergabequalität von acht Soundbars, einem TV-Gerät und einem diskreten Mehrkanalsystem anhand von typischem 5.1- und Stereo-Content verglichen. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse über Soundbars und die neue Versuchsmethodik werden in der Untersuchung anschaulich erläutert.
17:20	Audio Signal Conditioning Circuits for Arduino Platforms William D'Andrea Fonseca, Artur Zorzo Leão, Paulo Henrique Mareze, Eric Brandao [Abstract] Arduino is an open source platform that combines the use of microcontrollers with a user-friendly interface. With these boards, it is possible to read all kinds of sensors and manage different kinds of actuators based on readings and codes previously programmed by the user. For audio transducers, like microphones and loudspeakers, some adjustment circuits are necessary. The signal provided by the mic has small in amplitude to be sampled by the microcontroller. Therefore, a preamplifier circuit must be designed. In a similar way, a loudspeaker may not be attached directly to the controller’s output without a driver circuit. The primary goal of this paper is to demonstrate and analyze signal conditioning circuits for audio transducers designed to work with Arduino platforms. Furthermore, analyses of different boards are carried out to determine which ones are suitable for recording and signal processing.
17:40	Optimale Verstärkertopologie für B- und D-Klasse-Audioleistungsverstärker Drazenko Sukalo [Abstract] Moderne Audioleistungsverstärker zeichnen sich durch eine hohe Linearität und eine hohe Effizienz auch unterhalb der maximalen Ausgangsleistung. Effizienzsteigernde Schaltungskonzepte wie Current-Dumping- und AD-Klasse-Verstärker (bekannt als schaltunterstützter linearer Verstärker) vereinigen die gegensätzlichen Designansprüche und gehören zum Stand der Technik im Audiobereich. Die beiden Topologien enthalten einen A-Klasse-Leistungsverstärker, der als eine Referenzverstärkung möglichst ohne Verzerrungen agiert, dafür aber die Effizienz herabsetzt. Im Beitrag werden im Unterschied dazu die Wege aufgezeigt, den A-Klasse-Leistungsverstärker womöglich durch einen reinen B-Klasse-Verstärker zu ersetzen, wobei z. B. die klassischen Kleinsignal-Operationsverstärker eingesetzt werden. Jedoch dem Wunsch, die Effizienz und das Verzerrungsbild in einem bedingungslos stabilen Leistungsverstärker noch einmal zu verbessern, kommt nun im Vordergrund das Problem in die Quere, nämlich entsprechende Handhabung des Einflusses des OV-Phasenbeitrags in Bezug auf die Stabilität des Verstärkers. Die Theorie wird durch eine konkrete Schaltung eines Klasse-B-Verstärkers verifiziert, denn der B-Klasse-Betrieb stellt einen idealen Arbeitspunkt für einen linearen Verstärker dar, und zwar im Hinblick auf einen guten Kompromiss zwischen Effizienz, Verstärkung und Linearität. Der neue Verstärker wird mithilfe des Simulators PSpice untersucht und eine Prädiktion der Verzerrungen anhand von Ergebnissen der Simulation vorgestellt.
18:00	Tonsignalgewinnung für Höranlagen: Kleinbühnen Hannes Seidler [Abstract] Höranlagen dienen nicht nur schwerhörigen Menschen zur drahtlosen Übertragung des Sprachsignals in die Hörtechnik sondern auch bei mehrsprachigen Veranstaltungen der Übersetzung und Übertragung in die gewünschte Sprache. Eine Verbesserung des Nutz-Störsignal-Abstandes ist dabei das Ziel, um ein leichteres Sprachverstehen zu ermöglichen. Unabhängig vom verwendeten Anlagensystem muss das Nutzsignal störarm erfasst werden. Das ist bei einem Vortrag mit Rednermikrofon oder einer Musical-Aufführung mit ausreichend Headset-Mikrofonen keine schwierige, eher eine aufwändige Angelegenheit. Aber dort, wo kein mundnahes Mikrofon verwendet wird oder verwendet werden kann, entstehen die Probleme. Spätestens bei gleichem Nutz-Störsignal-Verhältnis wie im Raumschallfeld am Empfangsort hat sich der Einsatz einer Höranlage erübrigt. Für kleine Theaterbühnen möchte man gern einfache, übersichtliche Lösungen. Mehrmikrofonanordnungen sind jedoch technisch aufwändig, störanfällig und liefern bei ständig offenen Mikrofonen ein erhebliches Störsignal. Daher wird versucht, Kompaktmikrofone mit Richtwirkung so zu positionieren, dass der gesamte Bühnenbereich erfasst wird ohne übertriebene Laufgeräusche. Im Betrag werden realisierte Projekte zur Mikrofonierung dargestellt und mit Klangbeispielen erlebbar gemacht.

Organisation:

S. Weinzierl, TU Berlin, FG Audiokommunikation J. Peissig, Leibniz Universität Hannover, Institut für Kommunikationstechnik

14:20	Personalized Auditory Reality Karlheinz Brandenburg, Estefania Cano Ceron, Florian Klein, Thomas Köllmer, Hanna Lukashevich, Annika Neidhardt, Johannes Nowak, Ulrike Sloma, Stephan Werner [Abstract] In this work, we introduce Personalized Auditory Realities, a new research field that investigates methods for manipulation of acoustic surroundings. Within such an auditory reality, users would be able to freely modify their acoustic scene by enhancing relevant sounds, suppressing irrelevant ones, or adding new ones. The perceived acoustic environment will follow the paradigm of augmented realities where real sounds are combined with added sound sources. While previous research in the fields of video and audio analysis has addressed similar topics, no method or system exists today that allows the realization of perceptually convincing Personalized Auditory Realities. To achieve this ambitious goal, we combine and extend interdisciplinary research involving acoustics, digital signal processing, and data sciences (machine learning), all in close relation with auditory perception and quality. To achieve high-quality integration of these technologies, the ideal system requires methods to: 1) decompose real-world acoustic scenes, 2) represent audio scenes as audio objects that can be manipulated, and 3) recompose scenes with added audio objects. Our research tackles both headphone-based and loudspeaker- based reproduction of sound. In this work, we initially describe the state-of-the-art, system requirements, and first results of a system for headphone auralization.
14:40	Investigations on the Impact of Listener Movement on the Perception of Source Directivity in Virtual Acoustic Environments Ulrike Sloma, Annika Neidhardt [Abstract] An authentic and plausible simulation of virtual acoustic environments requires, among many other aspects, a thorough understanding of how a listener perceives the directivity of a sound source. State-of-the-art VR applications allow the user to explore a virtual scenario while walking around freely. We assume that the translation of the listener in the scene contributes to the understanding of the scene and the source directivity. The aim of the research is to examine this impact of listener translations to the perception more closely. In this contribution, we present a new test method to evaluate the perception using listener translation in virtual acoustic environments. The experiment was conducted with binaural real-time auralisation for tracked listener movements. As test conditions a free-field scenario and a simulated room were chosen. The derived results show, that the test method is suitable to determine the assumed perceptual influences.
15:00	Untersuchung zum Einfluss des direkten Schallanteils auf die Richtung von Hörereignissen in Wiedergabeszenarios mit projizierten Schallquellen Tom Wühle, Maria Mareen Maravich, Sebastian Merchel, M. Ercan Altinsoy [Abstract] Die richtungsbezogene Wiedergabe ist ein wichtiger Bestandteil der Implementierung akustischer Szenen. Eine Realisierungsmöglichkeit ist hier die Projektion von Schallquellen. Das Prinzip der Schallquellenprojektion basiert auf der gezielten Abstrahlung von fokussiertem Schall auf reflektierende Flächen mit Hilfe stark richtender Schallquellen. Das Ziel ist hierbei die Verschiebung der wahrgenommenen Richtung des Hörereignisses weg von der Richtung der realen Quelle hin zur Richtung der entstehenden projizierten Quelle. Durch die begrenzte Fokussierungsleistung realer Schallquellen, wie z.B. Lautsprecherarrays, wird die Wahrnehmung des Nutzers jedoch nicht nur von Schall aus Richtung der projizierten Quelle, sondern auch von Schall direkt aus Richtung der realen Quelle beeinflusst. Vorangegangene Studien haben gezeigt, dass dieser direkte Schallanteil neben der Hörereignisrichtung verschiedene weitere Wahrnehmungsmerkmale der Hörereignisse verändern kann. Dabei erscheint der Effekt der Schallquellenprojektion gegen ein bestimmtes Ausmaß bereits wahrnehmbarer Änderungen robust. Es können z.B. Änderungen in Raumeindruck, Klangfarbe oder der Ausdehnung der Hörereignisse auftreten. Darüber hinaus können sich die Hörereignisse in bestimmten Fällen in Teile auftrennen, die sich in verschiedenen Richtungen befinden. Die vorliegende Studie untersucht den Einfluss der spektralen Zusammensetzung des direkten Schallanteils auf die Richtung der resultierenden Hörereignisse bei der Schallquellenprojektion. Dabei wird insbesondere das Phänomen der Hörereignisauftrennung berücksichtigt.
15:20	Database of individual HRTFs measured at the eardrum and multiple hearing device microphone locations Florian Denk, Stephan Ernst, Jan Heeren, Stephan D. Ewert, Birger Kollmeier [Abstract] Sound transmission effects through the external ear, which are described by the head-related transfer function (HRTF), are individual to each ear and relate closely to sound localization and timbre perception. How well this information is preserved in the microphone signal of a hearing device depends heavily on its style and the exact microphone position in the individual ear. Therefore, knowledge about transfer functions to the device’s microphone and their quality is highly relevant for the design and evaluation of hearing aids and consumer products like hear-through headsets. We present measurements of individual HRTFs recorded at the eardrum and the microphones of a comprehensive set of hearing device styles including a total of 14 recording locations. The data was obtained from 16 individual subjects and 3 dummy heads for 91 sound incidence directions, including 48 in the horizontal plane. In addition, corresponding headphone transfer functions were measured for all microphone locations where this was possible. Variations of the head position after changing earpieces as a particular source of error were limited to less than 0.5∘ by utilizing a head tracker system with graphical feedback, and individually measured microphone and loudspeaker responses were spectrally deconvolved. The database will be publicly available.
16:00	Datenstrukturen und Methoden zur Darstellung räumlicher akustischer Simulationen Johann-Markus Batke [Abstract] Räumliche akustische Simulationen lassen sich gut in numerischen Umgebungen wie Matlab/Octave, Scilab oder NumPy darstellen. Entsprechend existiert eine Vielzahl von Simulationsumgebungen und Toolboxen für etwa Raumakustik- oder Schallfeldsyntheseaufgaben, die sehr speziell auf das adressierte Problem zugeschnitten sind. Der Unterschied der hier vorgestellten Simulationsumgebung zu vielen der existierenden Lösungen besteht in einem möglichst generischen Schnittstellenentwurf. Dieser Schnittstellenentwurf orientiert sich an der mathematischen Formulierung der akustischen Probleme und soll gleichzeitig auch eine einfache Visualisierung des Problems zulassen. Beispielsweise wird der Druck eines Schallfelds abhängig vom Ort berechnet. Übergibt man der Routine zur Druckberechnung ein Objekt mit den Orts-Koordinaten einer Fläche, lässt sich unter Verwendung des gleichen Objekts auch eine Visualisierung der Druckverhältnisse einfach umsetzen. Durch Objektorientierung wird eine Implementierung erreicht, die die Umsetzung der akustischen Probleme durch geeignete Datentypen umsetzt, deren Bearbeitung mit bekannten aus Matlab/Octave bereits bekannten Befehlen und Sprachkonstrukten ermöglicht. Allen räumlichen akustischen Problemen gemeinsam, dass sie im Anschauungsraum R3 darstellbar sind. Dieser Beitrag hat daher das Ziel, neben der vorgestellten Simulationsumgebung prinzipiell geeignete Entwurfsmuster für räumliche akustische Programmier-Aufgaben herauszuarbeiten, die eine Interoperabilität verschiedener Simulationsumgebungen ermöglichen können.
16:20	5G-Enabled Augmented Audience Services for Live Events Robert Hupke, Marcel Nophut, Stephan Preihs, Jürgen Peissig [Abstract] PMSE-xG is a research project studying 4G+/5G technologies and their usage in wireless equipment for ”Programme Making and Special Events” (PMSE) applications. The PMSE-xG project has the vision of delivering important advancements in the creative industry ecosystem, focusing on audio and video applications as well as potential new audience services. This paper presents these services and proposes different use cases of innovative audio applications for listeners at live events that were developed within the project. Using an augmented reality audio headset that is able to provide both environmental sounds and supplemental audio content, the applications and services are aiming at improving or enhancing the listening experience without losing the auditory spaciousness of a live event. With the possibility of blending additional content into the existing sound experience of every single listener, the services provide individualized live content to audiences at concerts, sport or voice-based events. This is enabled by the low-latency transmission of future 4G+/5G technologies. In this paper the opportunities, challenges and requirements of different use cases are discussed and a prototype of an audience service is introduced in order to prove the concept and its benefits.
16:40	Real-Time Estimation of Propagation Delays for Temporal Alignment of Audio Signals in Augmented Reality Applications Marcel Nophut, Robert Hupke, Stephan Preihs, Jürgen Peissig [Abstract] In augmented reality audio applications a superposition of environmental sounds and supplementary audio content is used to create auditory enhancements for the listener in a broad range of use cases. In some use cases environmental sounds and supplementary content may be highly correlated, for example in audience services at live events, where a live playback through PA speakers is enhanced by augmented reality audio content, e.g. to create an individualized live mix. Without temporal alignment of those signals a superposition causes comb filtering effects or confusing echoes. This contribution proposes an efficient method that is able to robustly detect a temporal offset of correlated audio signals. It is based on a recursive cross-correlation estimation and a peak detection algorithm. The method focuses on indoor music and speech events with their typically occurring problems like room reflections, crosstalk, tonal components and a large number of correlation lags. The obtained temporal offset is used to delay the supplementary audio content in order to achieve a temporal alignment of the signals.

Sitzungsleitung:

K. Eggenschwiler, Empa, Abt. Akustik / Lärmminderung O. Wolff, Geberit International AG

14:00	Untersuchungen zur Bestimmung der dynamischen Steifigkeit elastischer Dämmstoffe Heinrich Bietz, Volker Wittstock [Abstract] Die dynamische Steifigkeit elastischer Dämmstoffe ist in der Bauakustik ein wichtiger Materialparameter, der zum Beispiel bekannt sein muss, um die Resonanzfrequenz eines schwimmenden Estrichs rechnerisch zu bestimmen. Das Messverfahren zur Bestimmung der dynamischen Steifigkeit von Estrichunterlagen ist in DIN EN 29052 1 beschrieben. Hier wird eine Probe des Dämmstoffes mit einer definierten Masse beaufschlagt, und die dynamische Steifigkeit wird aus der Resonanzfrequenz dieses Feder-Masse-Systems bestimmt. Hinsichtlich der messtechnischen Durchführung (Anregung des Messaufbaus, Anordnung der Messaufnehmer und Auswertung der Resonanzkurve) lässt die Messnorm jedoch viele Fragestellungen offen. Auch wirft die in der Norm beschriebene Korrektur mittels des Strömungswiderstandes durchaus Fragen auf. Vor dem Hintergrund eines Forschungsprojektes zur Untersuchung von bauphysikalischen Eigenschaften nachwachsender Rohstoffe wurden in der PTB Untersuchungen zu diesen Fragestellungen durchgeführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen auch Dämmstoffe untersucht werden, die in Wärmedämm-Verbundsystemen eingesetzt werden (sollen), was mit einer deutlich geringeren statischen Vorlast einhergeht. Da die dynamische Steifigkeit von Dämmmaterialien erfahrungsgemäß von der statischen Vorlast abhängt, wurden Alternativen zum genormten Messaufbau betrachtet, die eine realistische Bestimmung der dynamischen Steifigkeit bei geringer Flächenlast ermöglichen.
14:20	Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen in der Bauteilprüfung und in Prognosen Simon Mecking, Mathias Kohrmann, Andreas Rabold [Abstract] Um die Anwendungsmöglichkeiten im Bauwesen für Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen zu fördern, wurde von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. ein Projekt initiiert, das für diese Dämmstoffe die unterschiedlichen Anforderungen aufzeigt und Planungs- und Nachweismöglichkeiten zur Verfügung stellt. Im Bereich des Schallschutzes werden hierzu Bauteilkataloge für diese Dämmstoffe erweitert, Prüfverfahren für die Materialeigenschaften der Dämmstoffe festgelegt und Berechnungsmodelle weiterentwickelt. Zur Erweiterung der Bauteilkataloge wurden im Rahmen von Studienarbeiten an der Hochschule Rosenheim vorhandene Bauteilsammlungen analysiert und die Lücken aufgezeigt. Diese werden innerhalb des Projektes durch Bauteilprüfungen geschlossen. Parallel hierzu werden anhand von Simulationsmodellen die Luft- und Trittschallübertragungen der Bauteile prognostiziert, um den Einfluss der unterschiedlichen Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen im Vergleich zu konventionellen Dämmstoffen zu untersuchen. Bei den Simulationsmodellen kommen sowohl numerische als auch statistische Methoden zum Einsatz. Die Eingangsdaten für die Simulation werden durch Messungen der Übertragungseigenschaften der Dämmstoffe an der PTB Braunschweig ermittelt. Anhand der Validierung der Simulationsergebnisse gegenüber Bauteilmessungen kann überprüft werden, inwiefern die konventionellen Messgrößen (Strömungswiderstand, dynamische Steifigkeit, Absorptionsgrad und Rohdichte) für die Materialbeschreibung ausreichend sind. Im Vortrag wird der bauakustische Schwerpunkt des Projektes und die ergänzenden Bauteilprüfungen sowie erste Ergebnisse der Simulationen auf Basis der Finiten Elemente Methode und der statistischen Energieanalyse vorgestellt.
14:40	Akustische Untersuchung der Wand- und Deckenanschlüsse von Trennvorhängen für Mehrfeld-Sporthallen Agostino Troll, Moritz Späh, Xiaoru Zhou, Philip Leistner [Abstract] In Mehrfeld-Sporthallen dienen Trennvorhänge u. a. auch dem Schallschutz zwischen den einzelnen Feldern innerhalb der Halle. Durch diese akustische Trennung sollen sich die Nutzer eines Hallenfeldes auch dann noch angemessen verständigen können, wenn z. B. im benachbarten Hallenfeld laute Geräusche auftreten. Zugleich wird der wechselseitigen Verstärkung der Lärmbelastung (LOMBARD Effekt) bei mehreren anwesenden Nutzergruppen vorgebeugt. Auf Grund der leichten Membranen, aus denen die Trennvorhänge bestehen, kann die Schallschutzwirkung nicht allzu hoch sein. Die DIN 18032 fordert für Trennvorhänge ein bewertetes Schalldämm-Maß von mindestens 22 dB im Prüflabor. Dies entspricht dem Schallschutz-Potential üblicher Trennvorhänge. Zudem fordert die Norm eine geeignete Ausbildung der Wand- und Deckenanschlüsse, sodass im betriebsfertigen heruntergefahrenen Zustand des Trennvorhangs die Schalldämmung mindestens 18 dB betragen muss. In der Praxis sind Fugen jedoch unvermeidlich und werden nur selten akustisch optimiert. Diese Fugen mindern das Schalldämm-Maß erheblich. Im Rahmen eines vom BBSR geförderten Forschungsvorhabens zur Akustik in Sporthallen wurde am Fraunhofer-Institut für Bauphysik das Potenzial der schalltechnischen Optimierung von Wand- und Deckenanschlüssen von Trennvorhängen untersucht. Es werden Ergebnisse aus experimentellen, analytischen und numerischen Untersuchungen dargestellt und diskutiert.
15:00	Flankenschalldämmung von Holzständer-Außenwänden zum Einsatz in hybriden Stahlbetonhochbauwerken Joachim Hessinger, Stefan Bacher [Abstract] In Deutschland werden Wohngebäude aber auch Verwaltungs- und Schulgebäude in letzter Zeit verstärkt auch in einer Hybridbauweise erstellt, bei der die Gebäudehülle von Skelettbauten in Stahlbetonbauweise mit Außenwänden in Holzständerbauweise ausgeführt werden. Zum Nachweis des Schallschutzes von Trennwänden und Trenndecken wird dann auch die Flankenschalldämmung dieser Holzständerwände benötigt. Im Zusammenhang mit dem Forschungsprojekt ”Fassadenelemente für Hybridbauweisen” der TU München (gefördert durch die Stiftung Bayerisches Baugewerbe) wurden im ift Labor Bauakustik auch Messungen der Flankenschalldämmung von Holz- Außenwänden zum Einsatz in solchen Gebäuden durchgeführt. Im Rahmen dieser Präsentation sollen Ergebnisse dieser Untersuchungen vorgestellt werden. Für die Untersuchungen wurden repräsentative Anschlusssituationen der Außenwandkonstruktionen an massive Trennwände und Trenndecken untersucht. An verschiedenen Stoßstellensituationen wurde die Flankenschalldämmung in horizontaler und vertikaler Richtung mit und ohne Zusatzmaßnahmen an den Wänden gemessen. Je nach Ausbildung der Stoßstelle und Übertragungsrichtung lagen die bewerteten Norm-Flankenpegeldifferenzen bei den optimierten Konstellationen in einem Bereich von Dn,f,w von 67 dB bis zu 71 dB.
15:20	Luft- und Trittschalldämmung einer schweren Holzrippendecke Peter Lieblang [Abstract] Zurzeit wird der Markt für Holzdeckenkonstruktionen von zwei Bauweisen dominiert, nämlich den klassischen Holzbalkendecken und den Brettstapeldecken. Für beide Bauweisen gilt, dass eine Verbesserung des Trittschallschutzes auf Werte, die bei Reihen- und Doppelhäusern gefordert werden, zusätzliche Beschwerungen mit Beton-Gehwegplatten und schwimmende Estriche erforderlich macht. Durch diese Strategie wachsen die Dicken der Holzbalkendecken auf 40 cm und mehr an, bei Brettstapeldecken erhöht sich der Holzverbrauch deutlich. Diese systematischen Nachteile sind bei der neuartigen Deckenkonstruktion nicht vorhanden. In einer Machbarkeitsstudie sind verschiedene Varianten der Decke mit flächenbezogener Masse zwischen 250 und 400 kg/m2 untersucht worden. Dabei hat sich gezeigt, dass die neuartige Holzdeckenkonstruktion bei Füllung mit Estrichmörtel oder Beton ähnliche akustische Eigenschaften aufweist, wie Massivdecken gleicher flächenbezogener Masse. Prognosewerte für den bewerteten Norm-Trittschallpegel einer solchen Decke auf Basis des Rechenverfahrens der DIN 4109 (Ausgabe Juli 2016) und Messergebnisse, die an einem ausgeführten Pilotprojekt gewonnen worden sind, werden vorgestellt und miteinander verglichen. Die Konsequenzen für den baupraktischen Einsatz werden diskutiert.
16:40	Vergleich verschiedener Schallmessmethoden bei Bauteiluntersuchungen im tieffrequenten Bereich Polina Pirch, Bernd Nusser [Abstract] Dieser Artikel behandelt die Wiederholbarkeit von verschiedenen Messmethoden zur Bestimmung der Luftschalldämmung von Bauteilen (Standardverfahren, Eckverfahren, Diagonalverfahren, Intensitätsverfahren) unter Laborbedingungen im tieferen Frequenzbereich unter 200 Hz. Als Versuchsaufbau wurde eine leichte doppelschalige Ständerwand in einem Prüfstand mit unterdrückter Flankenübertragung gewählt. Pro Messmethode wurden mehreren Messzyklen durchgeführt. Zur Beurteilung der Messmethoden wurden 3D-Rastermessungen im Sende- und Empfangsraum vorgenommen und daraus ein Referenz-Schalldämm-Maß abgeleitet. Die so gewonnenen Daten wurden mit den Schalldämm-Maßen aus den verschiedenen Messmethoden verglichen. Augenmerk lag dabei auf der Auswertung der statistischen Parameter der Schalldruckpegel bzw. der höchsten Wiederholpräzision der Schalldämm-Maße. Zusätzlich wurden die Mikrofonpositionen der einzelnen Messmethoden mit der Modenverteilung in den Prüfräumen verglichen und daraus u.a. auf die Eignung der Messverfahren zur Laborschallmessung im tieffrequenten Bereich geschlossen.
17:00	Charakterisierung von Klimageräten als Körperschallquellen Isabel Fischer, Jochen Scheck, Berndt Zeitler [Abstract] Zur Prognose der Körperschallübertragung von gebäudetechnischen Anlagen, z.B. nach EN 12354-5, müssen Quellendaten messtechnisch bestimmt werden. Die vollständige Quellencharakterisierung mittels freier Schnelle und Admittanz ermöglicht die Prognose der Körperschalleinleitung in beliebige Empfangsstrukturen unter Berücksichtigung aller Wechselwirkungen zwischen den Kontaktpunkten von Quelle und Empfangsstruktur. Dieses Verfahren wurde für ein wandhängendes Lüftungsgerät und ein bodenstehendes Kombigerät zur Lüftung und Heizung angewendet. Mit den Eingangsdaten aus der Quellencharakterisierung wurde die Körperschalleinleitung in den Empfangsplattenprüfstand prognostiziert und mit der in-situ gemessenen Empfangsplattenleistung nach EN 15657 verglichen. Letztere wird zur Quellencharakterisierung für Prognosen im Massivbau verwendet. Dadurch konnten Vor- und Nachteile beider Verfahren sowie Anwendungsgrenzen identifiziert und praxisgerechte Vereinfachungen zur Quellencharakterisierung und Prognose abgeleitet werden.
17:20	Eco Silence – Entwicklung eines ökologisch optimierten Raum-in-Raum-Systems für den Office-Bereich Christoph Kirch, Sabrina Mix, Jens-Uwe Schulz, Uta Pottgiesser [Abstract] Um das störungsfreie Nebeneinander in offenen Bürostrukturen zu verbessern, können Raum-in-Raum-Systeme eingesetzt werden, die aber selten aktuellen Nachhaltigkeitskriterien in genügen. Das FuE-Projekt entwickelt ein ökologisch optimiertes Raum-in-Raum-System. Der Fokus liegt dabei auf der Substitution üblicher Konstruktions- und Absorptionsmaterialien durch ökologischere Produkte bei vergleichbaren akustischen Eigenschaften und geringem Schichtenaufbau. Gestützt auf Messdaten der Schalldämmwerte aus der Literatur, Produktinformationen und Ökobilanzdaten kommen Produkte zum Einsatz, welche bei vergleichbaren Schalldämmwerten ökologische Vorteile aufweisen. Die Vergleichbarkeit der Daten musste zunächst hergestellt werden. Erste Berechnungen belegen, dass bei den Konstruktionsmaterialien Mineral- und Holzbaustoffe weniger Primärenergie als Gläser verbrauchen; Holzwerkstoffe sind bezüglich des Treibhauspotentials deutlich besser als alle anderen Materialien einzuschätzen, benötigen jedoch den stärksten Plattenaufbau, um vergleichbare Schalldämmwerte zu erreichen. Stahlbleche als schalldämmende Trennelemente stellen eine Alternative zu den üblichen Gläsern (VSG bzw. ESG) dar, da hier bei Rw=30dB, 50% der aufzuwendenden Energien eingespart werden können. Alternative Schallabsorptionsmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen sparen gegenüber dem konventionell eingesetztem PU-Schaum und bei vergleichbare Schallabsorptionswerten ca. 80% der Primärenergie ein. Beim Treibhauspotential werden Einsparungen von über 100% (CO2-Plus Produkt) erreicht. Um den Schichtenaufbau und den konstruktiven Aufwand gering zu halten, werden als Konstruktionsmaterialien der Wand- und Deckenflächen einschalige, biegeweiche Plattenmaterialien untersucht. Hierzu sind weitere Berechnungen, Material- und Bauteilversuche erforderlich.
17:40	Neue Untersuchungen zum Messverfahren zur Simulation haustechnischer Benutzungsgeräusche mit dem Pendelfallhammer gemäss Schweizer Norm SIA 181 “Schallschutz im Hochbau“ Kurt Eggenschwiler, Vincent Sperdin, Stefan Schoenwald [Abstract] Mit der Neufassung der Schweizer Norm SIA 181 ”Schallschutz im Hochbau” im Jahr 2006 wurde ein Messverfahren zur Simulation von Benutzergeräuschen bei Badewannen, Duschwannen, Waschbecken etc. mit einem Pendelfallhammer eingeführt. Trotz den nicht bezweifelten Vorteilen der Messmethode tauchten in den letzten Jahren vermehrt Fragen zu verschiedenen Problemstellungen auf. Die Eigenschaften des Pendelfallhammers sind in der Norm nur unzureichend spezifiziert und es mangelt an einem Verfahren, um diese periodisch zu überprüfen. Das Messverfahren ist zu wenig detailliert beschrieben, so dass sich z.B. je nach Wahl der Anregungspunkte unter Umständen sehr unterschiedliche Resultate ergeben können. Es werden auch keine Angaben zur Messunsicherheit gemacht. Die Norm gibt für verschiedene Anregungssituationen Korrekturpegel zur Berücksichtigung der Unterschiede zwischen dem Pegel der Originalgeräusche und dem mit dem Pendelfallhammer erzeugten. Diese Korrekturwerte werden zum Teil in Frage gestellt. Zudem wird behauptet, dass der durch Schallabstrahlung vom untersuchten Bauteil übertragene Luftschallanteil, je nach baulicher Situation, zu hoch sei und das Messergebnis verfälschen kann. Im Vortrag wird eine Auswahl von Ergebnissen einer Studie vorgestellt, in welcher diesen Fragen nachgegangen wurde.

Sitzungsleitung:

B. Zeitler, Hochschule für Technik Stuttgart

9:00	Schallschutz von Klassenraumtrennwänden Rudolf Liegl, Birgit Gasteiger [Abstract] In früheren Jahren waren Klassenraumtrennwände vergleichsweise einfache Massivbaukonstruktionen mit Schalldämm-Maßen von typischerweise R’w = 47 dB und mehr. Heute müssen diese Trennwände eine Vielzahl weiterer Funktionen übernehmen. Fluchtwege müssen hergestellt werden und Versorgungs- oder Kommunikationseinrichtungen sind zu integrieren. Der Vortrag zeigt die Einflüsse auf die resultierend Schalldämmung. Anhand exemplarischer Beispiele wird die Entwicklung des Schallschutzes seit den 1950er-Jahren dargestellt.
9:20	Verbesserung der Schalldämmung von leichten Ständerwänden bei tiefen Frequenzen Bernd Kaltbeitzel, Lutz Weber, Waldemar Maysenhölder [Abstract] Bei gleichem Wert des bewerteten Schalldämm-Maßes weisen leichte Ständerwände bei tiefen Frequenzen gegenüber Massivwänden konstruktionsbedingt zumeist eine deutlich geringere Schalldämmung auf. Dies erweist sich beim baulichen Schallschutz in der Praxis vielfach als Nachteil. Die derzeit zur Verbesserung der Schalldämmung von Ständerwänden eingesetzten Maßnahmen (mehrfache Beplankung, getrennte Ständer, etc.) entfalten ihre Wirkung vor allem bei mittleren und hohen Frequenzen, wo ohnehin schon eine hohe Schalldämmung vorhanden ist, lösen aber nicht das durch die mehrschalige Bauweise verursachte Grundproblem. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden deshalb unterschiedliche Maßnahmen untersucht, die speziell auf den Bereich tiefer Frequenzen (unterhalb von etwa 200 Hz) abgestimmt waren. Die meisten dieser Maßnahmen erwiesen sich im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen mit gleicher flächenbezogener Masse als verhältnismäßig wenig wirksam. Eine Ausnahme bildete die Beschwerung der Wandschalen durch ein Raster von periodisch angeordneten Zusatzmassen. Hierdurch wurden deutliche Verbesserungen in der tieffrequenten Schalldämmung erreicht, wobei jedoch bei mittleren und hohen Frequenzen erwartungsgemäß keinerlei Wirkung zu verzeichnen war. In dem Beitrag werden die theoretischen Berechnungen vorgestellt und über die Ergebnisse der an den unterschiedlichen Verbesserungsmaßnahmen durchgeführten Untersuchungen berichtet.
9:40	Frequenzabhängiger Einfluss von Geometrie und Lastangriffspunkt von Brettsperrholzelementen auf den Energiefluss über die Stoßstelle Christoph Winter, Paul Müller, Gerhard Müller [Abstract] Für den Einsatz leichter Massivholzkonstruktionen im Geschosswohnungsbau sind die methodischen Grundlagen insbesondere für die Vorhersage der Schallübertragung an Bauteilstößen weiterzuentwickeln. Im tiefen Frequenzbereich ist die Finite Elemente Methode (FEM) für vibroakustische Prognosen geeignet. Für zunehmende Frequenzen nimmt die modale Dichte zu, wodurch die klassische FEM aufgrund der Sensitivität der Ergebnisse an Grenzen stößt und die Anwendung statistischer Methoden erforderlich wird. Im mittleren Frequenzbereich liefert beispielsweise die Statistische Energie Analyse (SEA) robuste Ergebnisse. Dabei ist die klassische SEA auf die Wellentransmission zwischen plattenartigen Strukturen beschränkt. Bei Holz treten bereits bei relativ niedrigen Frequenzen Moden in Dickenrichtung der Platten auf, die mittels Volumenelementen im FE-Modell abgebildet werden können. Nachdem sowohl SEA als auch FEM in ihrer Anwendbarkeit im Frequenzbereich eingeschränkt sind, werden im Rahmen einer hybriden Methode, der Energieflussanalyse, Mittelungsmethoden der SEA bei der Auswertung der FEM eingesetzt. Damit können auf die eingebrachte Leistung normierte Energieflüsse zwischen den einzelnen Bauteilen in Form von Energieeinflusskoeffizienten bestimmt werden. Der Einfluss von Abmessungen und Lastangriffspunkt der einzelnen Bauteile auf den Energiefluss wird in Abhängigkeit des Frequenzbereiches untersucht, der mittels modaler Dichte und modalem Überlappungsfaktor sowie durch erste Resonanzen in Dickenrichtung unterteilt werden kann. Die Ergebnisse basieren auf dem DFG-AIF-Forschungsvorhaben ”Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten”.
10:20	Bayesian Inference Method to Identify Random Parameters Sourav Chandra, Kheirollah Sepahvand, Steffen Marburg [Abstract] The dynamic and static behavior of the fiber reinforced composite is uncertain in nature due to the inherited randomness in elastic moduli, damping parameter, random fiber orientation, etc. Non-sampling based stochastic methods like, generalized Polynomial Chaos (gPC) expansion is used to model this uncertainty much better way due to its computational efficiency. The gPC expansion involve to construct the orthogonal polynomials of standard random variables with deterministic coefficients. To construct the orthogonal polynomial it is needed to be identify the probability distribution of the random variable which can be empirically identified through the Pearson model or previous references. Identification of the prior distribution always not be best fitted with the experimentally observed data. So it is needed to be identified a suitable model class that can be fitted to experimental data better way. The selection of the best model class can be address by the inference based on the Bayes’ Theorem. The success of Bayesian method lies to construct a good the Posterior distribution after taking the less experimental data into account. The aim of this work is to construct an optimal distribution of the random parameters with lesser experimental data through the Bayesian inference.
10:40	Einfluss der Quellimpedanz auf die Trittschalldämmung bei tiefen Frequenzen Berndt Zeitler, Martin Schneider [Abstract] Tieffrequenter Lärm, erzeugt durch Trittschallanregung, gewinnt immer mehr an Bedeutung. Wieviel Körperschallleistung von einer Quelle in ein Bauelement eingeleitet wird, hängt von der Impedanzanpassung der Quelle (z.B. Fuß oder Schuh) und des Empfängers (z.B. Decke) ab. In diesem Beitrag wird rechnerisch untersucht, ob bzw. inwieweit bei tiefen Frequenzen die Impedanz einer Quelle einen Einfluss auf die eingeleitete Körperschallleistung hat. Würde es sich bei den Quellen um Kraftquellen handeln, wäre die eingeleitete Leistung nur von der blockierten Kraft der Quelle abhängig. Messungen im Deckenprüfstand mit genormten Trittschallquellen (Normhammerwerk und Ball) und analytische Simulationen der Quellen auf Decken mit und ohne Estrich werden verglichen. In den meisten Fällen kann dabei gezeigt werden, dass die verwendeten Quellen keinen Unterschied zwischen den Impedanzen der leichten und massiven Decken mit und ohne Estrich sehen, da die Impedanz der Empfänger sehr viel höher sind als die der Quellen.
11:00	Structure-borne Sound Power Characterisation from Single and Multiple Contact Sources at Low Frequencies using Heavyweight Reception Plates Steffi Reinhold, Carl Hopkins, Berndt Zeitler [Abstract] In heavyweight buildings, structure-borne sound from machinery is often problematic at low- and mid- frequencies. A prediction model to predict the sound transmission from machinery to nearby rooms is described in EN 12354-5. As input to this model, the characteristic structure-borne power can be determined using the reception plate method described in EN 15657-1. This paper investigates the influence of single and multiple contact sources using a validated finite element model of a heavyweight reception plate. Comparison of the direct injected power and the reception plate power leads to the lowest differences when the reception plate power is obtained from a regular grid of sampling positions over the whole reception plate using harmonic point forces of randomly distributed single contact sources. A numerical approach is used to assess different sampling strategies in order to minimise the number of measurement positions. The predicted vibrational behaviour of different harmonic point force excitation on the reception plate is compared with measurements on a laboratory reception plate. In practice, building machinery usually consists of more than one contact point. Hence, multiple contact sources such as white goods are taken into account by using different excitation positions on the validated reception plate model.
14:20	Typ- und Einzelprüfung von Hammerwerken in der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt Sylvia Stange-Kölling, Volker Wittstock [Abstract] Aus metrologischer Sicht stellen Trittschallhammerwerke Gebrauchsnormale dar, die eine definierte Anregung horizontaler Bauteile ermöglichen. Zur Sicherstellung einer einheitlichen Bauteilanregung werden eine Vielzahl von Anforderungen an Hammerwerke gestellt. An der PTB werden diese Anforderungen im Rahmen von Typ- oder Einzelprüfungen überprüft. Insbesondere bei den kinematischen Größen Fallgeschwindigkeit und Schlagfolgeintervall spielen Wartungszustand und Verschleiß der Hammerwerke durchaus eine Rolle, während andere Größen, wie z.B. die Masse der Hämmer, als langzeitstabil betrachtet werden können und ein verkürztes Prüfverfahren möglich machen. In diesem Vortrag werden vorliegende Daten bezüglich Langzeitstabilität und Reproduzierbarkeit der Prüfergebnisse verschiedener Hammerwerke ausgewertet. Darüber hinaus ist die Durchführung von Vergleichsmessungen zur Prüfung von Hammerwerken in verschiedenen Institutionen geplant, deren Ergebnisse vorgestellt werden. Schließlich wird die Frage diskutiert, ob der bei der Prüfung verwendete Untergrund die später in der Praxis angetroffenen Untergründe hinreichend repräsentiert.
14:40	Messtechnische Analyse modifizierter Empfangsplattenprüfstände zur Ermittlung der Körperschallleistung haustechnischer Geräte Michael Hoßfeld, Mathias Kohrmann, Andreas R. Mayr, Ulrich Schanda [Abstract] Die Messung des Körperschalls von haustechnischen Anlagen wird in der Neufassung der DIN 15657:2017 beschrieben. Vorangegangene Forschungs- und Entwicklungsprojekte an der Hochschule Rosenheim haben gezeigt, dass für verschiedene haustechnische Anlagen die Abmessungen des Prüfstandes gemäß obiger Norm für Aussagen bei tiefen Frequenzen durchaus größer sein sollten und für Installationen unter bauähnlichen Bedingungen nicht geeignet sind. Aus diesem Grund wird an der Hochschule Rosenheim ein Empfangsplattenprüfstand mit deutlich größeren Abmessungen sowie Öffnungen zur Befestigungen von z.B. einem Rollladenelement erstellt. In diesem Beitrag soll das Konzept dieses Prüfstandes vorgestellt werden. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Ermittlung des Verlustfaktors aus der Körperschallnachhallzeit sowie auf die Ermittlung der charakteristischen Körperschallleistung von Referenzquellen gelegt.
15:00	Installationsgeräusch nach DIN 4109 – Akustische Beitragsanalyse mit Sensor Arrays und Laser Scanning Vibrometrie Milan Redon, Samuel Pasteur, Oliver Wolff [Abstract] Die Norm DIN 4109 regelt unter anderem den maximal zulässigen Installationspegel von Sanitäranlagen innerhalb von Gebäuden. Dabei wird von Komplettinstallationen ausgegangen, die neben der Spüleinrichtung auch die WC Keramik, das Ständerwerk, die Ankopplung an das Bauwerk und das Rohrleitungssystem umfassen. Alle genannten Komponenten tragen potentiell zum Gesamtinstallationspegel bei. Die Komplexität des Geräusches zeigt sich in fehlenden akustischen Modellen der Literatur. So bietet die EN 12354 mit ihren Teilen 1 bis 5 keine Berechnungsmöglichkeit für eine zuverlässige Prognose von Installationsgeräuschpegeln. Internationale Forschungsprojekte zeigen Fortschritte im Bereich massiver Bauweisen, eine Prognose im Leicht- und Holzbau ist noch entfernt von einer praktischen Nutzung. Die vorliegende Studie präsentiert eine neue Technik, mit der Schallpfade des Installationsgeräusches analysiert werden können. Dazu werden experimentell ermittelte Daten aus Messungen von Arrays aus Körperschallsensoren mit der Technik der Laser Scanning Vibrometrie verknüpft. Ergebnis ist eine Darstellung, die den Schallfluss im gesamten Installationssystem zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort mit der ortsaufgelösten Schallabstrahlung der Wände in Beziehung setzt. Da es sich bei den gemessenen Rohdaten um Zeitdaten handelt, ist die Auswertungsart beliebig und bietet darüber hinaus Möglichkeiten der Auralisierung. Animationen verschiedener Installationsvarianten werden vorgeführt.

Organisation:

F. Völk, TU München, Bioanaloge Informationsverarbeitung J. Verhey, Otto-von-Guericke-Univ. Magdeburg, Abt. f. Experim. Audiologie B. Seeber, TU München, Audio-Signalverarbeitung

8:40	Die großen Münchner Drei der Psychoakustik Helmut Fleischer [Abstract] Die Münchner Schule der Psychoakustik nahm ihren Anfang an der Technischen Universität München mit der Gründung des Instituts für Elektroakustik im Jahr 1967. Eberhard Zwicker (Jahrgang 1924), Ernst Terhardt (Jahrgang 1934) und Hugo Fastl (Jahrgang 1944) sind ihre akademischen Lehrer und Wissenschaftler, die mit der Helmholtz-Medaille der DEGA ausgezeichnet wurden. Aus dem subjektiven Blickwinkel eines Schülers dieser Denkschule werden diese drei Professoren vorgestellt und einige Aspekte ihrer Schaffensgebiete und Vorgehensweisen beleuchtet. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit werden sie als Hochschullehrer, Buchautoren, Forscher betrachtet und insbesondere ihre Beziehung zur Musik diskutiert. Aus der Sicht eines Weggefährten werden vor allem die Persönlichkeit und das Werk von Hugo Michael Fastl umrissen und gewürdigt.
9:00	Zwischen Psychoakustik und experimenteller Lärmwirkungsforschung Jürgen Hellbrück [Abstract] Professor Hugo Fastls Interesse geht weit über die reine Psychoakustik hinaus. Unter anderem ist ihm auch der Lärm, unter dem Menschen zunehmend leiden, ein zentrales Anliegen. Er ist sich der Verantwortung des Wissenschaftlers gegenüber den Menschen und der Gesellschaft immer bewusst gewesen. Seit dem Ende der 1970er Jahren, als ich Prof. Fastl zum ersten Mal traf, kreuzten sich unsere Wege ständig, nicht nur in München und Eichstätt, oft auch bei unseren gemeinsamen Freunden, den Professoren Seiichiro Namba und Sonoko Kuwano von der Universität Osaka und natürlich auch bei den Oldenburger Symposien von Prof. August Schick. Zu Beginn war es die Kategorienskalierung der Lautheit, zu der ich das Gespräch mit Professor Fastl suchte, vor allem deswegen, weil sie von Anhängern der neuen Psychophysik ”kategorisch” abgelehnt wurde, da sie im Widerspruch zu Stevensë Power Law stand. Damals lernte ich von Prof. Fastl den (ingenieurwissenschaftlich) unverkrampften Umgang kennen mit (scheinbar) widersprüchlichen wissenschaftlichen Theorien und Methoden. Darüber, und auch über Untersuchungen zum Einfluss des Bedeutungskontextes auf Lautheit und beurteilte Lästigkeit von Alltagsgeräuschen werde ich berichten; ferner auch über Studien zum Einfluss der Schwankungsstärke bei der Störwirkung von Geräuschen auf die Leistung des sprachlichen Kurzzeitgedächtnisses.
9:20	Psychoakustische Prädiktoren für den Irrelevant Sound Effect Armin Kohlrausch, Toros Senan, Sam Jelfs [Abstract] Der Irrelevant Sound Effect (ISE) beschreibt die Beobachtung, dass die Verarbeitung von geordneten Items im Kurzzeitgedächtnis durch bestimmte Hintergrundgeräusche messbar beeinträchtigt wird. Gemessen wird in den Experimenten die Fähigkeit einer Versuchsperson, die willkührliche Reihenfolge von bis zu 9 Ziffern zu erfassen, und nach einer kurzen Pause exakt wiederzugeben. Sprache ist in diesen Experimenten ein besonders störendes Hintergrundsignal, wobei allerdings der semantische Gehalt der Sprache nur einen gringen Einfluss hat, der Effekt tritt ebenso auf bei rückwärts abgespielter Sprache. In einigen Arbeiten, z.B. in einer Kooperation zwischen der Münchener Psychoakustik und der Umgebungspsychologie in Eichstätt, wurde versucht, die Verringerung der Gedächtnisleistung aus Eigenschaften des Störgeräusches abzuleiten, z.B. durch Bestimmung der Fluktuationsstärke. In meinem Vortrag möchte ich über eigene Arbeiten zur Kurzzeitgedächtnisleistung berichten, in denen ein Signalparameter analysiert wird, der ein Maß für die spektrale Variabilität darstellt. Hiermit versuchen wir, über rein zeitliche Parameter wie die Fluktuationsstärke oder den Speech Transmission Index hinaus zu gehen.
9:40	Unerwartete Effekte in der Lautheitswahrnehmung Jan Rennies, Jan Hots, Jesko Verhey [Abstract] Dieser Beitrag soll psychoakustische Effekte in Bezug auf Lautheit beleuchten, die in den vergangenen Jahren beobachtet wurden und die so nicht erwartet worden waren, d.h. mit langjährigen Theorien nicht im Einklang waren. Der Fokus liegt dabei auf Effekten, die insbesondere auch in der Münchener Schule und bei Hugo Fastl zu Verwunderung führten. Zum einen wird die Lautheit schmalbandiger Rauschsignale mit festem Pegel betrachtet, die nach bestehender Theorie dieselbe Lautheit haben sollten, solange ihre Energie in eine einzige Frequenzgruppe fällt. Dass dies nicht zwingend der Fall ist, wurde zwar bereits anhand eines einzelnen Datenpunkts in einer Veröffentlichung von Zwicker 1974 sichtbar, jedoch wurde die Diskussion dieses Datenpunkts augenscheinlich ”vergessen”, bis ihm neuere Studien in systematischer Weise auf den Grund gegangen sind. Ein weiterer Teil dieses Beitrags befasst sich mit dynamischer Lautheitswahrnehmung, deren Modellierung ganz wesentlich auf Münchener Arbeiten rund um das Dynamic Loudness Model zurückgeht, das nach seiner Veröffentlichung in verschiedener Weise angewandt, herausgefordert und erweitert wurde. Dass trotz Dekaden von Forschung zu Lautheit und ihrer Modellierung noch immer Forschungsbedarf besteht, wird anhand von aktuellen Daten zu binauraler Lautheitswahrnehmung veranschaulicht.
10:00	Modellbildung der neuronalen auditiven Verarbeitung kombiniert mit Psychoakustik als Werkzeug in der Hörimplantatforschung Werner Hemmert, Siwei Bai, Jörg Encke, Sonja Karg, Stefanie Keller, Michele Nicoletti, Miguel Obando Leitón, Marek Rudnicki, Florian Völk, Robin Weiß, Christian Wirtz, Stefan Zirn [Abstract] Schallsignale werden im Innenohr in Nervenaktionspotentiale kodiert und entlang des auditiven Pfades weiterverarbeitet. Die fortschreitende Kenntnis der neuronalen Verarbeitungsstufen und ihre von Prof. Zwicker wesentlich geprägte Beschreibung in Modellen ermöglicht zunehmend präzise Vorhersagen auditiver Teilleistungen und stellt somit der klassischen Psychoakustik ein quantitatives Fundament zur Seite. So kann beispielsweise die Verarbeitung interauraler Zeitdifferenzen (ITDs) mithilfe eines Modells der Neurone im medialen Olivenkern repliziert werden (siehe Beitrag Encke et al.). Dabei führten neue Erkenntnisse über die neuronale Verschaltung zur Hypothese, dass dort Phasen- statt Zeitdifferenzen ausgewertet werden. Solche quantitativen Hypothesen können wiederum durch psychoakustische Experimente manifestiert werden (siehe Reimann et al.). Ein interessanter Aspekt dieser Modelle ist zudem, dass bei Austausch z.B. des Modells des intakten Innenohrs durch das eines geschädigten, mit einem Cochlea-Implantat versorgten (Schäfer et al.), mit gewissen Einschränkungen wieder Vorhersagen über höhere Verarbeitungsleistungen (z.B. reduzierte Empfindlichkeit bei der ITD- Verarbeitung) möglich sind. Weitere Forschungsbereiche unserer Gruppe sind die modellbasierte Evaluation und Verbesserung von Kodierungsstrategien von Cochlea- Implantaten, insbesondere bei der Schallokalisation, und die Entwicklung sensitiver audiologischer Testverfahren. Hier schließt sich der Bogen zu Prof. Fastl, denn in diesem Bereich konnten wir bestätigen, dass das nach ihm benannte modulierte Rauschsignal ein geeignetes Störgeräusch ist, um Kodierungsstrategien von Cochlea-Implantaten weiterzuentwickeln.
10:20	Räumliches Hören mit Cochlea Implantaten in komplexen Hörsituationen Bernhard Seeber [Abstract] Die Arbeitsgruppe von Hugo Fastl forscht seit vielen Jahren an virtueller Akustik und hat u.a. zum ”Binaural Sky”, zum ”Binaural Room Scanning” und zur Wellenfeldsynthese beigetragen. Für die Forschung zum räumlichen Hören wurde bereits vor ca. 18 Jahren ein Lautsprecherhalbkreis geschaffen, mit dem frühe Studien zur Lokalisationsfähigkeit von bilateralen Cochlea Implantat (CI)-Trägern durchgeführt wurden und gezeigt wurde, dass interaurale Pegeldifferenzen dominant zur Lokalisation verwendet werden. Ausgehend von den historischen Arbeiten werde ich aktuelle Entwicklungen in der virtuellen Akustik am AIP mit dem neuen reflexionsarmen Raum und der real-time Simulated Open Field Environment (rtSOFE) vorstellen, welche auf einer DAGA Exkursion besichtigt und erfahren werden können. Die rtSOFE ist ein Forschungssystem aus 60 Lautsprechern mit maßgeschneiderter Software, mit dem Schallfelder von Räumen interaktiv simuliert und auralisiert werden können, so dass sich der Proband in einem virtuellen akustischen Raum bewegen und die Schallquellen manipulieren kann. Das System bildet die Grundlage für Forschung zum räumlichen Hören mit bewegten Quellen und mit naturgetreuen interaktiven akustischen Szenen. Im letzten Teil stelle ich die neueste Variante des Onset Enhancement Algorithmus für bilaterale CIs vor, der interaurale Zeitdifferenzen kodiert und mit dem die Lokalisation von Schallen in Situationen mit Raumhall ermöglicht wird.
10:40	Akustik und Psychoakustik für die Praxis - Hugo Fastls Beitrag zur Ingenieurakustik Joachim Scheuren [Abstract] Mit seiner jahrzehntelangen Lehr- und Forschungstätigkeit an der TU München hat Hugo Fastl entscheidend dazu beigetragen, die dort begründete Psychoakustik weiter zu entwickeln und für die praktische Ingenieurakustik erfolgreich anwendbar zu machen. Trotz vieler Vorurteile und anfänglicher Widerstände hat das schließlich dazu geführt, dass die wahrnehmungsbezogene Bewertung von Schallereignissen vielfältigen Eingang in die Praxis der Beurteilung und Zielsetzung akustischer Kenngrößen und Maßnahmen gefunden hat. Die Methoden und Werkzeuge der Psychoakustik sind heute ein unverzichtbarer Bestandteil der Analyse und gezielten Beeinflussung der Qualität von Klängen (Sound Design) wie auch der Beurteilung von Lärm und seiner Wirkungen. Neben vielen exemplarischen Anwendungsnachweisen gelang dies auch über seine äußerst fruchtbare Lehrtätigkeit. Mit ihr konnte Hugo Fastl Generationen von nachwachsenden Akustikingenieuren eine solide Grundlage nicht nur für die vielen Fragestellungen der Technischen Akustik und Lärmbekämpfung, sondern insbesondere auch für die Ermittlung und Zugrundelegung subjektiver Klangqualitätsparameter in Forschung und Entwicklung sowie in der ingenieurakustischen Praxis vermitteln.
11:00	Über die Bedeutung von „Psychoacoustics, Facts and Models“ Jesko Verhey, Florian Völk [Abstract] Der vorliegende Beitrag soll die große Bedeutung des Buches ”Psychoacoustics, Facts and Models” von Eberhard Zwicker und Hugo Fastl würdigen, das in den Entwicklungsstufen ”Das Ohr als Nachrichtenempfänger” (1956/1967), ”Psychoakustik” (1982) und ”Psychoacoustics, Facts and Models” (1990/1999/2007) aus der Forschungs- und Lehrtätigkeit der Autoren, ihrer Lehrer und ihrer Arbeitsgruppen gewachsen ist. In seiner dritten und aktuellsten Auflage, bei der Prof. Fastl Erstautor ist, wurden dem englischsprachigen Buch, wie früher schon der deutschen Ausgabe, Hörbeispiele mit Erläuterungen beigelegt, die die im Buch vorgestellten Aspekte der Hörwahrnehmung veranschaulichen. Der Beitrag beschreibt zum einen, wie sich das Buch gut in der Lehre einsetzen lässt, insbesondere für Fragen der angewandten Psychoakustik, welche neben den Grundprinzipien der Hörverarbeitung die Charakterisierung der Schallwahrnehmung beinhaltet. Die Beschreibung der psychoakustischen Empfindungsgrößen findet sich in keinem anderen Buch so ausführlich wie im Buch von Fastl und Zwicker. Der vorliegende Beitrag beleuchtet zum anderen die große Bedeutung, die dieses Buch bis heute in Forschung und Entwicklung hat und zeigt anhand von Beispielen aus der aktuellen Arbeit die hohe Relevanz der dort gezeigten Ergebnisse für die heutige Forschung. Nicht zuletzt wird die Bedeutung des Buches in der Kommunikation zwischen universitärer Forschung und Industrietätigkeit beleuchtet.

Organisation:

K. Sepahvand, TU München, Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme P. Langer, TU München, Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme

14:00	Lokal strukturierte Faserverstärkungen: Ein Ansatz zur Realisierung anisotroper Richtcharakteristiken in Ultraschallsensoren Johannes Henneberg, André Gerlach, Holger Cebulla, Steffen Marburg [Abstract] Ultraschallsensoren kommen in automobilen und industriellen Anwendungen in großen Stückzahlen zum Einsatz. Insbesondere bei der Anwendung im Automobilbereich sind anisotrope Richtcharakteristiken notwendig. Diese erfordern einen schmalen Öffnungswinkel in der Vertikalen und einen breiten Öffnungswinkel in der Horizontalen aufweisen. Im Automobilbereich werden heutige Ultraschallsensoren überwiegend als metallbasierte Topfwandler ausgeführt. In diesen wird eine anisotrope Richtcharakteristik durch die lokale Materialanhäufung auf der Innenseite der schwingenden Membran erreicht. Verbundwerkstoffe mit lokal strukturierten Faserverstärkungen ermöglichen die Gestaltung des schwingungsmechanischen Verhaltens von Komponenten ohne deren Kontur zu verändern. Diese Arbeit untersucht die Möglichkeit durch lokal strukturierte Faserverbundwerkstoffe anisotrope Richtcharakteristiken in Ultraschallsensoren einzustellen. Die Strukturierung wird durch Bereiche mit kohlefaserverstärkten Epoxidharzen und Bereiche unverstärkter Epoxidharze realisiert. Der Einfluss von Materialunsicherheiten und geometrischen Unsicherheiten wird in Hinblick auf die sich einstellende Richtcharakteristik untersucht. Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass lokal strukturierte Faserverbundwerkstoffe eine Möglichkeit bieten, Ultraschallsensoren mit anisotropen Richtcharakteristiken herzustellen.
14:20	Prognose von reibungsbasierten Störgeräuschen mittels eines 3D Finite Elemente Modells Konrad Weisheit, Steffen Marburg [Abstract] Transiente Geräusche im Fahrzeuginnenraum, deren Ursache zunächst nicht eindeutig zugeordnet werden kann, werden als Störgeräusche bezeichnet. Sie stellen einen erheblichen Qualitätsverlust hinsichtlich des Fahrkomforts dar. Ihre Entstehung ist im Allgemeinen auf Relativbewegungen benachbarter Bauteile die aneinander schlagen oder gleiten zurückzuführen, was in Stick-Slip Bewegungen resultieren kann. Diese äußern sich als Knarzen, Knacken oder ähnliche Störgeräusche. In der Fahrzeugentwicklung werden Simulationsmethoden eingesetzt, um kritische Kontaktstellen zu identifizieren und alternative Konzepte zu bewerten. Um auf Basis von Berechnungen Entscheidungen zu treffen, müssen die verwendeten Methoden eine hohe Prognosegüte aufweisen, also auch Nichtlinearitäten aufgrund von Kontakt und Reibung berücksichtigen. Ziel dieser Arbeit ist, reibungsgedämpfte Schwingungen, die als Ursache für Störgeräusche wie Knarzen und Knacken gelten, mit der nötigen Genauigkeit zu berechnen. Dazu wird die Harmonic Balance Methode auf ein dreidimensionales Finite Elemente Modell angewandt. Der Einfluss verschiedener Reibgesetze wird untersucht und diskutiert. Zur Validierung der Simulationsmodelle dient ein speziell entwickelter Prüfstand. Auf Basis der Berechnungen wird die Equivalent Radiated Power (ERP) als Maß für die abgestrahlte Schallleistung berechnet und der Beitrag der höheren Harmonischen zur ERP bestimmt. Es zeigt sich, dass die höheren Harmonischen aufgrund von Nichtlinearitäten entscheidend für die Entstehung von Störgeräuschen sind.
14:40	Einfluss von Dichtungen auf das vibroakustische Verhalten von verschraubten Strukturen in Experiment und Simulation Patrick Langer, Jonas Schmid, Christian Guist, Steffen Marburg [Abstract] Ziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss von Dichtungen auf das vibroakustische Verhalten von verschraubten Strukturen zu untersuchen und in einem schlanken dreidimensionalen Finite-Element-Modell exakt abzubilden. Wie sich in der Praxis zeigt, besitzen die aus der eingeleiteten Schraubenvorspannkraft resultierenden Steifigkeiten von Fügepartner und der Schraube, sowie deren Unsicherheiten, einen hohen Einfluss auf das Modellergebnis. Der hier vorgestellte numerische Modellbildungsprozess beinhaltet neben der Abbildung dieser Schraubverbindungen vor allem die Implementierung eines Elastomers als Dichtung bzw. Zwischenmedium. Zur Validierung der Simulationsmodelle werden von zwei verschiedenen Baugruppen experimentell Eigenfrequenzen ermittelt und mit den numerischen Ergebnissen verglichen. Die Abweichungen in den Eigenfrequenzen zur Verschraubung ohne Dichtungen werden diskutiert. Darüber hinaus wird in dieser Arbeit die Sensitivität variierender Materialstärke des Elastomers auf die Eigenfrequenzen untersucht. Für den Dichtungswerkstoff werden ein nichtlineares hyperelastisches Materialmodell sowie ein vereinfachtes lineares Modell kreiert. Die Implementierung der Schraubverbindung in das numerische Modell wird auf der Basis einer umfangreichen Literaturrecherche zur Druckverteilung, Steifigkeitsverteilung und experimentellen Druckmessungen in der Kontaktzone mit ABAQUS/CAE durchgeführt. Es wird deutlich, dass die Lage der Dichtung einen entscheidenden Einfluss auf das vibroakustische Gesamtverhalten von verschraubten Baugruppen besitzt. Nichtsdestotrotz gelingt über das entwickelte numerische Modell eine zufriedenstellende und effiziente Abbildung der Eigenfrequenzen und deren Eigenschwingformen.
15:00	Erfassung und Bewertung von bauteilspezifischen Einflussfaktoren bei einer experimentellen Modalanalyse an Composite-Druckbehältern Sebastian John, Georg Mair, André Schoppa, Mariusz Szczepaniak [Abstract] Auf Grund ihres Gewichtsvorteils sind Faserverbundwerkstoffe beim Bau von Hochdruckbehältern die dominierenden Werkstoffe. Mit dem zunehmenden Optimierungsdruck, Materialkosten und Gewicht einzusparen, nimmt das Lastniveau zu, weshalb auch die Bedeutung der Degradationsprozesse steigt. An der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) wird das Alterungsverhalten von Composite-Atemluftflaschen untersucht, um künftig genauere Aussagen zur Abschätzung der Lebensdauer und der damit einhergehenden Festlegung von Prüffristen geben zu können. Gegenstand der vorgestellten Untersuchungen sind Typ-III Druckbehälter, bestehend aus einem Aluminium-Liner und einer kohlefaserverstärkten Armierung. Dabei werden insbesondere Untersuchungen bezüglich der im Metall vorherrschenden Druckeigenspannungen betrachtet, welche zur Steigerung der Lastwechselfestigkeit fertigungsseitig induziert werden. Ziel ist es, mittels einer experimentellen Modalanalyse die inneren Spannungsverhältnisse zerstörungsfrei identifizieren und bewerten zu können. Auf Grund einer Vielzahl von Einflussfaktoren, wie beispielsweise alterungsbedingter Strukturveränderungen im Faserverbundmaterial oder Fertigungsabweichungen, ist jedoch die Einzelbewertung eines Prüfmusters sowie ein qualitativer Vergleich zwischen Behältern desselben Baumusters bisweilen nur schwer möglich. Durch die Vermessung einer Vielzahl von Testbehältern werden zunächst Maß und Umfang der auftretenden Abweichungen modaler Parameter erfasst. Mittels gezielter Modifikation einiger Messobjekte werden anschließend Abhängigkeiten identifiziert. Unterstützt werden die experimentellen Messungen durch die simultane Anwendung eines FE-Models, wobei simulative und experimentelle Ergebnisse verglichen sowie Einflüsse weiterer Parametervariationen numerisch erfasst und abgebildet werden können.
15:20	Identifizierung und Analyse potenzieller Fehlerquellen bei der Dämpfungsbestimmung Christian A. Geweth, Rodrigo Moscoso Cires, Andrea Martinez Garcia, Steffen Marburg [Abstract] Ein Vergleich von Dämpfungswerten zwischen Simulation und Experiment ist nicht selten mit größerem Aufwand verbunden. Zum einen können experimentell bestimmte Dämpfungswerte durch diverse Ursachen fehlerhaft sein. Dabei sind nicht nur die Lagerung der Probe und die gewählte Messtechnik als mögliche Fehlerquelle anzuführen, sondern auch eine Reihe an Einstellungsmöglichkeiten in den Messsystemen selbst. Hierzu zählen unteranderem Parameter wie die gewählte Fensterung und Blocklänge. Zum anderen kann das strukturdynamische Verhalten durch die Wahl eines nicht geeigneten Dämpfungsmodells stark beeinflusst werden. Um die Sensitivität einzelner Parameter zu ermitteln wird vornehmlich anhand von virtuellen Modellen das dynamische Antwortverhalten auf eine gegebene Anregung analysiert. Dabei soll auch der Einfluss auf unterschiedliche Dämpfungsmodelle in der Simulation mit betrachtet werden. Die numerisch generierten Zeitdaten werden mithilfe unterschiedlicher Verfahren zur Dämpfungsbestimmung analysiert. Dadurch können die Einflüsse verschiedener Fehlerquellen in der Messkette bestimmt werden. Unter anderem sollen dabei Einflüsse wie Messdauer, Anregungssignal, Störsignale und verwendete Fensterung näher betrachtet werden.
16:40	Bewertung der Schwingungsbelastung der Insassen eines PKW unter Berücksichtigung von Unsicherheiten in der Anregung Karl Zerle, Kheirollah Sepahvand, Steffen Marburg [Abstract] Der Mensch ist täglich Schwingungen ausgesetzt. Beispielsweise findet die Exposition beim Reisen auf der Straße statt. Zur Beurteilung der Schwingungseinwirkungen auf den Körper des Menschen kann der Schwingungsdosiswert (Vibration Dose Value - VDV) betrachtet werden. Die Ganzkörper-Schwingungen sind oft stochastisch, und die Übertragung von Schwingungen auf den menschlichen Körper sowie deren Wirkung sind von der Körperhaltung und individuellen Merkmalen wie Körperbau, Alter, Geschlecht oder Gesundheitszustand abhängig. Dieser Artikel befasst sich mit der Bewertung der Vibrationsbelastung unter Berücksichtigung von Unsicherheiten, der ein Insasse in einem Auto während der Fahrt ausgesetzt ist. Zur Analyse wird ein Mehrkörpersimulationsmodell eines Personenkraftwagens entwickelt. Unter Anwendung der Methode zur stochastischen Simulation wird die Schwingungsanregung an den Rädern als zufällig angenommen. Da die konventionelle, stichprobenbasierte Monte Carlo Methode nicht akzeptabel hohe Rechenzeiten verursacht, wird die nicht-sampling basierte Kollokationsmethode angewandt. Aufgrund der wesentlich geringeren benötigten Rechenzeit kann der Kollokationsmethode ein großer Vorteil gegenüber der Monte Carlo Methode attestiert werden. Es werden Simulationsergebnisse unter Betrachtung der Anregungsunsicherheiten generiert, mit denen der Schwingungsdosiswert sehr effizient bewertet werden kann. Sowohl Hintergrundinformationen und Zusammenhänge zum Thema Schwingungskomfort und Auswirkungen von Vibrationen auf den menschlichen Körper, als auch die Grundlagen stochastischer Simulation, werden ausführlich erläutert.
17:00	Polymorphe Unschärfemodellierung in der numerischen Akustik Thomas Kohlsche, Stephan Lippert, Otto von Estorff [Abstract] Die kontinuierliche Verbesserung der Rechenleistung moderner Computer und die Weiterentwicklung numerischer Methoden ermöglichen die Berechnung zunehmend komplexer, physikalischer Probleme mit wachsender Präzision. Die dafür verwendeten Berechnungsmodelle sind in der Regel rein deterministischer Natur. In der Realität fehlt jedoch das absolute Wissen um die modellierten Zusammenhänge. So stellen z.B. unscharfe Parameter und Modellunsicherheiten das Ergebnis einer Simulation in Frage. Besonders akustische Systeme zeigen oft eine ausgeprägte Sensitivität gegenüber sehr kleinen Veränderungen. Oftmals liegen mehrere relevante Quellen für Unschärfen in einem Modell vor. Diese lassen sich prinzipiell in probabilistische und nicht-probabilistische Unschärfen unterteilen. Probabilistisch unscharfe Einflussgrößen können mit stochastischen Mitteln ausgedrückt werden. Ist dies nicht möglich oder fehlen für eine solche Beschreibung die statistischen Daten, so kann die Unschärfe nicht-probabilistisch durch Intervall- oder Fuzzyarithmetik beschrieben werden. Eine besondere Herausforderung der Unschärfemodellierung liegt in der Behandlung einer Kombination der beiden Unschärfetypen. In einem solchen Fall wird auch von polymorpher Unschärfemodellierung gesprochen. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Modellierung solcher Unschärfeszenarien in akustischen Systemen anhand eines Anwendungsfalls. Verschiedene Techniken werden in einer Boundary-Elemente-Akustiksimulation implementiert und ihre Eignung für den Einsatz in akustischen Systemen verglichen.

Sitzungsleitung:

P. Majdak, Österr. Akademie d. Wissenschaften, Inst. f. Schallforschung

16:40	3D Virtual Audio with Headphones: A Literature Review of the Last Ten Years Patrick Nowak, Véronique Zimpfer, Udo Zölzer [Abstract] With the increasing number of applications for virtual reality also the research activity on 3D audio through headphones has risen. Thus, different approaches for improving the perception of the virtual experience have been developed. This paper summarizes and evaluates the work done on this topic during the last ten years. The investigations mainly address the individualization of the binaural technologies for improving the virtual source localization and externalization. These strategies can be basically divided into personalized headphone equalization and individualized head-related transfer functions (HRTFs). The former is responsible for getting rid of the coloration introduced by the headphone used during the playback, and the latter for introducing personal anthropometric characteristics into the utilized HRTFs. At the end, selected approaches are implemented and evaluated.
17:00	Perceptive Evaluation of Sound Field Rotation Methods in the Context of Dynamic Binaural Rendering of Ambisonics Signals Jorgos Estrella Cazuriaga, Jan Plogsties, Maximilian Neumayer, Jan Bruemmerstedt [Abstract] The popularity of Virtual Reality rendering in the recent years made Ambisonics playback become more relevant in the context of headphone reproduction of auditory scenes. In that sense, in order to provide a realistic, plausible, immersive experience, the user’s head rotation has to be considered in the rendering process in a way that the virtual acoustic scene appears to remain stable regardless of the listener’s head orientation. This is achieved by rotating the virtual scene in the opposite direction to the listener’s head rotation. In this paper three ways of performing rotation of Ambisonics content for binaural reproduction are compared regarding perceptual quality: Exchanging HRTFs of the rendering layout, rotating the Ambisonics signal and using VBAP for rotating the virtual rendering layout. The results show that Ambisonics domain rotation and rotation using a VBAP approach achieved the best ratings. Rotation relying on switching HRTF filters received the lowest ratings.
17:20	Modelle zur Vorhersage der auditiven Externalisierung virtueller Schallquellen Robert Baumgartner, Piotr Majdak [Abstract] Hörer nehmen Schallquellen in realen Umgebungen normalerweise als externalisierte Objekte außerhalb ihres Kopfes wahr. Über Kopfhörer dargebotene Schallereignisse werden jedoch oftmals im Kopf lokalisiert, wenn die natürlichen Hörgegebenheiten nicht genügend akkurat reproduziert werden. Eine technische Herausforderung stellt hierbei die Reproduktion richtungsabhängiger, spektraler Merkmale dar, welche durch die individuelle Ohrmuschelform des Hörers verursacht werden. Mittels quantitativen Wahrnehmungsmodellen untersuchen wir welche spektralen Eigenschaften besonders relevant sind und wie diese verarbeitet werden. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf binaurale Interaktionen gelegt. Vorhersagen unterschiedlicher Modelle werden mit Ergebnissen aus verschiedenen psychoakustischen Externalisierungsstudien verglichen und mögliche Modellerweiterungen werden diskutiert.
17:40	Constrained optimization for binaural sound reproduction using a virtual artificial head Mina Fallahi, Matthias Blau, Martin Hansen, Simon Doclo, Steven van de Par, Dirk Püschel [Abstract] Rasumow et al. (IEEE TASLP 2016) showed that spatial directivity patterns of individual HRTFs can be accurately synthesized in the horizontal plane using a microphone array with 24 microphones. To calculate the filter coefficients, a narrow band least-squares cost function incorporating a white noise gain (WNG) constraint was minimized. Fallahi et al. (DAGA 2017) improved the performance by adding constraints imposing boundaries on the synthesis error. However, the feasibility of finding a solution for this constrained-optimization problem depends on a variety of parameters in particular the array topology as well as the constraints. In this contribution, we modify the constraints until a feasible solution can be found, by relaxing the constraints on the spectral distortion at contralateral directions far from the median plane, by lowering the constraint on the WNG or by decreasing the spatial resolution at certain directions. Simulation results show that with only two parameters (one with respect to spectral distortion and one with respect to the WNG constraint) feasible solutions can be obtained up to high frequencies (8 kHz) in the horizontal plane. The next challenge is to address the constraints for different array topologies and for an increased number of directions in a 3-D scenario.
18:00	Onlinefähige kombinierte blinde Quellentrennung und Enthallung von Sprachmixturen durch RLS-Optimierung Timo Schuster, Stefan Feldes [Abstract] Menschen mit Hörbeeinträchtigungen haben es insb. in geräuscherfüllter Umgebung schwer, eine gewünschte Audioquelle, meist eine sprechende Person, gegenüber Störgeräuschen oder anderen konkurrierenden Sprechern herauszuhören. Abhilfe können hier Hörgeräte schaffen, die sich in jedem der beiden Ohren befinden und einen drahtlosen Datenlink zueinander besitzen. Dies ermöglicht den Einsatz binauraler Signalverarbeitungsalgorithmen, welche die Signale von linkem und rechtem Ohr kombiniert verarbeiten und verbesserte Signale für jedes Ohr erzeugen mit dem Ziel, die Sprachverständlichkeit des gewünschten Sprechers zu erhöhen. Zur Trennung des erwünschten Signals von den unerwünschten wurden bereits verschiedene Methoden der Blind Source Separation (BSS) auf die Verarbeitung der Mikrofonsignale der beiden Hörkapseln angewendet. Ebenso wurden dabei Varianten entwickelt, die gemäß der hier erforderlichen Echtzeitfähigkeit online adaptieren. Die Leistungsfähigkeit der BSS sinkt jedoch erheblich, wenn die Signale mit starken Nachhallanteilen an den Hörgeräten ankommen. In diesem Beitrag schlagen wir daher die Kombination der BSS mit einem Enthallungsalgorithmus vor, die derart realisiert wird, dass sie insb. eine Onlineadaption und damit Echtzeitfähigkeit ermöglicht. Dazu entwickeln wir einen RLS-basierten Algorithmus, der eine Independent Vector Analysis auf Basis von Auxiliary Functions mit einer Multi Channel Linear Prediction zur Enthallung kombiniert. Die Effektivität dieses Algorithmus wird durch Experimente, sowohl mit simulierten als auch real aufgenommenen Signalen, verifiziert.

Sitzungsleitung:

P. Majdak, Österr. Akademie d. Wissenschaften, Inst. f. Schallforschung

15:40	Comparison of the front-back confusion rate of individual and individualized head-related transfer functions Janina Fels, Hark Braren, Ramona Bomhardt [Abstract] The individualization of head-related transfer functions (HRTFs) is worthwhile if no individual data is available. One opportunity is to individualize an HRTF data set using anthropometric dimensions of the person to be adapted and principal components. However, the localization performance using an individualized data set could be worse than for an individual one. This is often based on the fact that a mismatch between the individual and individualized HRTFs is still remaining. In a listening experiment, this issue is investigated by the front-back confusion rate using individual and individualized HRTFs. The individualization approach for the HRTFs is based on an ITD model for low frequencies and the principal components in combination with the anthropometric dimensions. Hence, not only the individual and individualized HRTFs are tested but also the influence of the ITD model used and reconstructed HRTFs using principal components. Furthermore, to reduce the measurements for the anthropometric dimensions, the symmetry of HRTFs is investigated. The results for six tested directions show especially lower front-back confusion rate for frontal directions for individual HRTFs. For rear positions tested, all variants show similar rates.
15:42	Experiments on localization accuracy with non-individual and individual HRTFs comparing static and dynamic reproduction methods Josefa Oberem, Jan-Gerrit Richter, Dorothea Setzer, Julia Seibold, Iring Koch, Janina Fels [Abstract] Binaural reproduction can be used in listening experiments under real-life conditions to achieve a high realism and good reproducibility. In recent years a clear trend to more individual reproduction can be observed as the ability to measure individual head-related-transfer-functions (HRTFs) is becoming more widespread. The question of the accuracy and reproduction methods needed for a realistic playback however has not been sufficiently answered. To evaluate an appropriate approach for binaural reproduction via headphones different head-related-transfer-functions (HRTFs) and reproduction methods were compared. In a listening test 14 explicitly trained participants were asked to localize eleven sound sources positioned in the right hemisphere using the proximal pointing method. Binaural stimuli based on individually measured HRTFs were compared to those of an artificial head in a static reproduction of stimuli and in three dynamic reproduction methods of different resolutions (5∘, 2.5∘ and 1∘). Unsigned errors in azimuth and elevation as well as front-back-confusions and in-head-localization were observed. Dynamic reproduction of any resolution applied turned out fundamental for a reduction of undesired front-back-confusions and in-head-localization. Individually measured HRTFs showed a smaller effect on localization accuracy compared to the influence of dynamic sound reproduction. They were mainly observed to reduce the front-back-confusion rate.
15:44	Detektion von Windgeräuschen und Windrichtungen: Analyse mit einem acht-kanaligen Mikrofonarray Michael Thiermann, Joerg Bitzer, Christian Rollwage [Abstract] Durch turbulente Luftströmungen erzeugte Windgeräusche sind für akustische Messungen oder in Kommunikationssituationen, z. B. bei Mobiltelefonen oder Hörgeräten, ein großes Problem. Windgeräusche verfälschen die Messwerte und mindern die Sprachverständlichkeit. Aus der Literatur sind verschiedene ein- oder mehrkanalige Windgeräuschunterdrückungsalgorithmen bekannt, die eine Windgeräuschreduktion ermöglichen. Für eine erfolgreiche Nutzung müssen die Windgeräusche zunächst richtig detektiert werden, da eine Anwendung der Algorithmen auf nicht windinduzierten Signalen zu Artefakten führen kann. Ziel dieses Beitrags ist es, einen Winddetektionsalgorithmus für ein kleines acht-kanaliges Mikrofonsystem (Mikrofonarray) zu entwickeln bzw. vorhandene Algorithmen für diese Array- Konfiguration zu testen. Zunächst wird analysiert, wie sich die Windgeräusche in Abhängigkeit von Windgeschwindigkeit und Positionierung des Arrays zur Windrichtung, auf die Aufnahmen der Mikrofone auswirken. Die notwendigen Messungen erfolgen mit und ohne Nutzsignal. Zusätzlich wird untersucht, ob sich auch die Windrichtung durch die Arrayanordnung schätzen lässt. Um valide und vergleichbare Messwerte zu erhalten, wird das Mikrofonarray in einem akustisch optimierten Windkanal aufgebaut und vermessen.
15:46	Methoden zur Anpassung einer Binauralsynthese an verschiedene raumakustische Parameter des Abhörraumes Nicolas Pachatz, Stephan Werner, Florian Klein [Abstract] Der Beitrag stellt verschiedene algorithmische Ansätze zur gezielten Veränderung der Wahrnehmung von Distanz und Externalität von Hörereignissen vor. Es werden hierbei Raumkonditionen mit Divergenz zwischen den raumakustischen Parametern des zu synthetisierenden (Aufnahme-)Raumes und des Abhörraumes adressiert. Die Arbeit adressiert den Effekt, dass ein Unterschied zwischen dem synthetisiertem Raum und dem Abhörraum zu einer Verringerung der wahrgenommenen Externalität der Hörereignisse führen kann. Das verwendete Wiedergabesystem ist eine Binauralsynthese über Kopfhörer. Die Zielstellung ist der Arbeit ist die Identifikation relevanter raumakustischer Parameter bei Raumdivergenz und die gezielte Anpassung dieser Parameter. Es werden drei Methoden vorgestellt: a) Anpassung des Direkt-schall-Nachhall-Energieverhältnisses; b) Anpassung der Initialzeitlücke; c) Anwendung von Dynamic Time Warping zur Interpolation der frühen Reflexionen. Diese Methoden werden teils in Kombination angewendet. Die Ansätze werden für verschiedene Distanzen und Positionen in zwei akustisch unterschiedlichen Räumen exemplarisch angewendet.

Organisation:

B. Epp, Hearing Systems Group, Technical University of Denmark J. Fels, Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen

8:40	Kriterien von Cochlea-Implantat-Nutzern zur Beurteilung der Ratentonhöhe Sonja Karg, Manuela Huber, Werner Hemmert, Florian Völk [Abstract] Durch Variation der Stimulationsrate bei Cochlea-Implantaten (CIs) kann sich die vom Nutzer berichtete Tonhöhe ändern, typischerweise bei Raten unterhalb von 300pps, in manchen Fällen auch bis 900pps. Zusätzlich kann die Position der Stimulationselektrode das Tonhöhenurteil beeinflussen. In dieser Studie beurteilten dreizehn CI-Nutzer mittels freier Größenschätzung die Tonhöhe von Impulsfolgen, die sich in Rate (156, 313, 625, 1250pps) und Elektrodenposition unterschieden (fünf Einzelelektroden, über das gesamte Array verteilt). Die Ergebnisse deuten für die Elektronenposition auf eine überwiegend tonotopische Anordnung der Tonhöhenurteile hin, aber auf ein uneinheitliches Bild hinsichtlich der Ratenabhängigkeit und Interaktion: elf der dreizehn CI-Nutzer schienen in der Lage, Stimuli mit 156 und 313pps zu unterscheiden, zehn CI-Nutzer auf mindestens einer Elektrode auch bei höheren Raten. Der Zahlenbereich, der zur Beurteilung der Tonhöhe durch Ratenänderungen verwendet wurde, war in sechs Fällen größer als für Elektrodenänderung über das komplette Array. Ein für die Unterscheidung der Stimulationsraten 156pps und 313pps auf einer mittleren Elektrode erhobenes semantisches Differential identifizierte folgende Gegensatzpaare als relevant (absteigend sortiert): rau/glatt, hell/dunkel, piepsig/brummend, hoch/tief bzw. (vergleichbar relevant) ein Ton/mehrere Töne. Zusätzlich ergaben sich für 313pps verglichen mit 625pps: hell/dunkel, rau/glatt, hoch/tief. Insgesamt deuten die Ergebnisse auf verschiedene, teils mehrere Kriterien für die Tonhöhenbeurteilung hin.
9:00	Level-growth functions of auditory steady state responses (ASSR) as indicator of cochlear synaptopathy Bastian Epp, Gerard Encina Llamas [Abstract] Recent animal studies showed that acoustic overexposure with subsequent temporal threshold shift leads to a synaptic damage between the inner hair cell the auditory nerve. It is unclear if this phenomenon also exists in human listeners. The main difficulty to investigate this ”cochlear synaptopathy” in humans is the requirement to use noninvasive techniques rather than invasive electrophysiology. One measure to quantify neural activity in human listeners is the electrical steady-state response of the auditory system to a modulated sound(ASSR). The present study investigated ASSR level-growth functions as a potential biomarker of synaptopathy. It is hypothesized that ASSR amplitudes decrease for high stimulus intensities and shallow modulation depths where it is assumed that the in cases of synaptopathy affected low-spontaneous-rate fibers encode intensity fluctuations. The data of normal-hearing and hearing-impaired listeners was compared to simulated ASSRs using a modified state-of-the art model of the auditory nerve (AN). The results indicate that not only a narrow but a broad frequency region, and not only one but a large proportion of all types of AN fibers need to be affected by synaptopathy in order to account for the data. The findings also imply that off-frequency contributions are important for processing of suprathreshold sounds.
9:20	Einfluss von Störschall-Modulationscharakteristika auf das Sprachverstehen von Cochlea-Implantat-Nutzern Tobias Weißgerber, Uwe Baumann, Florian Völk [Abstract] Normalhörende (NH) erfahren durch Einführung zeitlicher Lücken in kontinuierlichen Störgeräuschen meist eine Verbesserung des Sprachverstehens, während Nutzer von Cochlea-Implantaten (CIs) häufig nicht profitieren oder sich verschlechtern. In bisherigen Studien unterschieden sich die verglichenen Störgeräusche neben ihrer zeitlichen Struktur auch spektral. Ziel dieser Studie war die Untersuchung des Sprachverstehens in Abhängigkeit der zeitlichen Modulation und des Spektrums von Störgeräuschen. Die Sprachverständlichkeitsschwelle (SVS) im Oldenburger Satztest wurde für 14 NH und 12 bilaterale CI-Nutzer bei frontaler Darbietung von Stör- und Nutzsignal für verschiedene Störgeräusche ermittelt: das zeitlich kontinuierliche Oldenburger Rauschen (Olnoise), drei unterschiedlich zeitlich modulierte Olnoise, das ISTS-Störgeräusch und ein männlicher japanischer Sprecher (JS). Die NH-Gruppe erreichte durch Modulation des Olnoise eine mittlere Verbesserung der SVS um bis zu 19 dB. Im ISTS-Störgeräusch betrug die Verbesserung 11,4 dB, beim JS 8,3 dB. Die CI-Gruppe erreichte verglichen zur NH-Gruppe im Olnoise eine um 4,6 dB schlechtere SVS. Diese verbesserte sich bei Modulation um 2,2 dB, verschlechterte sich aber im ISTS-Störgeräusch um 2,2 dB und JS um 4,2 dB. Zusammenfassend zeigte sich eine geringfügige Verbesserung des Sprachverstehens von bilateral versorgten CI-Nutzern durch Modulation eines Störgeräuschs. Im Gegensatz zu NH verschlechterte sich das Sprachverstehen bei sprachähnlichen Störgeräuschen mit vom kontinuierlichen Referenzschall abweichendem Spektrum signifikant.
9:40	Individuelle Unterschiede beim Sprachverstehen im Störschall: Welche Rolle spielt der Irrelevant Sound Effect? Katharina Rost, Wolfgang Ellermeier, Florian Kattner, Daniel Oberfeld-Twistel [Abstract] Selbst normalhörende Personen unterscheiden sich deutlich in ihrer Fähigkeit, Sprache im Störschall zu verstehen (”Cocktail-party listening”). Unsere Studie ging der Frage nach, ob die Wirkung von Hintergrundschall auf die Gedächtnisleistung eine Rolle für die individuellen Unterschiede im Sprachverstehen spielt. Langjährige Forschung zum Irrelevant Sound Effect (ISE) zeigt, dass bestimmter aufgabenirrelevanter Hintergrundschall die Leistung in einer Gedächtnisaufgabe (serial recall) beeinträchtigt und dass auch hier deutliche individuelle Unterscheide bestehen. Im Experiment wurde bei 67 normalhörenden Versuchspersonen (Alter 17-37 Jahre) die Satzidentifikationsleistung in einer Situation mit zwei räumlich vom Zielsprecher getrennten Störsprechern gemessen. Mit demselben Störschall wurde der Rückgang der Gedächtnisleistung (ISE) für visuell und für auditiv präsentierte Zahlenlisten erfasst. Im Ergebnis zeigte sich kein wesentlicher Zusammenhang zwischen der Satzidentifikationsleistung im Störschall und der Reduktion der Gedächtnisleistung unter demselben Hintergrundschall. Personen mit hoher genereller Kurzzeitgedächtnisleistung zeigten jedoch eine signifikant bessere Satzidentifikationsleistung im Störschall. Für zwei mit auditiver Lokalisation verknüpfte Parameter (binaurale Asymmetrie der Hörschwellen, binaurale Sensitivität für die zeitliche Feinstruktur) gab es einen schwachen Zusammenhang zum Cocktail-party listening. Die Daten bestätigen die in früheren Studien gefundene Bedeutung von überschwelligen Hörleistungen und kognitiven Fähigkeiten für das Sprachverstehen im Störschall. Die individuelle Anfälligkeit des verbalen Kurzeitgedächtnisses für Hintergrundschall scheint jedoch keine wichtige Rolle zu spielen.
10:20	Evaluation of Speech Intelligibility in Noise in Bilateral Cochlear Implant Users under Realistic Sound Environments Waldo Nogueira, Tomas Gajecki, Volker Hohmann, Giso Grimm, Andreas Büchner [Abstract] This work investigates the benefit of bilateral cochlear implantation in terms of speech intelligibility in realistic noise environments. Speech reception thresholds (SRTs) were measured in 10 bilateral cochlear implant (CI) subjects and 10 normal hearing (NH) listeners using the Oldenburg sentence test. SRTs were assessed in different conditions: binaural summation (BS), spatial release from masking symmetric (SRM-S) and asymmetric (SRM- A) and squelch (SQ). Finally, SRTs were measured in two realistic sound environments rendering a cafeteria noise with the TASCAR library using third-order Ambisonics decoded to a 16 loudspeakers. Each condition was measured for unilateral and bilateral CI use or in NH listeners using one or both ears. Bilateral CI users obtained an SRT benefit using the second implant only in the SRM-A condition. NH listeners however obtained SRT benefits when using both ears in the SRM-A, SRM-S and SQ conditions. The overall speech intelligibility improvements in the realistic environment show modest improvement in bilateral CI users and demonstrate a clear benefit in NH listeners. These results demonstrate the limitations of binaural hearing with CIs and the good correspondence between the lab settings and the realistic environments. This work received funding from the DFG Cluster of Excellence EXC 1077/1 Hearing4all
10:40	The Effects of Environmental Noise Exposure on the Perception of Temporal Fine-Structure Clara Hollomey, Mantas Navikas, John David Moore [Abstract] This research investigates the influence of urban noise on temporal hearing loss. Current research [e.g. Kujawa and Lieberman, 2009] links the loosening of the synapses that connect the hair cells to the tectorial membrane to ”hidden hearing loss”. This term refers to people suffering from difficulty in perceiving complex signals, particularly in the presence of background noise, while performing well in conventional pure tone audiometry tests. This same loosening of the hair cell synapses could also contribute to temporal hearing loss, caused by every day exposure to a noisy environment. Two listening tests were designed to monitor the pure tone and speech perception capabilities of nine younger, normal hearing participants before and after their daily commute to work. Although the results of the auditory threshold before and after exposure to a noisy environment did not differ, the performance of most participants decreased for the speech intelligibility test. This points to the degrading effect of even short over-exposure to environmental noise on the perception of temporal fine-structure. [Kujawa and Lieberman, 2009] Sharon G. Kujawa and M. Charles Lieberman Adding Insult to Injury: Cochlear Nerve Degeneration after ”Temporary” Noise-Induced Hearing Loss Journal of Neuroscience 2009, Nov. 11; 29(45): 14077-14085
11:00	Individual Fitting of Spatial and Temporal Electrically Evoked Auditory Responses with a Phenomenological Nerve Fiber Model for CI Users Kaue Werner, Christian Leibold, Bernhard Seeber [Abstract] Individually fitted models of the electrically stimulated auditory nerve might play an important role in improving cochlear implants (CI) speech perception. A fitted model must be able to represent the response of the neural population based on individual patients’ electrophysiological data. Most CIs can be used for measuring the nerve’s compound activity in the vicinity of every channel-related neural cluster, resulting in a recorded response known as electrically evoked compound action potential (ECAP). In the present work, the auditory nerve was modelled as a population of nerve fibers positioned along the cochlear length. The electrically evoked neural activity of each fiber was modelled using a novel phenomenological model for pulse train stimulation, taking into account the effects of refractoriness and facilitation. All parameters were fitted based on individual ECAP measurements of spatial (spread of excitation) and temporal (refractory recovery) responses. The ECAP amplitude was assumed to be proportional to the total number of spikes obtained with the modelled response. This study shows the feasibility of the novel phenomenological nerve fiber model for an individual fitting procedure. In future work, extending the fitting to psychophysical behavior will enable the evaluation of individual stimulation parameters with the aim to improve CI strategies.

Organisation:

B. Schuller, TU München, München G. Rigoll, TU München, München

14:20	Evaluation of Modulation-MFCC Features and DNN Classification for Acoustic Event Detection Janek Ebbers, Alexandru Nelus, Rainer Martin, Reinhold Haeb-Umbach [Abstract] Acoustic event detection, i.e., the task of assigning a human interpretable label to a segment of audio, has only recently attracted increased interest in the research community. Driven by the DCASE challenges and the availability of large-scale audio datasets, the state-of-the-art has progressed rapidly with deep-learning-based classifiers dominating the field. Because several potential use cases favor a realization on distributed sensor nodes, e.g. ambient assisted living applications, habitat monitoring or surveillance, we are concerned with two issues here. Firstly, the recording of audio events may be perceived as intrusive and may violate privacy requirements. Secondly, the sensor nodes usually have limited computational power. In this contribution we contrast classification performance with memory and computing resources required to achieve a certain performance. Aiming to disclose just enough information for acoustic event detection, and not for anything more intrusive, we experiment with different signal representations and investigate the impact of temporal aggregation and dimensionality reduction. We further compare different deep learning architectures, including convolutional and recurrent models, with regard to their performance and model complexity. Experiments will be carried out on real life everyday audio recordings in realistic, however challenging, multisource conditions.
14:40	Deep Convolutional Recurrent Neural Network for Rare Acoustic Event Detection Shahin Amiriparian, Sahib Julka, Nicholas Cummins, Björn Schuller [Abstract] Rare acoustic event detection, as evidenced by the recent IEEE AASP Challenge on Detection and Classification of Acoustic Scenes and Events (DCASE 2017), is a growing field of acoustic classification research. Rare audio events often possess unique spectral and temporal structures which can aid their identification. In this regard, we investigate the advantages of a hybrid combination of convolutional neural network and a recurrent neural network to classify rare occurring sound events in audio streams. Our developed system uses log-Mel spectrograms, together with their derivatives, fed into convolutional layers to first extract high-level, shift- invariant spectral features. Recurrent layers are then used to learn the long-term temporal context from the obtained high-level features. Finally, using a feed forward neural network with sigmoid activations, a sequence of probability estimations are used to predict the onset and presence of the rare sounds. We develop and test our system on the Detection of Rare Sound Events task of the DCASE 2017 challenge. Key results presented indicate that our proposed approach outperforms the challenge baseline, improving the F-score from 72.7% to 90.3% and reducing detection error rate from 0.53 to 0.18.
15:00	Vergleich von PCA- und Autoencoder-basierter Dimensionsreduktion von Merkmalssequenzen für die effiziente Musiksuche Frank Zalkow, Meinard Mueller [Abstract] Die Problemstellung des Audiomatching verfolgt das Ziel, anhand eines kurzen Ausschnitts einer Musikaufnahme alle relevanten Dokumente in einer Musikdatenbank zu finden. So sollen zum Beispiel bei einer Anfrage eines 10- bis 30-sekündigen Ausschnitts einer Audioaufnahme klassischer Musik alle musikalisch entsprechenden Passagen in allen verfügbaren Einspielungen gefunden werden. Aktuelle Verfahren zum Audiomatching basieren auf 12-dimensionalen Chromamerkmalen, welche lokale Energieverteilungen eines Musiksignals bezüglich der 12 chromatischen Tonhöhenklassen (C, Cis, ..., H) erfassen. Eine solche Merkmalssequenz korreliert stark mit dem Harmonieverlauf des zugrunde liegenden Musikstücks und zeigt eine hohe Robustheit gegenüber Variabilitäten in Klangfarbe und Dynamik. In diesem Beitrag verwenden wir als Grundbausteine zum Datenabgleich kurze Sequenzen von Chromavektoren, die wir auch als Shingles bezeichen. Hierbei haben frühere Studien gezeigt, dass Shingles der Länge 20 mit einer Merkmalsauflösung von 1 Hz zu musikalisch sinnvollen Treffern führen. Bei großen Datenbanken ist allerdings der Abgleich von 240-dimensionalen Shingles, gerade auch in Hinblick auf Indexierungstechniken, problematisch. Eine Dimensionsreduktion der Shingles ohne Verlust ihrer semantischen Ausdruckskraft ist daher ein wichtiger Schritt. In dieser Studie vergleichen wir zwei unterschiedliche Strategien der Dimensionsreduktion, basierend auf PCA einerseits und auf Autoencodern andererseits. Dabei untersuchen wir, wie stark die Retrievalqualität von den jeweiligen Strategien und den von der erzielten Dimensionalität abhängt.
15:40	Ansätze zur datengetriebenen Transkription einstimmiger Jazzsoli Stefan Balke, Christian Dittmar, Meinard Mueller [Abstract] Die Transkription von Musiksignalen in symbolische Notendarstellungen stellt eine zentrale Fragestellung in der automatischen Musikverarbeitung dar. Die Herausforderung besteht dabei in der großen Variabilität der Tonerzeugung von Melodieinstrumenten, sowie der Mehrdeutigkeiten im harmonischen Zusammenspiel mehrerer Instrumente. Im Zuge der zunehmenden Popularität von Deep Learning geht der Trend weg von modell- und regelbasierten Ansätzen hin zur datengetriebenen Transkription. Exemplarisch zeigen wir anhand eines qualitativ hochwertigen Korpus manuell transkribierter, einstimmiger Jazzsoli, welche Deep Learning Architekturen für eine solche Aufgabenstellung als geeignet erscheinen. Dabei formulieren wir das Transkriptionsproblem als Klassifikationsaufgabe, bei welcher die Aktivierungen der verschiedenen Tonhöhen über die Zeit als Zielvorgabe für das Training verwendet werden. Ein besonderes Augenmerk richten wir in diesem Beitrag auf den Vergleich verschiedener Merkmalsdarstellungen und häufig in der Literatur verwendeter Metaparameter (z. B. die Netzwerktiefe oder der zeitliche Kontext).
16:00	Learning Acoustic Features from the Raw Waveform for Automatic Speech Recognition Tobias Menne, Zoltan Tüske, Ralf Schlüter, Hermann Ney [Abstract] Automatic speech recognition (ASR) usually is performed by using hand crafted preprocessing, which extracts relevant information from the speech waveform, while reducing the redundancy of the resulting feature vectors. Prominent examples are the Mel Frequency Cepstral Coefficients (MFCCs) or the Gammatone (GT) filter bank, originally designed for the use in Gaussian mixture hidden Markov models. However, the successful introduction of neural network (NN) acoustic models has raised the following question: can preprocessing become part of the acoustic modeling and training, taking unprocessed waveforms as direct input? Recent work shows that indeed a fully connected feed-forward NN, is able to learn the feature extraction as part of the acoustic model to a large extent. Introducing convolutional layers in the first stages of the NN further closed the performance gap to hand crafted preprocessing. Improvements, even for multichannel speech input, are reported on top of manually designed preprocessing, using large amounts of training data for a proprietory task. In this work, waveform based ASR modeling and training is investigated and analyzed for a publicly available medium sized data set, namely the CHiME-4 data set, which supplies real multichannel noisy data for training and evaluation.
16:20	Deep Recurrent Neural Networks for Emotion Recognition in Speech Maximilian Schmitt, Björn Schuller [Abstract] Emotion recognition in speech (ERS) is a hot research topic in the field of affective computing. Giving computers the ability to know the emotions from a subject is an important aspect in naturalistic human-computer interaction or user profiling. Recent methods to tackle the complex task of ERS employ deep neural networks. As human emotion is an affective state, which changes over time, the neural network has the task of sequence-to-sequence modelling. This is usually implemented as a recurrent neural network (RNN), such as a long short-term memory RNN. Even though in recent work, the audio signal is directly fed into the network, the most common approach is to feed the RNN with acoustic low-level features, describing prosodic, spectral, or cepstral characteristics of the speech. Instead of using the raw low-level features, they can also be encoded in terms of the bag-of-audio-words approach, where the feature vectors are quantised using a previously learnt codebook of templates and the occurrence of each template is encoded in a sparse histogram vector. In this contribution, we propose a deep learning framework for ERS and compare different feature representations. Results are presented using a state-of-the-art benchmark database from the domain of affective computing.

Organisation:

D. Leckschat, Hochschule Düsseldorf, Institute of Sound and Vibration Engineering F. Zotter, Kunstuniversität Graz, Inst. f. Elektronische Musik u. Akustik

15:25	Erstellung und Dokumentation von Kirchenorgelaufnahmen zur Verwendung als Stimuli in virtuellen Umgebungen Christian Epe, Dieter Leckschat, Oliver Kreuer, Riccardo Reinhard [Abstract] Thema des Posters ist eine aufwändige Orgelproduktion zur Anfertigung einer Stimulus-Sammlung für eine Audiodatenbank der DEGA. Die Vielzahl an Klangregistern und die damit verbundene räumliche Ausdehnung des Instrumentes bietet ein beeindruckendes Potential an Wiedergabeszenarien, ist aber auch eine große Herausforderung bzgl. der Mikrofonierung. Zudem ist es erforderlich, die gewonnenen Signale der aus klangästhetischen Gründen eingesetzten Mikrofone später ”pegelrichtig” in einer virtuellen Umgebung wiedergeben zu können. Um dies zu gewährleisten, wurde eine doppelte Mikrofonierung mit zusätzlichen kalibrierbaren Messmikrofonen vorgenommen, welche eine Pegelanpassung der künstlerisch eingesetzten Mikrofone erlaubt. Erfolgreiches Ergebnis der Produktion ist eine Sammlung von über 300 Stimuli verschiedener Orgelwerke und -Register, und unterschiedlichem musikalischem Inhalt. Das angefertigte Audiomaterial ist gemeinfrei und daher für wissenschaftliche Untersuchungen in virtuellen Umgebungen einsetzbar.
15:27	Komposition und Studioproduktion von Musikstücken des Jazz/Funk-Genre zur Verwendung als Stimuli in virtuellen Umgebungen Dieter Leckschat, Christian Epe, Niklas Dahlheimer [Abstract] In diesem Posterbeitrag wird die Tonproduktion von zwei Musiktiteln aus dem Bereich Jazz/Funk vorgestellt, die eigens für das DEGA-Projekt ”Erstellung einer DEGA-Audiodatenbank zur Evaluierung von virtuellen auditiven Umgebungen” eingespielt wurden. Eines der Stücke wurde auftragsgemäß speziell für dieses Vorhaben komponiert. Eine professionelle Klärung von medien- und urheberrechtlichen Fragen, ein wichtiges Thema innerhalb des DEGA-Projekts, wurde hier exemplarisch umgesetzt. Die Tonaufnahmen fanden im großen Aufnahmeraum der Hochschule Düsseldorf mit anspruchsvoll gestalteter Studioakustik statt, die Einspielung erfolgte durch die zehnköpfige Düsseldorfer Band ”Rhythmussportgruppe”. In der Nachbearbeitung wurden für künftige Nutzer des Tonmaterials verschiedene Fassungen hergestellt. Dabei werden Rohspuren mit den Mikrofonsignalen signifikant unterschieden von Einzelsignalspuren, die bereits tonstudioüblich bearbeitet sind. Weiterhin zur Verfügung gestellt werden ”stems”, bspw. fertig gemischtes Schlagzeug als Stereospur. Komplettiert wird das Material durch Referenz-Stereomischungen.
15:29	Eine mehrkanalige und nachhallfreie Aufnahme von Beethovens 8. Sinfonie Christoph Böhm, David Ackermann, Stefan Weinzierl [Abstract] Der vorliegende Datensatz enthält die reflexionsfreie und weitgehend übersprechfreie Aufnahme der 8. Sinfonie von Ludwig van Beethoven, eingespielt durch das Orchester Wiener Akademie unter Martin Haselböck. Die Daten erfüllen sowohl die technischen Voraussetzungen als auch den künstlerischen Anspruch an das Quellmaterial für eine Auralisation von sinfonischen Aufführungsräumen durch modellbasierte virtuelle akustische Umgebungen. Um die Aufnahmesituation in der ungewohnten Umgebung des reflexionsarmen Raumes für die Musiker ohne Blickkontakt untereinander zu optimieren, wurde die Aufnahme gruppenweise und halb-sequentiell mit individuellem Monitormix über Kopfhörer und mit Hilfe einer Videoübertragung von Dirigent und Konzertmeister für alle Musiker durchgeführt. Die Aufnahme der Instrumente fand im Fernfeld statt. Durch Abschirmung der Instrumente zueinander und eine optimierte Signalkette konnte ein hoher Signal-Rauschabstand und ein geringes Übersprechen zwischen den einzelnen Quellen realisiert werden. Der Datensatz beinhaltet zum einen die Audioaufnahmen des Orchesters in Einzelspuren und zum anderen eine Dokumentation der Mikrofonpositionen und der verwendeten Aufnahmetechnik und Nachbearbeitungsschritte. Die Möglichkeit einer korrekten Referenzierung wird durch die Verwendung eines Forschungsdaten-Repositoriums gewährleistet.
15:31	Public Domain Guitar-Recordings in Studio Quality Daniel Rudrich, Franz Zotter [Abstract] In diesem Beitrag werden Gitarrenaufnahmen beschrieben, die im DEGA-Projekt ”Aufbau einer Datenbank mit Testsignalen für Anwendungen in der Virtuellen Akustik” erstellt und verfügbar gemacht wurden. Unser Beitrag beschreibt die akustischen Bedingungen der Aufnahmen, die eingesetzten Studiogeräte und den Inhalt der aufgezeichneten Stücke. Die Aufnahmen sind gemeinfrei verfügbar, und die musikalischen Miniaturen sind auch gezielt für diesen Zweck herausgegeben. Als gleichzeitig aufgenommene Tonspuren stehen Mikrofonsignale an Hals- und Steg-Position zur Verfügung, die zusätzlich mit eingepegelten Referenzmikrofonen mitaufgenommen wurden. Des weiteren beinhaltet der Datensatz ein Raummikrofonsignal, bei der Western-Gitarre das Tonabnehmer-Signal, sowie bei der Elektrogitarre ein am Verstärker aufgenommenes Paar an Signalen (Aufnahme- und Referenzmikrofon).
15:33	The AIP set of recorded indoor and outdoor audio scenes Samuel Clapp, Andreas Rückerl, Bernhard Seeber [Abstract] A 36-channel circular microphone array in a cylindrical baffle was constructed to make multi-channel recordings of different acoustic environments. The array has a radius of 15.75 cm and employs 36 low-noise measurement microphones. Recording is accomplished with the PAK measurement system, which can run on battery power. Thus, the entire measurement set-up is mobile, and can be used to record outdoor environments and other locations where electrical connections are difficult to come by. The array is designed to use circular harmonic decomposition for higher-order ambisonic playback of the recorded scenes over a horizontal loudspeaker array, up to 17th order of circular harmonics. Recordings have been made in several locations throughout Munich, including musicians in a seminar room, an outdoor terrace, and a large, reverberant stairwell; an underground train station; a restaurant; several street locations; and several locations within a large, urban park. These recordings and the accompanying calibration files and documentation are available online at www.aip.ei.tum.de, both in the original 36-channel format recorded directly by the microphones in the array, and decomposed into circular harmonic components up to 17th order, using the Tikhonov regularization process.

Organisation:

T. Zwicker, Forum E-Gitarrentechnik e.V. M. Zollner

8:40	Physical Modelling of Guitar String with Realistic Boundary Conditions Maximilian Schäfer, Rudolf Rabenstein [Abstract] The physical modelling of guitar strings consists of two main tasks: First, the modelling of an interior model describing the oscillation behavior of the string itself and, second, the incorporation of realistic boundary conditions connecting the string to a guitar body. For the modelling of the interior string model the Functional Transformation Method can be used, which turns a physical system described by a set of partial differential equations into a synthesis algorithm with real-time capability. However, the incorporation of realistic boundary conditions may largely increase the complexity of the interior model, therefore it is reasonable to initially implement the string model with simple boundary conditions. In a second step realistic boundary conditions can be realized by the design of a feedback control loop around the interior model. This design procedure leads to a modular real-time algorithm with separate components for strings and for the coupling to the guitar body.
9:00	Verzerrungen: Gerade oder ungerade? Manfred Zollner [Abstract] Verstärkerröhren wurden von Halbleitern weitgehend verdrängt - nur im Gitarrenverstärker halten sie sich hartnäckig. Der Grund: Übersteuerte Röhrenverstärker klingen angenehmer als übersteuerte Transistorverstärker. Auch wenn das jetzt nicht für alle Vertreter ihrer Art gilt, bei nicht wenigen ist es so. Warum? Weil Röhren (angeblich) hauptsächlich geradzahlige Verzerrungen erzeugen, und die sind mit dem Original stärker verwandt als die vom Transistor produzierten ungeradzahligen Verzerrungen. Kronzeugen dieses Statements sind die Orgelbauer, die mit Oktavregistern strahlende Klänge erzeugen, und mit Aliquoten hohle. Netter Versuch, doch völlig daneben. Geradzahlige Verzerrungen sind etwas ganz anderes als geradzahlige Obertöne. Die über viele Jahrzehnte bemühten angeblich guten even-order harmonics werden bezüglich der Verzerrungen falsch interpretiert, wie im Vortrag ausführlich erläutert wird.
9:20	Zur spezifischen Schaltungstechnik von Röhrengitarrenverstärkern Alexander Potchinkov [Abstract] Nach wie vor werden Röhrenverstärker als Gitarrenverstärker für ihren ”coolen sound” geschätzt, auch wenn sie ihres Gewichts, ihrer Herstellungskosten, der hohen Leistungsaufnahme und der Alterung von Verstärkerröhren wegen längst schon obsolet sein müßten. Gitarrenverstärker unterscheiden sich weniger in ihren Schaltungsstrukturen sondern vielmehr in ihrer Auslegung erheblich von Linearverstärkern wie Studioverstärker oder Verstärker für hohe Wiedergabetreue. Nichtlineare Verzerrung und niedriger Dämpfungsfaktor eines Gitarrenverstärkers beeinflussen entscheidend die Klangeigenschaften des Musikinstruments, bestehend aus Gitarre, Gitarrenverstärker und Lautsprecher. Mit diesem Beitrag sollen nicht, wie an vielen anderen Stellen bereits geschehen, die Verzerrungsspektren von Verstärkerröhren mit denen von Bipolar- oder Feldeffekttransistoren verglichen werden, sondern die Schaltungstopologien und die Auslegung von Verstärkerstufen im Vergleich zu Röhrenverstärkern für hohe Wiedergabetreue und zu Transistorgitarrenverstärkern angesprochen werden. Gitarrenröhrenverstärker werden so zum einen als typische Audioverstärker unter weitgehenden Wegfalls linearisierender Maßnahmen positioniert und zum anderen wird aufgezeigt, daß sie für das Erzielen vielfältigster Nichtlinearität im Gegensatz zum Transistorverstärker besonders gut geeignet sind.
10:00	Virtual Analog Modeling of Guitar Amplifiers with Wiener-Hammerstein Models Felix Eichas, Udo Zölzer [Abstract] Virtual analog modeling of guitar amplifiers is an ongoing research topic and its aim is the recreation of an analog system as exactly as possible. A mathematical model can be created which can be used reproducibly and independently of aging hardware and temperature dependence. In this way the popular sound of vintage tube amplifiers can be combined with new digital recording techniques. In this work the reference system is characterized by measuring it. Accurately defined input signals are sent through the reference system and its reaction to these signals is analyzed. Wiener-Hammerstein models are used to recreate the characteristic sound of guitar amplifiers. Wiener-Hammerstein models consist of a series connection of an input filter (LTI), a nonlinear transfer-function and an output filter (LTI). Input and output filter of the model can be measured and calculated. The nonlinear transfer function between the filters is a parametric mapping function, mapping input amplitude to output amplitude according to a nonlinear function. The parameters of this function can be determined by iterative optimization algorithms. The proposed method yields convincing results if the parameters and optimization signals are chosen carefully. The results are verified by objective error measurements as well as a listening test.
10:20	Authentic Modeling of Guitar Amplifiers and Effect Boxes Kristjan Dempwolf [Abstract] The emulation of analog audio devices by using digital signal processing algorithms is a technique commonly referred to as amp modeling. The purpose of these algorithms is the imitation of the sound of a reference device in real-time as true to the original as possible. This paper discusses the circuit-based emulation of these (often highly) nonlinear effect circuits. The analog reference system, specified by the complete schematic, is described in this work using a nonlinear state-space representation. Special attention is payed to the involved nonlinear components, commonly discrete semiconductors or vacuum tubes, that often make a major contribution to the characteristic sound. As a case study, the approach is applied to two popular nonlinear analog circuits. It is shown that the resulting models preserve the sonic character of the reference and that simulation results and measurements align well.
10:40	Audibility of different power supplies in a guitar amplifier Vera Erbes, Marina Leontopoulos, Manfred Zollner [Abstract] While in most audio equipment a power supply is expected to provide smooth and stable supply voltages, this is commonly not the case for guitar amplifiers and, moreover, not even desired in principle. Historically, the expected sound of an electric guitar is in part shaped by power supplies with high internal resistances. These cause a supply voltage drop (’sagging’) leading to compression of the output signal at the moment the strings are picked as well as to expansion of the sound during the fade out. In contrast, more modern power supplies operating with lower internal resistances and silicon diodes instead of rectifier tubes for rectification are ascribed a different sound by guitar players. This contribution compares power supplies in a classic guitar amplifier by measurements and in a listening test. The power supplies under study differ in terms of rectification (tube vs. silicon diodes) and size of the internal resistance. The results show that differences in the output signal of the amplifier due to different power supplies can be measured and also perceived under laboratory conditions.
11:00	Physical and Perceptual Evaluation of Electric Guitar Loudspeakers Wolfgang Klippel [Abstract] Active and passive loudspeaker system designed for electric guitars use particular transducers that generate signal distortion in the reproduced sound which are an essential requirement for the artistic expression in modern music. This paper gives an overview on the physical mechanisms, the state of the theoretical modeling and practical measurement of the linear and nonlinear parameters required for the numerical prediction of the reproduced sound. This analysis reveals a highly nonlinear, unstable vibration behavior at higher amplitudes. The perception of the generated signal distortion is investigated by modern auralization techniques.

Organisation:

M. Schneider, Georg Neumann GmbH H.-M. Fischer, Hochschule für Technik Stuttgart

15:40

Messtoleranzen bei der Prüfung von Armaturen der Wasserinstallation nach EN ISO 3822 Friederike Nordheim, Paul Bürgi, Oliver Wolff [Abstract] Die Norm EN ISO 3822 dient im Wesentlichen der Einstufung der akustischen Qualität von Armaturen im Trinkwasserbereich. Anhand der Einstufung in Klasse 1 und Klasse 2 wird die Verwendung von Armaturen in Gebäuden geregelt. Messtoleranzen, die bei der Prüfung auftreten, sind bei Anwendern dieser Norm bereits seit längerem bekannt. Umfassende Studien zur quantitative Analyse der Toleranzbereiche fehlen. Man ist bislang von unspezifischen Unzulänglichkeiten bei der Vorbereitung des Prüfstandes und Durchführung der Messungen ausgegangen. Offenkundige Toleranzen wurden weitestgehend in Kauf genommen. Es werden die Ergebnisse einer Bachelorarbeit vorgestellt, die sich mit der quantitativen Analyse der Messtoleranzen auseinandersetzt. Dazu wurden nicht nur die Messtoleranzen bestimmt, sondern auch die Abhängigkeiten von den Prüfkörpern frequenzselektiv in Langzeitversuchen untersucht. Es hat sich gezeigt, dass die Standardabweichungen der Prüfergebnisse von der Frequenz abhängen. Darüber hinaus konnte das Einschwingverhalten des Prüfstandes in Langzeitversuchen frequenzabhängig analysiert werden. Weiter konnte beobachtet werden, dass die frequenzabhängigen Toleranzen der Prüfergebnisse mit der Komplexität des Aufbaus des Prüfkörpers korrelieren. Das Standard Referenz Ventil, auch IGN genannt (Installations Geräusch Normal), ist vom Aufbau sehr einfach und zeigt im Vergleich zu den komplexer aufgebauten Prüfobjekten das stabilste Verhalten.

Organisation:

M. Schneider, Hochschule für Technik Stuttgart H.-M. Fischer, Hochschule für Technik Stuttgart

14:00	20 Monate neue DIN 4109 – Ein Rückblick und Ausblick Heinz-Martin Fischer [Abstract] Was hat sich durch die neue DIN 4109 geändert? Wie sind die ersten Erfahrungen mit der neuen Norm? Ein kurzer kritischer Rückblick beleuchtet die Entstehung dieser Norm. Eine Bestandsaufnahme geht auf die aktuelle Situation im bauaufsichtlichen Bereich und die Bedeutung für die bauakustische Planung ein. Dabei werden nicht nur die Anforderungen dieser Norm betrachtet, sondern vor allem auch die rechnerischen Nachweise und der Bauteilkatalog. Aufgezeigt werden die aktuellen Lücken und Defizite der Norm und der sich daraus ergebende Handlungsbedarf für deren Weiterentwicklung. Für bestimmte Bereiche kann bereits konkret aufgezeigt werden, wie der bestehende Handlungsbedarf umgesetzt wird. So stellt sich die neue DIN 4109 - zumindest in den Berechnungsverfahren und im Bauteilkatalog - als eine lebendige Norm dar, die weiterentwickelt und kontinuierlich an die aktuellen Bedürfnisse angepasst werden soll.
14:20	Schallschutz nach DIN 4109 im Massivbau - Berechnung und Messung im Vergleich, Luftschallschutz einer Wohnungstrennwand Reinhard O. Neubauer [Abstract] Mit der Veröffentlichung von DIN 4109, Schallschutz im Hochbau - Teil 2: Rechnerische Nachweise der Erfüllung der Anforderungen, Ausgabe 07/2017, hat sich der Bearbeitungsumfang zur Berechnung des baulichen Schallschutzes deutlich erhöht. Insbesondere die Auswahl der Stoßstellen kann in der Berechnung der Luftschalldämmung deutlich unterschiedliche Berechnungsergebnisse liefern. Aufgrund der kompletten Neuerarbeitung von DIN 4109 in Hinblick auf die Anpassung an die Europäische Norm (DIN EN 12354) fehlt es noch an messtechnischen Vergleichen in der Praxis. In diesem Beitrag wird der Luftschallschutz einer Wohnungstrennwand beschrieben wie sich Berechnungsergebnisse und Messergebnisse im Vergleich darstellen. Dabei wird insbesondere die Stoßstellensituation diskutiert wie sie sich in der Praxis zeigt und rechnerisch berücksichtigt werden muss.
14:40	Neue Rechenverfahren zur Trittschalldämmung nach DIN 4109 - Stimmen die Ergebnisse? Frank Schnelle, Roland Kurz [Abstract] In der neuen DIN 4109: 2016 wurden bei den Verfahren für die Berechnung der Trittschalldämmung von Decken in Massivbauten und Holzbauten Änderungen gegenüber Beiblatt 1 zu DIN 4109: 1989 vorgenommen. In Massivbauten wird neben den Eigenschaften der Rohdecke und der Deckenauflage nun auch der Einfluss von flankierenden Bauteilen berücksichtigt. Das Konzept der KT-Werte für unterschiedliche Raumanordnungen wurde unverändert übernommen. Bei Holzbauten wird hingegen die Gesamtkonstruktion der Decke einschließlich Deckenauflage und Unterdecke aus dem Bauteilkatalog oder aus Prüfberichten angesetzt und die Trittschalldämmung mit Tabellenwerten zur Berücksichtigung der Flankenübertragungen auf den Wegen Df und DFf ermittelt. Eine wesentliche Änderung in den neueren Berechnungen der Trittschalldämmung sind die Ansätze der Sicherheitsbeiwerte. Im Vortrag werden die Ergebnisse von Berechnungen der Trittschalldämmung nach altem und neuem Rechenverfahren mit Messungen in Gebäuden verglichen und Ursachen für die Abweichungen angegeben. Des Weiteren werden Lösungen für den Umgang mit baulichen Situationen (z. B. Altbauten mit Holzbalkendecken und Massivwänden) vorgeschlagen, für die keine Angaben in der neuen DIN 4109 enthalten sind.
15:00	Rechenverfahren und Nachweise für Bauelemente Bernd Saß [Abstract] Im Rahmen der Arbeiten zur aktuellen Fassung der DIN 4109 - Schallschutz im Hochbau - wurden für den Nachweis der Schalldämmung von Bauteilen eine Vielzahl von Rechenverfahren ermittelt und validiert. Für den Bereich der Bauelemente wurden dazu unter anderem auch Verfahren zur Berücksichtigung von Undichtigkeiten über Fugen und von Bauanschlüssen formuliert und eingearbeitet. Bei der Erstellung dieser Verfahren hat das Labor Bauakustik am ift Rosenheim an federführender Stelle mitgewirkt. Entwickelt wurden Verfahren zur Bestimmung und Bewertung der Fugenschalldämmung, der Einbausituation, der Wirkung von Falzdichtungen und aktuell von Profilen. Dieser Beitrag fasst die Verfahren zur Bestimmung der Fugen- und Profilschalldämmung zusammen und stellt die Rechenverfahren vor, die in diesem Zusammengang in die DIN 4109 mit aufgenommen worden sind bzw. für die normative Verwendung vorgesehen sind.
15:20	Vergleich von Softwarelösungen zur Berechnung der Schallübertragung nach DIN 4109-2:2016-07 Christian Voit, Michael Gierga, Martin Schneider [Abstract] In den vergangenen Jahren haben sich auf dem Markt mehrere Software-Lösungen, im Sinne von Berechnungshilfen, zum Schallschutz im Hochbau etabliert. Programme wie beispielsweise Dämmwerk von KERN, der Kalksandstein-Rechner des Bundesverbandes der Kalksandstein Industrie e.V. oder die Schallschutzsoftwares einzelner Ingenieurbüros, wie zum Beispiel IB Hanneforth aus Essen, dienen zur schallschutztechnischen Auslegung von Gebäuden und bieten dem Anwender Hilfestellung bei der Anfertigung von Schallschutznachweisen. Der Großteil der angebotenen Software ist dabei auf dem aktuellen Stand der Technik und greift bei der Berechnung der Schalldämmung auf das Berechnungsverfahren der DIN 4109-2:2016-07 und den Bauteilkatalog der Teile 31 bis 36 zurück. Grundsätzlich sind die berechneten Prognosewerte der unterschiedlichen Softwares gut miteinander vergleichbar. Es existieren jedoch Unterschiede zwischen den Programmen, wie beispielsweise in Bezug auf Anwendungsgrenzen, etwa bei zweischaligen Wohnungstrennwänden, bei Mauerwerk aus Hochlochsteinen mit Steindicken größer 24 cm oder beim Umgang mit Bauteilen mit einer sehr hohen flächenbezogenen Masse. Zum Teil beruhen diese Unterschiede auf einer fehlenden Funktionalität der Berechnungsprogramme oder es werden auch Lücken beispielsweise im Bauteilkatalog festgestellt, welche in den Programmen unterschiedlich gehandhabt werden.
16:40	Zweckmäßigkeit komplementärer Rechenverfahren zur DIN 4109-2 Thomas Hils [Abstract] In der DIN 4109-2:2016-07 ”Schallschutz im Hochbau - Teil 2: Rechnerische Nachweise der Erfüllung der Anforderungen” werden die allgemein anzuwendenden Rechenverfahren für bauakustische Prognosen und insbesondere den öffentlich-rechtlichen Nachweis (”Schallschutznachweis”) festgelegt. Diese beruhen auf einen verbindlich anzuwendenden Bauteilkatalog in Verbindung mit langjährig bekannten Verfahren wie z.B. der DIN EN ISO 12354-ff und werden nichtspektral als bewertete Kenngrößen geführt. Möglicherweise sind jedoch für besondere Fälle, Geometrien und/oder Bauweisen bisweilen andere, nicht in DIN 4109-2 geregelte Bauteileigenschaften und Berechnungsansätze besser geeignet oder bilden eine spezielle Problematik besser ab. Dies könnten zum Beispiel detailliertere, frequenzabhängige Bauteileigenschaften oder Verfahren sein, die auf ein spezielles Problem konkret angepasst sind. In diesem Zusammenhang soll anhand von Beispielen erörtert werden, ob eine ”Öffnungsklausel” in der Norm zielführend ist, die bei komplexen Fällen die Möglichkeit zulässt auch auf andere ingenieurtechnische Verfahren zurückgreifen zu können. Vorbild hierbei ist die ebenfalls bauaufsichtsrechtlich eingeführte DIN 4108-3:2014-11 ”Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden - Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz” wo explizit darauf hingewiesen wird, dass unter bestimmten Randbedingungen ”mit Hilfe weiterführender Berechnungsmethoden die Funktionsfähigkeit nachgewiesen werden darf”.
17:00	Schalldämmung von Massivwänden mit Vormauerschale – Labormessungen und DIN 4109-32 Martin Schneider, Andreas Ruff, Berndt Zeitler, Martin Schäfers [Abstract] Im Juli 2016 ist die neue DIN 4109 erschienen. In den Teilen 31 bis 36 der DIN 4109, dem sogenannten Bauteilkatalog, sind die schalltechnischen Daten von Baukonstruktionen hinterlegt. Diese Daten stammen zum einen direkt aus Messungen in Prüfständen, zum anderen wurden die Daten aus anderen Dokumenten (z.B. EN 12354 Reihe, Beiblatt 1 zu DIN 4109-89) übernommen. Das bewertete Schalldämm-Maß von massiven Außenwänden aus Mauerwerk mit einer Vormauerschale wird in DIN 4109-32 entsprechend den Angaben in Beiblatt 1 zu DIN 4109 aus der flächenbezogenen Masse der Gesamtwand unter Berücksichtigung eines Zuschlages von 5 bzw. 8 dB ermittelt. Eine Übernahme dieser Werte erfolgte, da zum Zeitpunkt der Normerstellung keine neueren Messdaten bekannt waren. Allerdings haben sich gegenüber den 1980er Jahren die Konstruktionen aufgrund gestiegener Anforderungen an den Wärmeschutz deutlich verändert. Die Dämmstoffdicke und damit der Abstand zwischen Hintermauerwand und Vormauerung stiegen von ca. 50 mm auf heute übliche 200 mm an. An der HFT-Stuttgart wurde eine solche Konstruktion im Wandprüfstand eingebaut und schalltechnisch untersucht. Neben den klassischen Messungen zur Bauakustik (Schalldämm-Maß, Körperschall-Nachhallzeit) wurden auch weitergehende Untersuchungen zum Schwingungsverhalten dieser Konstruktion durchgeführt. In dem Vortrag werden erste Ergebnisse eines laufenden Forschungsvorhabens vorgestellt und es wird ein Ausblick auf geplante Untersuchungen gegeben.
17:20	Nachweis von Holzdecken nach DIN 4109 – Möglichkeiten und Grenzen Andreas Rabold, Camille Châteauvieux-Hellwig, Simon Mecking [Abstract] Mit der Überarbeitung der DIN 4109 wurden sowohl die Rechenverfahren als auch die Bauteilkataloge als Eingangsdaten für die Berechnung grundlegend aktualisiert. Besonders deutlich stellt sich dies für den Holzbau dar. Mit der neuen DIN 4109 stehen nun wesentlich umfangreichere Bauteilsammlungen sowie neue Berechnungsmodelle für den bauakustischen Nachweis im Holzbau zur Verfügung. Im Beitrag sollen diese Möglichkeiten, aber auch ihre Anwendungsgrenzen sowie die noch zu schließenden Lücken am Beispiel der Holzdecke aufgezeigt werden. Ausgehend von den neuen Anforderungen und Berechnungsmodellen werden Planungs- und Nachweismöglichkeiten vorgestellt und durch weiterführende Prognosemodelle ergänzt. Die Prognose erfolgt für die Luft- und Trittschalldämmung der Trenndecken in verschiedenen Bauvorhaben und Ausführungsbeispielen. Besonderer Wert wird hierbei auf Massivholzkonstruktionen gelegt, da diese in der neuen DIN 4109 noch nicht ausreichend behandelt werden. Die Anwendbarkeit der Modelle wird anhand der Validierung gegenüber den Messergebnissen in der Bausituation geprüft.
17:40	Perspektive für den Schallschutz im Holzbau in DIN 4109 Andreas Meier [Abstract] Die Planung und Beratung von Neubauten in mehrgeschossiger Holzbauweise erfordert belastbare Grundlagen und griffige Konstruktionsregeln. Aufgrund der außerordentlichen Produkt- und Konstruktionsvielfalt ist in Teil 33 der DIN 4109 ein Bauteilkatalog mit schalltechnischen Angaben aufgenommen und mit einem auf die spezielle Bauweise abgestimmten Prognoseverfahren einschließlich Sicherheitsbetrachtung verknüpft worden. Neben dem Bauteilkatalog in DIN 4109 entstanden und entstehen neue Datenbanken, die herstellerneutral oder herstellergebunden, länderspezifisch oder überregional bauphysikalische Angaben zu Holzkonstruktionen zusammenstellen. Solche Bauteildatenbanken sind in der Regel sehr umfassend und aktuell. Die Wertigkeit der schalltechnischen Angaben im Hinblick auf eine abgesicherte Prognose ist aber schwer zu erkennen. Aus Sicht des Planers fasst der Beitrag die Regelungen und Herangehensweise zum Schallschutz im Holzbau insbesondere in Bezug auf DIN 4109 zusammen und diskutiert Perspektiven für die Fortschreibung.
18:00	Übertragungsfunktionen im Holzbau Fabian Schöpfer, Andreas R. Mayr, Ulrich Schanda [Abstract] Zum Nachweis des gesetzlich geforderten Schallschutzes bei gebäudetechnischen Anlagen ist die Kenntnis der von diesen Anlagen ausgehenden Schallemissionen und deren Übertragung im Gebäude erforderlich. Hierfür steht mit der DIN EN 12354-5 ein validiertes Berechnungsverfahren zur Verfügung, welches derzeit aber nur im Massivbau anwendbar ist. Für den Holzbau fehlen entsprechende Planungshilfen bislang. Aufbauend auf bereits bestehenden Ansätzen wurde das Konzept der Übertragungsfunktionen aufgegriffen, um ein praxistaugliches Ingenieurverfahren für den Holzbau zu entwickeln. Hierfür wird seit Ende letzten Jahres an der Hochschule Rosenheim im Rahmen der Forschungsinitiative Zukunft Bau das Projekt ”Übertragungsfunktionen im Holzbau” bearbeitet. Der Schwerpunkt dieses Vorhabens liegt in der messtechnischen Erfassung von Übertragungsfunktionen in Holzbaugebäuden. Durch die Beteiligung von Firmen aus der Holzbaubranche mit verschiedenen Unternehmensschwerpunkten besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Holzbaukonstruktionen und Gebäudetypen zu untersuchen. Die dazu vorgeschlagenen Messverfahren wurden kürzlich in die ISO 10848:2017-09 aufgenommen und dienen als Grundlage zur Erfassung der Messdaten. In diesem Beitrag wird das Forschungsprojekt vorgestellt und Zwischenergebnisse werden präsentiert.

Organisation:

M. Schneider, Hochschule für Technik Stuttgart H.-M. Fischer, Hochschule für Technik Stuttgart

9:00	Spektrale Unterschiede zwischen Straßen- und Schienenverkehrsgeräuschen Uwe Ritterstaedt [Abstract] Im Zuge der Diskussion über einen spektral begründeten Pegelabschlag bei Schienenverkehrsgeräuschen zur Berechnung des passiven Schallschutzes gemäß DIN 4109 wurden Straßen- und Schienenverkehrsgeräusche aufgenommen und die Frequenzspektren verglichen. Ziel war der Nachweis, ob Unterschiede existieren, wie sie beschaffen sind und welchen Einfluss sie auf die Fensterdämmung haben. Da diese Untersuchung privat finanziert wurde, kann sie kein statistisch gesichertes Ergebnis bieten. Es wird jedoch aufgezeigt, dass Zweifel an der im Beiblatt A1 zur DIN 4109-2 geäußerten Aussage angebracht sind, dass bei Schienenverkehrsgeräuschen pauschal der maßgebliche Außenlärmpegel um 5 dB gesenkt werden könne. Hier ist daraufhin weiterer Forschungsbedarf festzustellen.
9:20	Schutz vor Verkehrslärm unter Berücksichtigung von Maximalpegeln? Vergleich der Regelwerke und rechtlicher Kategorien bei Straßen-, Schienen- und Fluglärm Eckhard Bock [Abstract] Der Schutz vor Verkehrslärm ist in unterschiedlichen Regelwerken definiert. Beim Neu- und Ausbau von Verkehrsinfrastruktur, der Lärmsanierung oder dem Neubau von Wohngebieten sind rechtliche Kategorien zu beachten. Das Vorsorgeprinzip ist für alle Beteiligten beim Neubau von Wohnungen und Siedlungen (DIN 18005) aber auch von Verkehrsinfrastruktur verbindlich. Werte für den Tag- und Nachtschutz sind in einer Reihe von Regelwerken festgelegt worden - die DIN 4109 legt Nachtwerte erstmalig 2016 fest. Korrektursummanden werden aufgrund der Besonderheit des Außenlärms in der VDI 2719, der DIN EN ISO 717-1 und der 24.BImSchV definiert. Aktuelle Arbeiten nehmen Bezug auf die Differenz des Außenlärmspektrums und der Schalldämmwerte von Fenstertypen. Ungeregelt ist insbesondere bei Schienenlärm die Berücksichtigung von Maximalpegeln bei der Bestimmung des maßgeblichen Außenlärmpegels. Das Bayrische Landesamt für Umwelt hat bereits 2007 darauf verwiesen, dass bei Schienenlärm anders als bei Straßenlärm (aktuell DIN 4109-2 kombiniert mit DIN 4109-4) die DIN 4109 Lücken aufweist. Im Rahmen von höchstrichterlich bestätigten Ausbauentscheidungen zu Verkehrsflughäfen (insbesondere München und Berlin) sind Häufigkeitsmaximalpegelkriterien festgelegt worden, die zu zufriedenstellendem baulichem Schallschutz geführt haben, während das Kriterium zu Aufwachreaktionen am Leipziger Flughafen zu evaluieren ist. Anforderungswerte sind zu vergleichen. Sie sollten Korrektursummanden und Maximalpegelkriterien berücksichtigen und somit den baulichen Schallschutz aller Außenbauteile umfassen.
9:40	Balkone in der DIN 4109 Steffen Blessing [Abstract] Balkone waren bisher weder in der DIN 4109, Ausgabe 1989 noch in der Ausgabe 2016 ausdrücklich mit Anforderungen an den Trittschallschutz belegt. Im Vortrag soll aufgezeigt werden, weshalb es sinnvoll ist eine Anforderung an den Trittschallschutz für Balkonkonstruktionen festzulegen. Wie eine solche Anforderung zahlenmäßig hergeleitet und festgelegt werden kann bzw. wurde, soll ebenfalls dargestellt werden. Außerdem soll eine Berechnungsmöglichkeit, mögliche Ausführungen sowie mögliche oder erforderliche Maßnahmen vorgestellt werden.
10:20	Die neue DIN 4109 (2016) in der öffentlich-rechtlichen Anwendung Steffen Hettler [Abstract] Die DIN 4109 aus dem Jahre 2016 ist zwischenzeitlich im Rahmen der Umsetzung der Musterbauverordnung und diesbezüglich der Veröffentlichung der Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen auf dem Weg zwingendes Recht zu werden. Gegenstand des Vortrags soll dabei nicht die zwischenzeitlich den meisten bekannte Bedeutung der DIN 4109 auf den privatrechtlich geschuldeten Schallschutz sein. Vielmehr soll der Beitrag die öffentlich-rechtliche Anwendung der DIN 4109 aus dem Jahr 2016 zum Gegenstand haben. Dazu soll die Normenkette in der rechtlichen Prüfung aufgezeigt werden. Auf Grundlage der geänderten Musterbauverordnung mit dazugehörender Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmung wird aufgezeigt, welchen Platz darin die DIN 4109 (2016) einnimmt. Dazu gehören Fragestellungen, wie die Anwendung der eigentlich nach der DIN 4109 aus dem Jahr 2016 vorgesehenen Rechenverfahren nach der DIN-EN 12354. Welche Folgen haben Verstöße gegen den Mindestschallschutz nach der DIN 4109 aus dem Jahr 2016 in der Planung und der Berechnung. Beim Außenlärm hat die DIN 4109 aus dem Jahr 2016 eine Anhebung des Schallschutzes hervorgebracht, die zum Teil nun wieder relativiert wurde. Gerade hieraus stellt sich in mehrfacher Hinsicht die Frage, welche Fassung der DIN 4109 nun im Zusammenhang mit Vorgaben in Planfeststellungsbeschlüssen einzuhalten sind. Antworten darauf werden Gegenstand des Vortrags auf der DAGA sein.
10:40	DIN 4109-5: Erhöhter Schallschutz – Möglichkeiten und Risiken Steffen Körper [Abstract] Die 2016 im Weißdruck erschienene DIN 4109 beinhaltet Mindestanforderungen an den baulichen Schallschutz. In der Praxis wird aber häufig nach einem besseren Schallschutz gefragt. Ein erhöhter baulicher Schallschutz wird derzeit in mehreren Dokumenten, wie z. B. der VDI 4100, der DEGA-Empfehlung 103, der DIN SPEC 91314:2017 und dem Beiblatt 2 der DIN 4109:1989, behandelt. Diese Unterlagen enthalten unterschiedliche Kenngrößen, Anforderungen und Empfehlungen. Die bauakustischen Planungsbüros und die Gerichte sind daher mitunter verunsichert, welches Dokument nun tatsächlich einen im Vergleich zum Mindestschallschutz wahrnehmbar besseren Schallschutz ermöglicht und so Komfortansprüchen im Wohnungsbau gerecht wird. Eine DIN-Arbeitsgruppe erarbeitet deshalb derzeit einen Teil 5 der DIN 4109, der Anforderungen an den erhöhten baulichen Schallschutz beinhalten wird. Dabei bestehen unterschiedliche Interessen der beteiligten Kreise, die in der Arbeitsgruppe intensiv diskutiert werden und gegebenenfalls als Konsens in den Normentwurf eingehen. Zudem werden im Entwurf sowohl die aktuelle Rechtsprechung und die gängige Baupraxis als auch Kenntnisse aus den vorhandenen Normen und Dokumenten berücksichtigt. In dem Beitrag werden die Möglichkeiten und Risiken bei der Erarbeitung des Teils 5 der DIN 4109 aus Sicht des Umweltbundesamtes aufgezeigt und bewertet.
11:00	DEGA-Empfehlung 103 – Neue Fassung Januar 2018 Christian Burkhart [Abstract] Die erste Fassung der DEGA-Empfehlung 103 wurde im März 2009 veröffentlicht. In den vergangenen Jahren wurden sowohl in der praktischen Anwendung als auch durch die Rückmeldungen und Diskussionen der Teilnehmer aus den jährlich 1 bis 2 mal stattfindenden Veranstaltungen der DEGA-Akademie Erfahrungen gesammelt, die in die neue Fassung eingeflossen sind. Nun wurde nach fast 9 Jahren die überarbeitete Fassung im Januar 2018 veröffentlicht. Im Vortrag werden kurz die Veränderungen und deren Hintergründe dargestellt sowie Erfahrungen aus der Praxis kritisch dargestellt und mögliche Wege für die Zukunft dargestellt. Dabei werden sowohl die baulichen Möglichkeiten, als auch die Wünsche der Bewohner dargestellt und deren Grenzen aufgezeigt.

Sitzungsleitung:

H. Venghaus, ACCON GmbH M. Wiemers, Akustikberatung Wiemers

8:40	Validierung eines Zeitbereichsmodells zur Prognose von Rad-Schiene-Rollgeräuschen Friedrich Mangelsdorf, Katja Stampka, Anders Nordborg, Ennes Sarradj [Abstract] Das Rad-Schiene-Rollgeräusch ist der dominante Anteil des Schienenverkehrslärms bei mittleren Fahrgeschwindigkeiten (50 bis etwa 300 km/h). Durch Unebenheiten auf der Schiene sowie auf der Lauffläche des Rades, wird das System zu Körperschallschwingungen angeregt. Diese werden frequenzabhängig sowohl von der Schiene und den Rädern als auch von den Schwellen als Luftschall abgestrahlt. Von Nordborg (DAGA 2015) wurde ein Zeitbereichs-Modell zur Prognose von Rad-Schiene-Rollgeräuschen unter Berücksichtigung der vertikalen Kräfte vorgestellt. Mit Hilfe dieses Modells ist es im Gegensatz zu etablierten Frequenzbereichsmodellen möglich, Nichtlinearitäten des Hertzëschen Kontakts und die nichtstationäre Rückkopplung zwischen der Kontaktkraft und den Auslenkungen von Rad und Schiene zu berücksichtigen. Auf Grundlage dieses Modells wurde ein numerisches Berechnungsverfahren implementiert, mit welchem die zeitlichen Verläufe der Kontaktkraft und der Auslenkungen von Rad und Schiene parameterabhängig berechnet werden können. Die Ergebnisse für das Schwingverhalten der Schiene während einer Zugvorbeifahrt werden Messdaten an einem Nahverkehr-Gleis gegenüber gestellt. Es zeigt sich in weiten Frequenzbereichen eine zufriedenstellende Übereinstimmung zwischen Messdaten und Prognose.
9:00	Erstellen eines Leitfadens zum Einsatz von Schallminderungsmaßnahmen an bestehenden und neuen Eisenbahnbrücken im Netz der DB AG Dorothée Stiebel, Christian Gerbig, Bernd Asmussen [Abstract] Die Schallabstrahlung von Eisenbahnbrücken beruht darauf, dass die Brückenkonstruktion während der Überfahrt eines Zuges zu Schwingungen angeregt wird und zusätzlich zum Rollgeräusch Luftschall abstrahlt. Diese im Vergleich zum Rollgeräusch der Züge tendenziell niederfrequente Lärmkomponente, auch als Brückendröhnen bezeichnet, kann von Anwohnern als besonders belästigend empfunden werden. Schallschutzwände schirmen nur das seitlich abgestrahlte Rollgeräusch aber nicht das Brückendröhnen ab. Schallschutzfenster mindern aufgrund ihrer frequenzabhängigen Wirkung den von der Brücke abgestrahlten Schall in der Regel ebenfalls nicht ausreichend. Zur Reduktion des Brückendröhnens werden daher heute überwiegend elastische Elemente im Bereich des Oberbaus eingesetzt, allerdings existieren auch weitere Maßnahmen wie z. B. Brückendämpfer bzw. konstruktive Maßnahmen. Da bis 2019 insgesamt 875 Brücken im Bereich der DB Netz ersetzt bzw. umfassend saniert werden sollen, soll sichergestellt werden, dass die ersetzten bzw. instand gesetzten Brückenkonstruktionen auch im Hinblick auf die Luftschallemissionen dem Stand der Technik entsprechen. Zur Unterstützung der Fachplaner soll daher im Rahmen des Zukunftsinvestitionsprogramms (ZIP) mit finanzieller Förderung durch den Bund ein Leitfaden zur Schallminderung von Eisenbahnbrücken erstellt werden. Dabei sollen neben der Bewertung innovativer Maßnahmen auch Empfehlungen für Maßnahmen zur Reduktion des Brückendröhnens bestehender und neuer Brücken erstellt werden. Der Vortrag gibt einen Überblick über die bereits durchgeführten Arbeiten.
9:20	Track Noise Reduction - A single value descriptor of noise radiated by a railway track based on Track Decay Rate Helmut Venghaus, David J. Thompson [Abstract] One of the outcomes of the STARDAMP project was a laboratory testing method for rail dampers based on flexibly mounted rail sections. To achieve an estimate of the performance of the tested rail dampers in the track it is necessary to combine the damping effectiveness of the damper from the laboratory with the existing damping of the track expressed in terms of the Track Decay Rate (TDR). By combining both data sets the reduction of the noise radiated by the track can be determined. To summarise the effect of a rail damper in a particular situation, a reduced calculation procedure has been developed, presenting the acoustic differences of track sections as a single value. This value gives the Track Noise level Reduction (TNR) due to the changes in TDR. This calculation method may now be used to give a better understanding of the noise levels at different railway track sites in the same way as the roughness level. This paper will give a short overview of the calculation method and its sphere of influence to compare the noise radiation at different track sites with the aim of introducing a single value descriptor for the effect of TDR.
10:00	Measuring standard for external door warning signals Christian Czolbe [Abstract] Schienenfahrzeuge müssen für den sicheren Betrieb als Personenfahrzeuge z.B. als Stadtbahn oder im Fernverkehr das Türöffnen und Türschließen akustisch signalisieren. So müssen die Türen von Fahrzeugen für den innereuropäischen Betrieb seit 2008 im Rahmen der TSI PRM (Menschen mit eingeschränkter Mobilität) bestimmte Anforderungen an Schalldruckpegel, Frequenz, Zeitfolge und adaptive Lautheitsregelung des jeweiligen Türwarnsignals erfüllen. Die Messungen finden sowohl im Innenbereich als auch im Außenbereich statt. Aktuell wurde ein Normenvorschlag für diese Messungen erarbeitet, welche eine schnelle und einfache Messung am Fahrzeug ermöglichen soll. Obwohl es auf den ersten Blick einfach erscheint, ein Türpiepsen zu messen, wird schnell klar, dass die Messung von pulsierenden Tönen insbesondere im Innenbereich recht anspruchsvoll ist. Für adaptive Türwarnsignale muss ein künstliches Hintergrundgeräusch erzeugt werden, um die Regelung des Systems sowie die den Nachweis der gesetzlichen Anforderungen beurteilen zu können. Eine Diskussion über die eigentliche Messgröße für dieses Thema und die Wahrnehmung von Warnsignalen im Schienenfahrzeugbereich ist dringend erforderlich, da viel zu gern Mittelungspegel und altbekannte hörbare Unterschiede verwendet werden, welche jedoch nicht bei allen Signalen gleichermaßen gut geeignet erscheinen. So kommt es vor, dass Anwohner, Passagiere und auch das Zugpersonal selbst mitunter unnötig belästigt werden, obwohl das Fahrzeug mit den akustischen Anforderungen konform ist.
10:20	Schienenschleifen als Ursache von Tonalitäten und hochfrequenten Schienenschwingungen Benjamin Lütke, Bernd Asmussen [Abstract] Hochfrequente Pfeifgeräusche bei Zugvorbeifahrten, kurz nach dem Schienenschleifen, haben zu vermehrten Anwohnerbeschwerden geführt. Die Instandhaltungsschleifprozesse verändern die akustische Signatur der Schiene signifikant. Im Projekt ”Geräuschoptimiertes Schienenschleifen” der DB Netz AG wurden sechs unterschiedlich geschliffene Abschnitte über einen Zeitraum von 4 Wochen akustisch untersucht. Die akustischen Frequenzspektren der einzelnen Abschnitte weisen große Unterschiede auf und korrelieren mit der Welligkeit der Schienenoberfläche. Ergebnisse der ICs bei 200 km/h, der Regionalzüge ET440 bei 140 km/h und der Regionalzüge mit Doppelstockwagen bei 120 km/h werden in dem Beitrag vorgestellt. Zwischen den verschieden geschliffenen Abschnitten betragen die Differenzen der globalen Schalldruckpegel bis zu 4 dB bei den Vorbeifahrten der ET440 mit 140 km/h. In einzelnen Frequenzbändern wurden Unterschiede bis zu 10 dB für diese Kategorie gemessen. Die Schienenoberflächen, die starke diskrete Wellenlängen in longitudinaler Richtung aufweisen, führen zu den stärksten Tonalitäten. Die nahezu unveränderten Frequenzspektren der herannahenden und wegfahrenden Züge in Bezug auf die Mikrofonebene lassen darauf schließen, dass vor allem die Schienenschwingungen zur Geräuschentwicklung beitragen.
10:40	Zur erschütterungsmindernden Wirkung von Betontrögen mit Schotteroberbau auf Unterschottermatte Norbert Breitsamter [Abstract] Die DB AG setzt seit über 20 Jahren Betontröge mit Schotteroberbau auf Unterschottermatten auf freier Strecke zur Minderung von Erschütterungsimmissionen ein. Zum weiteren Verständnis der Wirkungsweise der Betontröge mit Schotteroberbau auf Unterschottermatten wurden aktuell umfangreiche theoretische Parameterstudien mittels des Rad-Schiene-Interaktionsmodells iSi zur Aufklärung des Oberbauverhaltens sowie weitere Messungen an einem Bestandstrog durchgeführt. Die Parameterstudien umfassen: - Fahrgeschwindigkeit, unabgefederte Radsatzmasse, - Zw-Eigenschaften und USM-Eigenschaften (dyn. Steifigkeit, Dämpfung), - Schotterdicke, - Trogeigenschaften (Sohlplattendicke, Eigenfrequenzen), - Bodensteifigkeit (stark vereinfacht). Die Ergebnisse der modellbasierten Parameterstudien sowie der Messungen (soweit diese schon ausgewertet sind) werden vorgestellt und diskutiert. Abschließend wird ein konservativer Ansatz für die Minderungswirkung (spektrale Einfügungsdämmung) empfohlen.
11:00	Akustische Anforderungen an Schienenstegdämpfer und Schienenstegabschirmungen im Netz der DB AG Maria Starnberg, Matthias Stangl, Bernd Asmussen, Christian Frank, Jochen Metzger [Abstract] Schienenstegdämpfer (SSD) reduzieren die Schwingungen und somit die Schallabstrahlung der Schiene während der Vorbeifahrt eines Zuges. Die Wirkung wird von vielen Parametern beeinflusst, die nicht direkt durch die Konstruktion des SSDs bestimmt werden, wie z.B. die dynamischen Eigenschaften des Gleises und die Schallabstrahlung der Räder. Seit der Neufassung der Schall03 (Berechnung des Beurteilungspegels für Schienenwege) im Jahr 2015 können SSD als Schallminderungstechnik eingesetzt werden unter die Voraussetzung, dass die festgelegte akustische Wirksamkeit eingehalten ist. Bisher ist keine akustische Typprüfung von SSD im Regelwerk der DB festgeschrieben. Ein Feldtest zur Prüfung der Minderungswirkung ist mit einem hohen Aufwand bei gleichzeitig hoher Unsicherheit der Ergebnisse verbunden. Im Forschungsprojekt STARDAMP wurde ein Laborprüfverfahren entwickelt und validiert, das für die Produktqualifikation geeignet ist. Mit Hilfe des in STARDAMP entwickelten Tools zur Prognostizierung der Wirkung von SSD auf Basis der Messung von Abklingraten wurde die im Laborversuch nachzuweisende Mindestdämpfung ermittelt, welche die Einhaltung der Vorgaben nach Schall03 für verschiedene Betriebsfälle sicherstellt. Dieser Beitrag beschreibt die Entwicklung der Anforderungen an die im Prüfstand ermittelten Abklingraten und fasst die neue Typprüfung von SSD der DB zusammen.

Sitzungsleitung:

D. Beer, Fraunhofer IDMT A. Lindau, Max-Planck-Institut für empirische Ästhetik M. Zollner, GITEC-FORUM

14:00	Aufbau und Betrieb einer Infraschallquelle Detlef Krahé, Alexander Alaimo Di Loro, Ulrich Möhler, Christian Eulitz, Uwe Müller, Dirk Schreckenberg [Abstract] Für eine Untersuchung zur Wahrnehmung und Wirkung von Infraschall (< 20 Hz) auf den Menschen nahe der Hörgrenze wurde eine Infraschallquelle eingesetzt, die u.a. sinusförmige Schalle möglichst frei von nichtlinearen Verzerrungen produzieren kann. Kern des Systems ist der Infraschallgenerator TRW 17 der Firma Eminent Technology, der Schalldruckpegel >115dB im Bereich 1Hz bis 20 Hz erzeugen kann. Prinzip bedingt ist die Erzeugung nicht frei von nichtlinearen Verzerrungen. Zur aktiven Kompensation von Obertönen wird ein hochqualitativer Subwoofer (Neumann KH 870) eingesetzt. Dieser kann bei Frequenzen nahe 20 Hz auch als primäre Quelle eingesetzt werden. Die nichtlinearen Verzerrungen, die dieser dann bei hohen Pegeln erzeugt, werden von einem weiteren Lautsprecher ebenfalls aktiv kompensiert. Die Kompensation wird mittels eines DSP-Systems generiert und kontrolliert. Die Untersuchung wird vom Umweltbundesamt finanziert.
14:20	Combined Measurement of Cone Vibration and 3D Sound Pressure output of Transducers Christian Bellmann, Wolfgang Klippel, Chuan Qin [Abstract] Measuring the cone of an electroacoustic transducers using a triangulation laser, the vibration behavior as well as the geometry of the membrane can be exploited. These mechanical information can be used to predict the acoustical output of the loudspeaker using Bounded Element Modeling (BEM). A fast alternative to these time-consuming calculation is Rayleigh’s integral equation, which considers the vibration but neglects the curvature of the cone. Consequently, the accuracy of the extrapolated sound field data is limited. Measuring with a microphone in the near field of the transducer and using a holographic approach to extrapolate the far field gives a much more accurate description of the 3D sound pressure output. The paper will present how the measurements can be combined using the same hardware to measure automatically accurate both mechanical and acoustical data of an electroacoustic transducer.
14:40	Messtechnische Bestimmung der Treiberparameter von Elektrodynamischen Excitern durch Vector-Fitting Benjamin Becker, Kay Kochan [Abstract] Elektrodynamische Exciter werden in Kombination mit einer schallabstrahlenden Oberfläche zunehmend als Alternative zu konventionellen Lautsprechern zur Beschallung von Fahrzeuginnenräumen (in Flugzeugen, Automobilen, Zügen) verwendet. Zur Anpassung des Exciters an die abstrahlende Oberfläche und den benötigten Frequenzbereich müssen die physikalischen Parameter des Exciters gezielt beeinflusst werden. Dies erfordert während der Entwicklung und nach der Fertigung eine Methode zur messtechnischen Bestimmung der Parameter. In diesem Beitrag wird ein mögliches Ersatzschaltbild für elektrodynamische Exciter analysiert, und es wird gezeigt, wie die Parameter der Ersatzschaltbildkomponenten über Messungen bestimmt werden können. Die hier vorgestellte Methode besteht darin, die Polstellen und Residuen von am Exciter messbaren Übertragungsfunktionen zum einen theoretisch abzuleiten und sie zum anderen über die Methode des Vector Fitting aus gemessenen Daten zu gewinnen. Aus den Polstellen und Residuen lassen sich anschließend die Parameter des Ersatzschaltbilds für den vermessenen Exciter berechnen.
15:00	Messung der Signalverzerrungen bei der Wiedergabe komplexer Audiosignale Lukas Creutzburg, Wolfgang Klippel, Marian Liebig [Abstract] Dieser Beitrag beschreibt die Messung der Signalverzerrungen unter Nutzung komplexer Audiosignale, wie beispielsweise Musik, als Messsignal. Diese Messmethode ist eine praxisnahe Möglichkeit zur Prüfung von Lautsprechern. Eine Initialmessung ist nicht erforderlich. So kann auch ein beliebiger Mitschnitt einer Veranstaltung als Messsignal verwendet werden. In der Analyse wird der Übertragungspfad linear, zeitvariant modelliert. Dabei muss bei der Modellierung mit in Betracht gezogen werden, dass nur diejenigen Frequenzlinien mit in das Modell aufgenommen werden, welche sowohl ausreichend angeregt werden und ausreichend kohärent zum Eingangssignal sind. Außerdem werden Änderungen der Übertragungsfunktion durch viskoelastische Effekte oder Erhitzung der Schwingspule in einer getrennten zeitvarianten Modellierung mit berücksichtigt. Es verbleibt nach der Subtraktion des Modells von der Aufzeichnung das Residuum, welches nur noch nichtlineare Verzerrungen, externe Störsignale und Rauschen enthält.
15:20	Using object-based audio reproduction in live applications Christoph Sladeczek, Bjorn Van Munster [Abstract] Object-based audio is an approach for spatial sound reproduction which overcomes fundamental problems of traditional channel based applications. A spatial audio production consists out of audio objects. The audio objects are defined by an input signal and its associated metadata. The input signal represents the sound which should be perceived e.g a violin or a female voice, while the metadata describes the unique characteristics of that input signal such as its spatial position, movement or gain. Based on the audio-object information the loudspeaker signals will be generated by means of real- time audio rendering. For this the audio renderer need to know the loudspeaker setup. Especially in live applications, this new approach has major advantages for creative professionals. This paper describes the application and experiences of object-based audio installations in famous venues throughout Europe.
16:40	Modern Mathematical Methods for Signal Processing in Audio and Acoustics Georg Tauböck [Abstract] Signal processing is a key technology that forms the backbone of important developments like MP3, digital television, mobile communications, and wireless networking and is thus of exceptional relevance to economy and society in general. The main goal of this contribution is to give an overview over modern mathematical methods for signal processing in audio and acoustics. In particular, we will address frame theory, time-frequency analysis, as well as compressive sensing and sparsity. The mathematical concept of frames establishes a theoretical background for signal processing. They can give more freedom for the analysis and modification of information and are thus of utmost importance for accurate models of real-world phenomena. Compressive sensing has been one of the major developments in applied mathematics in the past 15 years. The key to its success is that it allows one to exploit signal structure, such as sparsity, to circumvent the traditional barriers of sampling theory. In addition, efficient algorithms allow the practical realization of this theory. Since many real-world signals can be well approximated by an expansion that has only a small number of non-vanishing terms (sparse representation) it has proven a strong potential for many applications including audio and acoustics.
17:00	Frame Multipliers - a mathematical background for time-variant filters and auditory scene analysis Peter Balazs [Abstract] The concept of frame multipliers are the mathematical description of very natural operators. Given an audio signal, a transform is applied on it, for example a time-frequency transform. The coefficients are then multiplied by a so-called symbol, and then by re-synthesis an audio signal. Multipliers have been used implicitly for quite some time in audio applications, as time-variant filters. Also in computational auditory scene analysis (CASA) the masks used to separate target and background also naturally correspond to such operators. In this talk we are going to present the mathematical theory for frame multipliers, and show how they can be applied in acoustics.
17:20	Reale Ambisonics-Mikrophone Martin Schneider [Abstract] Die Ambisonics Technologie wurde in den 1970ern entwickelt. In ihrer Grundform (First order Ambisonics, FOA) wird das Schallfeld idealerweise an einem Punkt durch ein omnidirektionales und drei orthogonal angeordnete, bidirektionale Mikrophone erfasst (”B-Format”). Da perfekte Koinzidenz hierbei nicht möglich ist, besteht eine typische Realisierung aus vier Druckgradientenempfängern, die quasi-koinzident auf den Flächen eines virtuellen Tetraeders angeordnet sind (”A-Format”). Deren Signale werden mittels Matrizierung und Filterung in eine virtuelle B-Format-Anordnung umgerechnet. 40 Jahre lang war Ambisonics, auch mit der Erweiterung zu Higher Order Ambisonics (HOA) ab ca. 2000, ein Thema für Forscher und eine kleine Zahl von Enthusiasten. Erst durch die Integration von 360∘-Video und Ambisonics als bevorzugtem Audioformat in weitverbreitete Plattformen wie Youtube und Facebook erfuhr diese Technologie seit 2016 ein größeres Interesse. Mittlerweile steht eine Auswahl von Mikrophonen in A-Format zur Verfügung, die aber in ihren Realisierungen teils stärker vom theoretischen Ideal abweichen. Vergleichende akustische Messungen zeigen die Differenzen auf. Insbesondere entstehen Laufzeitdifferenzen durch die Quasi-Koinzidenz, die auch durch Matrizierung und Filterung nur partiell kompensiert werden können, so dass man sich im Filterentwurf für ein Optimierungsideal entscheiden muss. Die Auswirkungen verschiedener Filter werden anhand realer Implementierungen dargestellt.
17:40	Bearing Estimation of Specific Audio Events using Microphone Arrays Macarena Varela, Wulf-Dieter Wirth, Miriam Häge [Abstract] Die akustische Ortung von Schusswaffen und Drohnen wird mit einem Array von Mikrofonen untersucht. Als Arrays wurden nach einer linearen Anordnung auch räumliche Verteilungen der Mikrofone untersucht. Ziel war dabei eine zweidimensionale Peilung (Azimut und Elevation). In einer Doppelring-Anordnung wurden 8 Mikrofone in einer Ebene und darüber 4 Mikrofone in einer zweiten Ebene angeordnet. Als zweite Alternative wurden die Mikrofone innerhalb eines Kugelvolumens zufällig verteilt (Krähennest). Die Ausgangssignale der Mikrofone werden mit einem Abtasttakt bis 192 KHz digitalisiert und gespeichert. Die offline-Auswertung erfolgt mit MATLAB. Zur Peilung der breitbandigen Signale wird eine Keulenbildung mit Ermittlung des richtungsabhängigen Maximums eingesetzt. Da die Signale sehr breitbandig sind werden sie zunächst für alle Kanäle in den Frequenzbereich transformiert (FFT). Durch Anwendung eines passenden Keulenbildungsvektors gemeinsam für alle Frequenzen wird eine kohärente Keulenbildung erreicht. Sie erwies sich als vorteilhaft gegenüber bekannten inkohärenten Verfahren. Es wurden erfolgreiche Versuche mit Drohnen und Schusswaffen durchgeführt. Bei Schusswaffen erhält man zwei Peilungen: eine für den Mündungsknall und eine für den Überschallknall vom Geschoss. Aus beiden Peilungen und der gemessenen Zeitdifferenz kann dann auch die Entfernung ermittelt werden. Dabei ist die Abbremsung des Geschosses in der Luft zu berücksichtigen.
18:00	Lautsprecher-Beamforming unter Berücksichtigung von Raumreflexionen Georg Fischer, Johannes Nowak, Andreas Männchen, Daniel Beer [Abstract] Dieser Artikel untersucht den Einfluss von Raumreflexionen auf die Qualität der Kanaltrennung beim Beamforming mit Lautsprecher-Arrays. In den Experimenten wird ein Beamforming-Algorithmus evaluiert, der die Richtcharakteristik aller Einzelelemente des Lautsprecher-Arrays in die Filtergenerierung miteinbezieht und somit eine optimale, Array-spezifische Richtwirkung erreicht. Während dieser Ansatz unter reflexionsarmen Bedingungen eine hohe Richtwirkung und somit eine gute Trennung zwischen zwei Schallzonen erzielt, führen Raumreflexionen in realen Anwendungen zu einer deutlichen Verschlechterung der Kanaltrennung. Um auch unter reflektierenden Bedingungen eine hohe Kanaltrennung zu erreichen, wird im präsentierten Beamforming-Ansatz der Einfluss der Raumreflexionen in die Berechnung der Lautsprecherfilter miteinbezogen. Dabei wird die Richtcharakteristik der Einzelelemente nicht in reflexionsarmer Umgebung, sondern direkt im realen Raum ermittelt und somit das Richtverhalten des Einzelwandlers gemeinsam mit den entsprechenden Raumreflexionen bei der Filtergenerierung berücksichtigt. Basierend auf einfachen Raumsimulationen wird der Einfluss verschiedener Raumreflexionen und -eigenschaften untersucht, und die Qualität der Kanaltrennung vergleichend gegenübergestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Beamforming und die Kanaltrennung optimiert werden können, wenn Raumreflexionen bei der Filtergenerierung berücksichtigt werden.

Organisation:

C. Spehr, DLR Göttingen T. Geyer, BTU Cottbus - Senftenberg, Lehrstuhl Technische Akustik

8:40	Vergleich von Mikrofonarray Beamforming Methoden angewendet auf aeroakustische Windkanalmessungen Carsten Spehr, Daniel Ernst, Thomas Ahlefeldt, Stefan Haxter [Abstract] In dieser Arbeit werden verschiedene Mikrofonarray-Auswertealgorithmen auf zwei existierende aeroakustische Windkanalmessungen angewendet. Die erste Messung wurde vom DLR in der geschlossenen Messtrecke des Niedergeschwindigkeitskryokanal (DNW-KKK) an einem Halbmodell in Hochauftriebskonfiguration durchgeführt. Die zweite Messung wurde in der offenen Messtrecke des NASA Langley Windkanals (Quiet Flow Facility -QFF) an einem klappenlosen Flügel durchgeführt. Die Messdaten wurden für ein Benchmark zur Verfügung gestellt und von verschiedenen Forschergruppen mit unterschiedlichen Methoden ausgewertet [1]. Der Vortrag präsentiert die Ergebnisse unterschiedlicher Implementierungen verschiedener Forschergruppen als auch die Ergebnisse unterschiedlicher Auswertemethoden. [1] Bahr, Christopher, Humphreys, Jr, William M., Ernst, Daniel, Ahlefeldt, Thomas, Spehr, Carsten, Pereira, Antonio, Leclere, Quentin, Picard, Christophe, Porteous, Ric, Moreau, Danielle J., Fischer, Jeoffrey, Doolan, Con J., (2017) A Comparison of Microphone Phased Array Methods Applied to the Study of Airframe Noise in Wind Tunnel Testing, 23rd AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, 5 - 9/06/2017, Denver, USA
9:00	Charakterisierung von Schallquellen am Rotor im Strömungskanal mithilfe eines Mikrofonarrays Gert Herold, Tom Gensch, Benjamin Pardowitz, Ennes Sarradj [Abstract] Axialventilatoren werden häufig in zylindrischen Strömungskanälen verbaut, z. B. in Lüftungsanlagen, als Verdichterstufe einer Turbomaschine oder als Fan im Triebwerk. Während etablierte Mikrofonarraymethoden zur Detektion rotierender Quellen sich bei frei stehenden oder in kurzen Gehäusen untergebrachten Ventilatoren erfolgreich anwenden lassen, stellt ihr Einsatz im Strömungskanal aufgrund veränderter Randbedingungen und der Ausbildung von Moden besondere Anforderungen an die Arraygeometrie sowie die Quell- und Ausbreitungsmodelle. Im Rahmen einer Messkampagne wurde die Schallausbreitung in einem Strömungskanal mit eingebauter Rotor-Stator-Stufe untersucht. Dabei wurden Schalldrücke mit wandbündigen, ringförmig angeordneten Mikrofonen gemessen. Am Rotor auftretende Schallquellen werden mittels geeigneter Datenverarbeitung identifiziert und quantifiziert. Unterschiede zu Verfahren zur Betrachtung frei abstrahlender rotierender Schallquellen werden herausgestellt und Voraussetzungen für eine korrekte Quellrekonstruktion im Strömungskanal werden diskutiert.
9:20	Rotierendes Beamforming zur Schallquellenlokalisation an Axialventilatoren aus experimentellen und simulatorischen Daten Marius Lehmann, Marc Schneider, Philipp Dietrich [Abstract] Bei der akustischen Optimierung von Ventilatoren ist es von Interesse, Einzelschallquellen zu lokalisieren und deren Stärke zu bestimmen. Dadurch können die dominierenden Quellen identifiziert und Ansätze zur Verringerung der Gesamtschallleistung erarbeitet werden. Bei der Fa. ebm-papst werden zu diesem Zweck Beamforming- Verfahren eingesetzt. Die Auswertung ist dabei sowohl im stehenden als auch im rotierenden Bezugssystem möglich. Es werden Messergebnisse mit Simulationsergebnissen verglichen. Die experimentellen Daten sind mit einem Mikrofonarray im Luft- und Geräuschprüfstand der Fa. ebm-papst gemessen worden. Sie werden mit Daten aus Large-Eddy-Simulationen verglichen. Die Ausbreitung zu den Receivern des virtuellen Mikrofonarrays erfolgt mittels der Ffowcs- Williams-Hawkings Methode. Die Untersuchungen werden an einem Axialventilator gemacht. Dabei soll unter anderem der Einfluss saugseitiger Versperrungen, die einen typischen Einbaufall darstellen, untersucht werden. Dazu wird zunächst ein kastenförmiger Vorbau betrachtet. Bei der Auswertung werden verschiedene Parameter wie Beamforming-Algorithmen, Messabstand und Mikrofonanordnung variiert. Weiterhin werden die Ortungsgenauigkeit und das Auflösungsvermögen mittels Schallabstrahlung von definierten Quellpositionen überprüft.
9:40	Tailored Green's Function Beamforming in Numerical Data David Evans, Michael Hartmann, Jan Delfs [Abstract] In this paper the use of the tailored Green’s function as a steering vector for conventional beamforming in numerical data is presented. The beamforming algorithm is described and examples with analytical and numerical data provided by an unsteady computational fluid dynamics (CFD) simulation are compared to traditional beamforming techniques. As a developing field, numerical beamforming is validated through experimental beamforming, though it is however not bound by many of the restrictions that experimental beamforming possesses and this can used to provide more physical beamforming results. Traditionally, a variant of the free field Green’s function has been used as a steering vector for experimental beamformers with the assumption that the sources radiate in a free field manner and uniformly in all directions. Even though beamforming with these assumptions has delivered valuable information, these assumptions can lead to large errors when either is not fulfilled. Through the use of the tailored Green’s function as a steering vector, calculated numerically with the boundary element method (BEM), physical sources are able to be located as the tailored Green’s function provides the physical radiation of the source in the system.
10:00	Reduzierung der Schallemission von Axialventilatoren durch Vorderkantenmodifikationen Florian Krömer, Stefan Becker [Abstract] Die Schallabstrahlung von Axialventilatoren wird maßgeblich von der Geometrie der Laufradschaufel und den Einströmrandbedingungen bestimmt. Insbesondere bei einer Zuströmung mit hohen Turbulenzgraden ist eine verstärkte Schallabstrahlung zu erwarten. Basierend auf Untersuchungen an Tragflügeln gibt es Ansätze, um insbesondere den Schallentstehungsmechanismus, der mit solchen Zuströmbedingungen verknüpft ist, den sog. Zuströmturbulenzschall, zu verringern. Dabei wird die üblicherweise gerade Vorderkantengeometrie sinus- oder zackenförmig ausgeführt. Die Schallabstrahlung von Tragflügeln konnte dadurch maßgeblich verringert werden. Um die Wirksamkeit solcher Vorderkantenmodifikationen im rotierenden System zu überprüfen, wurde eine Parameterstudie an einem generischen Axialventilator durchgeführt. Bei diesem wurden anstelle profilierter und verdrillter Laufradschaufeln gerade Platten verbaut. Neben dem Referenz- Ventilator wurden vier weitere Konfigurationen mit sinusförmigen Vorderkanten und unterschiedlichen Parametern für Wellenlänge und Amplitude der Sinusfunktion hinsichtlich ihrer aerodynamischen und akustischen Eigenschaften untersucht. Die Experimente wurden bei zwei verschiedenen Einströmrandbedingungen - mit und ohne Turbulenzgitter - durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl der Druckaufbau als auch der Wirkungsgrad durch die modifizierten Vorderkanten verbessert wird. Des Weiteren wird die Schallemission durch die modifizierten Vorderkanten deutlich verringert. Dies zeigt sich in einer Reduzierung der breitbandigen und auch der tonalen Schallanteile. Die Verbesserung der aerodynamischen und auch der akustischen Eigenschaften ist dabei vor allem von der Wellenlänge der Sinusfunktion abhängig.
10:20	Aeroakustische und aerodynamische Analyse eines Niederdruck-Axialventilators mit Leading Edge Serrations Nils Hintzen, Till Biedermann, Frank Kameier, Oliver Paschereit [Abstract] Unter hochturbulenter Anströmung stellt breitbandiger Vorderkantenlärm der Schaufeln eine signifikante Schallquelle von Axialventilatoren dar. Zur Reduktion der abgestrahlten Schallemissionen zeigen Leading Edge Serrations ein vielversprechendes Potential. Zur experimentellen Untersuchung eines Niederdruck- Axialventilators mit Leading Edge Serrations wurde ein Rohrprüfstand nach DIN-ISO-5136 zur simultanen Messung aerodynamischer und aeroakustischer Phänomene entworfen. Zusätzlich wird eine hochturbulente Anströmung durch Gitter äquidistanter Maschenweite innerhalb des Rohrprüfstandes erzeugt. Der Ventilator ist ein selbst entworfener und per Rapid Prototyping gefertigter Axialventilator, dessen Blätter gemäß dem NACA65(12)-10 Profil ausgelegt und mit Leading Edge Serrations versehen wurden. Zur Untersuchung der aerodynamischen und aeroakustischen Eigenschaften können fünf verschiedene und voneinander unabhängige Parameter eingestellt werden. Dazu gehören der Anstellwinkel der Blätter, der Turbulenzgrad der Anströmung, die Drehzahl des Ventilators sowie die Wellenlänge und die Amplitude der Serrations. Ziel dieser Arbeit ist, den Einfluss von Leading Edge Serrations auf die aeroakustischen und aerodynamischen Eigenschaften eines Niederdruck Axialventilators bei turbulenter Anströmung zu ermitteln. Erste Messungen einer einfachen Blattgeometrie zeigen vielversprechende Ergebnisse im Hinblick auf aeroakustische Eigenschaften, die durch Serrations verkleinerten Blattflächen bewirken jedoch eine Verringerung der aerodynamischen Leistung. Die Blattgeometrie wird in der präsentierten Arbeit sukzessiv in ihrer Komplexität erhöht und Parameter wie Verdrehung, Sichelung und Neigung der Blätter in weiteren Messreihen untersucht.
10:40	Untersuchungen der Wanddruckpulsationen, der Betriebsschwingungen und der Luftschallabstrahlung einer Radialpumpe Matthias Witte, Ole Kranz, Frank-Hendrik Wurm [Abstract] Für Grundlagenuntersuchungen der Hydro- und Luftschallentstehung und Abstrahlung sowie des gekoppelten Schwingungsverhaltens einer einstufigen Radialpumpe wurde ein komplexer experimenteller Aufbau entwickelt und in einen reflexionsarmen Halbraum des integriert. Gegenstand der aktuellen Untersuchungen bildet zum einen die experimentelle Erfassung der für die Gehäuseanregung maßgeblich verantwortlichen Wanddruckfluktuationen aus dem turbulenten Strömungsfeld der Pumpe. Hierfür wurden dynamische Wanddrucksensoren eingesetzt, welche an mehreren Positionen der Pumpe verbaut sind. Synchron dazu wurden die Betriebsschwingungen und die Luftschallemissionen der Pumpe erfasst. Zur Bestimmung der Betriebsschwingungen wurden die Oberflächenbeschleunigungen an mehr als 300 Positionen auf dem Gehäuse der Pumpe sowie der Druck- und Saugleitung gemessen. Begleitend zu den experimentellen Untersuchungen wurde die turbulente Strömung in der Radialpumpe numerisch simuliert, wobei das skalenauflösende k-omega SST-SAS Turbulenzmodell verwendet wurde. In Kombination mit einen FEM Strukturmodell des experimentellen Aufbaus sind die in den Frequenzraum transformierten Wanddruckfluktuationen aus der CFD Simulation als Anregungskräfte verwendet worden, um eine numerische Betriebsschwingungsanalyse durchzuführen. Die umfangreichen experimentellen Untersuchungen dienen dabei gesamtheitlich der Bereitstellung von Validierungsdaten für die numerische Prozesskette bestehend aus CFD Strömungssimulation, FEM Struktursimulation und einer BEM gestützten Simulation der Luftschallabstrahlung der Radialpumpe. Die BEM Abstrahlungsrechnung werden dabei vom ”Institut für Modellierung und Berechnung” der TUHH durchgeführt.
11:00	Zur Schallentstehung an dreidimensionalen wandgebundenen Tragflügelprofilen Thomas Geyer, Danielle J. Moreau, Ennes Sarradj, Con J. Doolan [Abstract] Die Schallentstehung an Tragflügelprofilen ist ein klassisches Problem der Aeroakustik. Dabei wird die Umströmung oft vereinfacht als zweidimensional, also um ein Profil mit unendlicher Spannweite, betrachtet. Abhängig von den Zuströmbedingungen sowie der Form und Dimension des Profils entsteht dann Schall an der Vorderkante oder Hinterkante des Tragflügels. Bei der Schallentstehung an der Hinterkante hängt es zudem von den Eigenschaften der profileigenen Grenzschicht ab, ob der entstehende Schall breitbandig oder tonal ist. In vielen technischen Anwendungen haben die eingesetzten Tragflügel oder Schaufeln eine im Verhältnis zur Sehnenlänge nicht sehr große Spannweite, so dass die Strömung einen deutlich dreidimensionalen Charakter hat. Es ergibt sich eine zusätzliche Schallentstehung durch Umströmungseffekte an der Seitenkante. Im Beitrag werden die Strömungsverhältnisse und die Schallentstehung an einfachen dreidimensionalen, wandgebundenen Profilen vorgestellt. Das geschieht anhand von akustischen Messergebnissen und Strömungsvisualisierungen, die im aeroakustischen Windkanal der BTU Cottbus an unterschiedlichen dreidimensionalen Tragflügeln gewonnen wurden. Da die Oberfläche der Modelle glatt ist und kein künstlicher Übergang von laminarer zu turbulenter Grenzschicht erzwungen wird, weisen die entstehenden Schalldruckpegelspektren deutliche tonale Charakteristiken auf. In der Studie werden Effekte wie eine unterschiedliche Dicke oder eine Wölbung des Tragflügelprofils berücksichtigt, die sowohl den Ort der Schallentstehung als auch die Form der resultierenden Spektren beeinflussen.

Sitzungsleitung:

R. Sottek, HEAD acoustics GmbH J. Becker-Schweitzer, Hochschule Düsseldorf, Institute of Sound and Vibration Engineering U. Letens, Daimler AG W. Foken, Westsächsische Hochschule Zwickau, Fak. Kraftfahrzeugtechnik

15:40	Bewertung der Lästigkeit von Geräuschen während des stationären Ladens batterieelektrischer Fahrzeuge Hans-Fleming Kohlenberg, Uwe Letens [Abstract] Im Zuge der Elektrifizierung des Straßenverkehrs treten neben reinen Fahrgeräuschen zusätzlich unerwünschte Geräusche im Fahrzeug an der Ladestation auf. Um eine begründete Aussage zu treffen, ob dieser Lärm eine relevante akustische Störquelle darstellt, wurde dieser gemessen und analysiert. Als Geräuschquellen ließen sich einerseits Komponenten des Kühlkreislaufes, welche am Innenwiderstand der Batterie entstehende Wärme abführen, sowie der Leistungselektronik während der Gleichrichtung und der Umspannung identifizieren. Es wurden akustische Messungen des Ladevorgangs unter realen Bedingungen an Ladestationen durchgeführt. Hierbei wurden verschiedene Fahrzeuge sowohl mit Wechselstrom als auch mit Gleichstrom mit unterschiedlicher Ladeleistung geladen. Aufbauend auf den gewonnenen Messdaten wurde untersucht, wie auftretende Geräusche hinsichtlich spektraler Auffälligkeiten, Dauer sowie Stärke der Lärmbelastung bewertet werden können. Zusätzlich wurde in einem Hörversuch die Toleranzschwelle als Indikator für die Lästigkeit dieser Störgeräusche ermittelt. Es zeigte sich, dass von elektrischen Ladegeräuschen ein hohes Störpotential mit entsprechend hohem Handlungsbedarf ausgeht. Ausgehend von den Ergebnissen kann zukünftig im Entwicklungsprozess für elektrifizierte Fahrzeuge, mit erwartbar höheren Ladeleistungen, durch konstruktive Maßnahmen der Lärmentwicklung entgegengewirkt werden.
15:42	Akustische Formteilauslegung Michael Gieß [Abstract] Module und Komponenten des Fahrzeuginterieurs für den automobilen Leichtbau wie z. B. Instrumententafeln, Mittelkonsolen oder Handschuhkastenfächer werden als thermoplastische Formteile im Kunststoffspritzgießverfahren hergestellt. Derartige Formteile können in ihren akustischen Eigenschaften bezüglich ihrer Körperschallübertragung beeinflusst werden, indem ihr Werkstoff und die Orientierung ihrer Mikrostruktur geändert werden. Um die Kosten und den Aufwand an Abmusterungen und an Laborprüfungen der Werkstoffe mit unterschiedlichen Füllstoffen, Faserverstärkungen, Anspritzpunkten und Prozessparameter zu reduzieren, wird in diesem Promotionsvorhaben eine integrierte Simulationsmethode mit handelsüblicher Simulationssoftware entwickelt und verifiziert, mit der ein Konstrukteur bereits in frühen Phasen der Produktentwicklung das akustische Verhalten von Formteilen simulieren und verbessern kann.
15:44	Extraction of High Contributing Vibration Mode to Vehicle Interior Road Noise Using Operational TPA and CAE Combination Analysis Junji Yoshida, Ryo Majima, Daiki Hayashi, Junki Isemura [Abstract] In this study, we developed a method which enables us to extract important CAE vibration modes from a lot of modes which gives large influence to the vehicle interior road noise at the actual running condition. Firstly, we carried out operational test using a simple body panel vehicle model and four exciters for imitating the vehicle running on a rough surface road. We measured vibration acceleration signals at multiple points of the body panel for carring out operational TPA (OTPA). Subsequently, high contributing principal component mode of the target vehicle panel to the interior noise at the operational condition was analyzed by applying modified OTPA method. After then, a few high contributing and very important CAE vibration modes were extracted from a lot of simulated CAE vibration modes by evaluating the mode shape similarity between the high contributing principal component mode and the CAE vibration mode. In addition, the interior noise level could be decreased very well by applying an intensive countermeasure to the high contributing vibration mode using CAE response analysis.
15:46	Lärmbelastung im offenen Cabriolet Jürgen Maue [Abstract] Nach verschiedenen Studien können sich im offenen Cabriolet verhältnismäßig hohe Lärmbelastungen mit Schalldruckpegeln im Bereich von 90 dB(A) und mehr ergeben. Deshalb warnen Ärzte, Krankenkassen und Hörgeräteakustiker vor einer Gehörgefährdung bei längeren Fahrten mit hohen Geschwindigkeiten. Die angegebenen hohen Pegelwerte waren Anlass, die vorliegenden Studien zur Lärmbelastung im Cabrio einmal etwas genauer zu betrachten. Zudem wurden eigene Messungen für 5 unterschiedliche Cabriolets durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die tatsächlichen Gehörbelastungen im Cabriolet deutlich niedriger ausfallen als vielfach angegeben. Der in der Regel als Grenze für die Gehörgefährdung angenommene Schalldruckpegel von 85 dB(A) wird in den untersuchten Cabriolets bei versenkten Seitenscheiben erst bei Geschwindigkeiten von ca. 120 km/h erreicht. Bei hochgefahrenen Seitenscheiben fällt die Geräuschbelastung um ca. 3 bis 8 dB(A) niedriger aus. Nach den eigenen Ergebnissen besteht für Fahrer der betrachteten Cabriolets bei üblichen Geschwindigkeiten keine Gefahr einer Gehörschädigung.
15:48	Messung von Schienenschallintensität Christian Czolbe, Hansrudolf Graf [Abstract] Die Messung von Schienenlärm hat sich in den letzten Dekaden überwiegend auf das Fahrzeug konzentriert. So gibt es seit 2001 eine Messvorschrift prEN ISO 3095 für den Außenschall von Fahrzeugen und seit 2005 ein europäisches Regelwerk TSI Noise mit entsprechenden Grenzwerten. Typentests sollen auf sogenannten Referenzgleisen stattfinden, also Gleisen mit niedriger Schienenrauheit und hoher Dämpfung, sodass möglichst nur der Schallanteil des Fahrzeugs erfasst wird. Es wurden mittlerweile jedoch Fahrzeuge akustisch verbessert oder saniert, z.B. durch den Tausch der GG-Klotzbremsen bei Güterwagen. Bei der Reduzierung des Eisenbahnlärms richtet sich der Fokus heute daher wieder mehr auf Maßnahmen am Gleis. Leider gibt es keine Messstandards für die Bewertung von Gleisschallanteilen. Eine Messung im regulären Abstand von 7.5m führt zu einer Vermischung von Rad- und Schienenschall. Daher müsste man näher ans Gleis, um diese Anteile sauber zu trennen. Es werden Ergebnisse von Messungen des Schienenschalls präsentiert. Dabei wurde der Schienenschall einmal über Intensitätsmessungen P-P und einmal über die kombinierte Methode mittels Körperschallschnelle und Schalldruck im Nahfeld ermittelt. Darüber hinaus werden noch andere Verfahren wie Schallschnelle-Messung beschrieben und diskutiert.
15:50	Auswirkungen der AVAS-Gesetzgebung auf elektrifizierte Fahrzeuge Florian Bock, Stephan Gsell, Stefan Becker, Matthias Pohl, Dejan Arsic [Abstract] Der Wandel der Automobilbranche bewirkt auch, dass Elektro- und Hybridfahrzeuge von reinen Randerscheinungen zu Massenprodukten werden. Akustisch gesehen hat dies vielschichtige Auswirkungen auf den urbanen Verkehr. Da der Geräuschpegel solcher Fahrzeuge insb. bei niedrigen Geschwindigkeiten im Allgemeinen sehr gering ist, können diese Fahrzeugkategorien ein erhöhtes Unfallrisiko mit Passanten darstellen. Daher wird in mehreren Ländern ein akustisches Warnsignal gefordert, das im Stillstand und bei langsamer Fahrt andere Verkehrsteilnehmer warnt. An das ”Acoustic Vehicle Alerting System”, kurz AVAS, wird ein breites Spektrum an Anforderungen bzgl. des Geräuschs und dessen Adaption an verschiedene Betriebszustände gestellt. Neben einem attraktiven Markenklang, muss das akustische Warnsystem auch bestimmte Pegel und Frequenzanforderungen erfüllen. Angelehnt an die europäische Norm (UN ECE R138) werden in dieser Arbeit die geforderten Betriebszustände überprüft und verglichen. Als Basis hierfür dienen Untersuchungen an einem Hybridfahrzeug, welches mit einem AVAS-System ausgestattet ist. Das emittierte Fahrzeuggeräusch wird dabei im Verbrenner-Betrieb, E-Modus und E-Modus mit aktiviertem AVAS gemessen. Abschließend werden die drei Modi verglichen.
15:52	Schallfeldkartierung am elektrischen Kältemittelverdichter Jessica Gasper [Abstract] In batterieelektrischen Fahrzeugen (BEV) erzeugen elektrische Kältemittelverdichter (eKMV) Kälteleistung - sowohl zur Ermöglichung des thermischen Komforts im Fahrzeuginnenraum als auch zum Kühlen der Hochvolt-Batterie. Die Kühlung erfolgt während der Fahrt und während des Ladevorgangs der Batterie. Der eKMV erzeugt dabei verschiedene NVH Phänomene: Körperschall, Luftschall und Druckpulsationen im Kältemittel. Alle drei Anteile können die Innen- wie auch die Außengeräuschwahrnehmung des Fahrzeuges beeinflussen. Akustische Optimierungen am eKMV sind daher von besonderer Bedeutung. Im Rahmen des eKMV Entwicklungsprozesses wurde experimentell untersucht, ob die akustische Kamera durch Identifizieren der dominanten abstrahlenden Flächen bei der NVH-Optimierung unterstützen kann. Dazu wurde ein 48-kanaliges Mikrofonarray mit implementierter Kamera verwendet, auf dem die Sensoren ringförmig angeordnet sind. Das eKMV wurde aus zwei verschiedenen Messepositionen betrachtet, wobei jeweils konstante Drehzahlen und eine Drehzahlrampe angefahren worden sind. Im Spektrogramm wird deutlich, dass der eKMV mehrere harmonische Ordnungen aufweist. Dementsprechend sind relevante Frequenzbereiche zwischen 400-4000Hz für die Auswertung mittels Beamforming nach dem self-consistent MUSIC-Algorithmus ausgewählt worden. Insbesondere die Ankopplungspunkte zwischen Prüfstand und Komponente werden als dominante schallabstrahlende Quellen identifiziert. Dies spricht für eine notwendige Verbesserung dieser Ankopplungspunkte durch entsprechende Entkopplungs- oder Isolationsmaßnahmen, um den Einfluss des Prüfstandes bei zukünftigen Messungen zu minimieren, bzw. ausschließen zu können.
15:54	Inertanzbasierte Transferpfadanalyse am Lenksystem – Fehlerquellen und Methoden den Kompensation Dorothea Lincke [Abstract] Transferpfadanalysen bieten die Möglichkeit dominante Übertragungspfade in zusammengesetzten Strukturen zu identifizieren. Die Inverse TPA schätzt die Kraft in den Schnittstellen mithilfe von Sensoren an Indikatorpunkten und einer Inversion der Inertanz-Matrix. Diese Schätzungen sind dabei fehleranfällig. Es wurden in der Vergangenheit Methoden vorgeschlagen diese zu reduzieren. Ziel der Arbeit ist die zuverlässige Implementierung eines Versuchsaufbaus zur inertanzbasierten Transferpfadanalyse am Lenkgetriebe von Fahrzeugen der Mittelklasse. Da der Versuchsaufbau zeit- und materialaufwändig ist, sollen in einem Vorversuch erwartbare Fehler eingeschätzt und vorgeschlagene Kompensationsmöglichkeiten getestet werden. In 2 Messkonfigurationen wird untersuch, welchen Einfluss die Demontage des Lenkgetriebes auf das berechnete Ergebnis hat. Weiterhin werden die Wirkungen der Maßnahmen Überbestimmung des Gleichungssystems, Streichen des kleinsten Singulärwerts zur Konditionierung der Inertanzmatrix und Löschen der Kreuzinertanzen verglichen.
15:56	Untersuchung der Körperschallausbreitung auf einem LKW-Trailer mit Hilfe von Hsu-Nielsen Tests Rolf Klemm, Johann Harmstorf, João Pimentel, Karl-Ludwig Krieger [Abstract] Mit Hilfe eines elektronischen Zustandsüberwachungssystems werden akustische Emissionen auf einer Trailerrahmenstruktur untersucht, um so während des Betriebs Schädigungen in Form von Rissen oder Strukturabrissen zu erkennen. Hierbei kann lediglich eine begrenzte Anzahl von Körperschallsensoren verwendet werden um die entstehenden Signale aufzuzeichnen. Für die Positionierung der Körperschallwandler wird in diesem Beitrag die Ausbreitung von Körperschall auf dem Rahmen eines Sattelaufliegers experimentell untersucht. Hierfür werden mit Hilfe von Hsu-Nielsen Quellen Signale erzeugt, welche an 28 Positionen des Trailerrahmens aufgezeichnet werden. Durch einen Vergleich der gemessenen Sendesignalleistung und der empfangenen Signalleistung an den unterschiedlichen Messpositionen des Aufliegers wird so eine Intensitätsverteilung des Körperschalls auf dem Rahmen erzeugt. Durch die Untersuchung dieser Intensitätsverteilungen sowie typischer Schadensbilder wird die Positionierung der Sensoren des Zielsystems vorgenommen.

Sitzungsleitung:

R. Sottek, HEAD acoustics GmbH J. Becker-Schweitzer, Hochschule Düsseldorf, Institute of Sound and Vibration Engineering

14:00	Transferpfadanalyse auf Basis der Vierpolmethode bei Mehrquellenanregung in der Fahrzeugakustik Maximilian Herrnberger, Lennart Moheit, Philipp Wagner, Timo Lohmann [Abstract] In der Fahrzeugakustik erfordert die zunehmende Elektrifizierung des Antriebes eine Reduktion von störenden Geräuschen. Durch die Limitierung von Budget und Zeit sind im Produktentstehungsprozess Methoden zur Analyse akustischer Schwachstellen erforderlich. Wichtige Erkenntnisse können hierbei durch die Transferpfadanalyse (TPA) gewonnen werden, welche den Einfluss verschiedener akustischer Übertragungswege quantifiziert und somit die Priorisierung von Maßnahmen ermöglicht. Die aus der Elektrotechnik stammende Vierpoltheorie stellt dabei einen möglichen TPA-Ansatz dar und basiert auf der Substrukturierung von mechanischen Systemen. Das Zusammenwirken der dadurch entstehenden Subsysteme kann anschließend mit Hilfe von Übertragungsfunktionen modelliert werden. In dieser Arbeit wird eine Methodik vorgestellt, die eine Berechnung des Schalldrucks im Fahrzeuginnenraum mit Hilfe eines Vierpol-Modells ermöglicht. Diese sollen das Übertragungsverhalten ausgehend von der teilkohärenten Anregung der Räder über Fahrwerks- und Karosseriekoppelstellen beschreiben. Anschließend ist es möglich, einzelne Lagerstellen virtuell zu ändern, indem Vierpolelemente variiert werden und somit beispielsweise andere Komponenten repräsentieren. Die Prognosegüte soll im Vergleich zu bestehenden Vierpolmodellen durch Berücksichtigung der Beeinflussung der Parallelpfade untereinander, Übersprechen genannt, erhöht werden. Zudem wird untersucht, ob und in welchen Frequenzbereichen das Modell valide ist. Ein Vergleich der erzielten Ergebnisse mit denen anderer TPA-Analysen rundet diese Arbeit ab.
14:20	Beitragsanalyse von Fahrzeuggeräuschen mittels operationeller Transferpfadanalyse Jakob Putner, Dejan Arsic [Abstract] Bei der Beitragsanalyse wird ein Gesamtgeräusch einer komplexen Struktur untersucht und auf die Beiträge einzelner Schallquellen aufgeteilt. Hierzu ist die Identifikation aller dominanten, zum Gesamtgeräusch beitragenden Quellen Voraussetzung. Ebenso ist die Charakterisierung der Übertragungspfade zum Empfänger essentiell. Die Kenntnisse über Geräuschentstehung und - übertragung sind ein wichtiges Werkzeug für eine effiziente Entwicklung des Gesamtgeräuschs und die Optimierung der Klangqualität. Die Analyse der Übertragungspfade wurde mittels operationeller Transferpfadanalyse (OTPA) durchgeführt. Hierzu werden Quellen und Empfänger in verschiedenen Betriebszuständen des Versuchsobjekts zeitsynchron erfasst. Dadurch ist keine separate Messung von Schallquellen und Übertragungswegen notwendig. Jedoch ist eine detaillierte Planung, sowie eine genaue Kenntnis der dominanten Schallquellen, für ein aussagekräftiges Ergebnis unabdingbar. Veranschaulicht wird die Beitragsanalyse anhand einer Untersuchung eines PKW. Vor der Messung zur Transferpfadanalyse (TPA) wurden die dominanten Schallquellen, zum Beispiel durch Schallortung, identifiziert und deren gezielte Erfassung durch Mikrofone und Beschleunigungsaufnehmer getestet. Zur Bestimmung der Beiträge der dominanten Schallquellen wurde eine Messung an einem Fahrzeugrollenprüfstand durchgeführt. Die so ermittelten vielkanaligen Messergebnisse konnten mittels operationeller Transferpfadanalyse verarbeitet und die Beiträge synthetisiert werden. Diese Erkenntnisse können einer effizienten Problembehebung und der gezielten Klanggestaltung dienen.
14:40	Alternative Darstellung in der Transferpfad-Analyse (TPA) Thomas Wolf [Abstract] Eine in der Fahrzeugakustik weit verbreitete Methode ist die sogenannte Transferpfad-Analyse (TPA). Sie stellt die verschiedenen Übertragungspfade in einem dynamischen System zu einem Auswertepunkt (z.B. einem Schalldruck oder Struktur-Vibrationen) grafisch dar. Ein wesentlicher Nutzen der TPA ist die Identifikation von kritischen Übertragungspfaden welche besonders stark zum resultierenden Gesamt-Schalldruck beitragen. In manchen Fällen jedoch kann die Identifikation der kritischen Übertragungspfade schwierig sein, z.B. aufgrund einer hohen Anzahl an Transferpfaden, oder weil einzelne Pfade miteinander stark korreliert sind. In diesem Beitrag wird daher eine alternative Darstellung der Transferpfade vorgeschlagen, welche sich durch Linearkombination der physikalischen Transferpfade ergibt. Dadurch werden im System vorhandene Grundformen offenkundig, was eine bessere Identifikation der kritischen Pfade erlaubt und damit die Lösungsfindung erleichtert.
15:00	Verbesserte Drehzahlschätzung durch adaptive Auswahl dominanter Ordnungen Julian Becker, Roland Sottek [Abstract] Sollen die vibroakustischen Eigenschaften von Maschinen mit rotierenden Elementen mit Hilfe von Messungen analysiert werden, so ist es häufig notwendig, den zeitlichen Verlauf der Drehzahl während der Messung zu kennen. Die direkte Messung dieses Drehzahlverlaufs steht allerdings nicht immer zur Verfügung. Aus diesem Grund kann es notwendig sein, diese Größe durch eine Analyse vibroakustischer Messungen zu schätzen. Bestehende Algorithmen zur Drehzahlschätzung analysieren dabei die Grundfrequenz der Rotation sowie zusätzliche Ordnungen. Dabei kann es zu fehlerhaften Schätzungen kommen, wenn entweder die betrachteten Ordnungen nicht ausreichend ausgeprägt sind, oder wenn sie von Störungen überlagert werden. Hierbei ist insbesondere zu beachten, dass sich die Ausprägung der Ordnungen mit der Drehzahl verändern kann und in diesem Fall die Fokussierung auf feste Ordnungen für verschiedene Drehzahlbereiche problematisch ist. In diesem Beitrag wird ein Verfahren zur automatischen Analyse der Ausprägung verschiedener Ordnungen vorgestellt. Auf diese Weise kann auf zeitliche Veränderungen der Ausprägung der Ordnungen oder auf Störungen reagiert werden, indem der Algorithmus geeignete Ordnungen für die Drehzahlschätzung auswählt. So wird eine robustere und weniger fehleranfällige Schätzung erreicht. Die Verbesserung der Drehzahlschätzung wird an einigen Beispielen demonstriert.
15:20	Einfluss von Fahrereignissen auf die Klimatisierungsakustik Andreas Logdesser, Thomas Biermeier, Stefan Becker [Abstract] Maßnahmen zur Geräuschreduktion im Fahrzeuginnenraum und die verbesserte Dämmung der Fahrerkabine sorgen für eine Verringerung des Geräuschpegels und eine Verbesserung der Geräuschqualität. Diese Maßnahmen haben zur Folge, dass Nebenaggregate wie das Klimagerät demaskiert werden und das Schallfeld im Innenraum dominieren. Ein Faktor für die Qualität von Klimatisierungsgeräuschen ist ein modulationsarmes und gleichmäßiges Betriebsverhalten. Eine zeitliche Veränderung im Klimatisierungsgeräusch wird vom Fahrer als besonders unangenehm wahrgenommen. Sie kann durch eine gestörte Zuströmung im Frischluftbetrieb entstehen. In diesem Beitrag wird untersucht, wie sich Fahrereignisse und Umgebungseinflüsse auf das akustische Verhalten des Klimageräts auswirken. Es werden Überholvorgänge mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bei Autobahn- und Landstraßenfahrten betrachtet. In einem ersten Schritt werden die hydrodynamischen Auswirkungen von Fahrereignissen auf die Druckverläufe im Luftpfad durch das Klimasystem betrachtet. Anschließend wird ein Zusammenhang zwischen den hydrodynamischen Größen im Klimatisierungsgerät und dem Luftschall, der vom Klimagerät in den Innenraum abgestrahlt wird, hergestellt. Es kann festgestellt werden, dass sich Überholvorgänge durch Druckfluktuationen im Klimasystem bemerkbar machen, die zur Folge haben, dass das Klimatisierungsgeräusch im Innenraum eine Modulation erfährt.
16:40	Klopfen, Streichen, Kratzen – Messmethoden zur Bestimmung der akustischen Berührungsempfindlichkeit von Bauteilen für den Fahrzeug-Innenraum Michael Haverkamp [Abstract] Die multisensorische Qualitätsanmutung von Bauteilen im Fahrzeuginnenraum ist von großem Einfluss auf die Attraktivität und die wahrgenommene Zuverlässigkeit des Produktes. Geräusche, die beim Berühren von Oberfläche entstehen, beeinflussen dabei auch die visuelle und taktile Wahrnehmung. Aus diesem Grund prüfen Kaufinteressierte die Materialqualität nicht selten durch Geräusche, die sie beim Streichen mit den Fingern oder durch Klopfen anregen. Obwohl die erzeugten Geräusche in der Regel eine geringe Intensität aufweisen, vermitteln sie Merkmale guter oder schlechter Qualität von Material, Textur, Masse und Dämpfung. Hinzu kommen Aspekte der Befestigung und die Interaktion mit benachbarten Strukturen, die zu sekundärem Störschall und zur Schallabstrahlung über weitere Bauteile führen können. Standardisierte Messverfahren für Berührungsgeräusche sind bislang nicht verfügbar. Schwierigkeiten bereitet insbesondere die individuelle Variabilität beim manuellen Überstreichen von Oberflächen. Zur mechanischen Anregung solcher Geräusche sind verschiedene Verfahren denkbar. Die geringe Intensität des zu messenden Schalls erschwert allerdings den Einsatz elektromechanischer Antriebe. Darüber hinaus ist eine standardisierte Normalkraft aufzubringen. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich für Messungen an gekrümmten Flächen und im Komplettfahrzeug. Etwas einfacher gestaltet sich die Beurteilung der Klopfempfindlichkeit über die Bestimmung von Noise Transfer Functions (NTFs). Anhand verschiedener Projekte bietet der Beitrag einen Überblick über messtechnische Möglichkeiten und Grenzen zur Bestimmung der akustischen Sensitivität von Oberflächen.
17:00	Lokalisation von Teilschallquellen eines Nutzfahrzeugantriebs mittels einhüllender Mikrofon-Anordnung Matthias Pohl, Dejan Arsic, Verena Dobmeier, Steffen Tröbst [Abstract] Die Lokalisation von Störgeräuschen ist immer noch ein herausforderndes Thema bei der Entwicklung von Nutzfahrzeugmotoren. In vielen Fällen liefert die traditionelle Schallquellenortung mit einem Mikrofonarray aussagekräftige Ergebnisse, ist allerdings praktisch nicht immer einsetzbar. Ein Nutzfahrzeugmotor strahlt Geräusche recht breitbandig aus, wobei oft tieffrequente Geräusche von hohem Interesse sind. Da die Orts- und Frequenzauflösung von Beamformingverfahren abhängig von Arraydurchmesser, Objektabstand und Mikrofonanordnung ist, wird dazu ein großes Array mit vielen Mikrofonen benötigt. Dieses lässt sich oftmals aus wirtschaftlichen Gründen nicht in einen Motorenprüfstand integrieren. Allerdings verfügen diese meist über Mikrofonanordnungen, welche in einer Hüllfläche um den Prüfling positioniert sind, um etablierte Standardmessverfahren der Hersteller in der Motorakustik abzubilden. Das Ziel ist es nun, die vorhandenen Mikrofone in geschickter räumlicher Anordnung zu nutzen, um in den einzelnen Ebenen die Punkte der höchsten Abstrahlung im zu untersuchenden Frequenzbereich zu lokalisieren. Ein speziell für diese Methode entwickelter Algorithmus liefert letztendlich das Ergebnis einer frequenz- und pegelbezogenen dreidimensionalen Campbell Darstellung des Hüllflächenquaders. Mit dieser visuell starken Darstellung lässt sich nun sehr einfach auf den Ort der Schallabstrahlung an der Aggregatsoberfläche rückschließen.
17:20	Sound Source Localization Analysis in the Combustion Cycle of ICE Powertrains Claudio Colangeli, Jeroen Lanslots, Sebastien Paillasseur, Karl Janssens, Lucille Lamotte [Abstract] Noise optimization of powertrains usually occurs in the late stages of their development cycle. This exposes the manufacturer to the risk of detecting non- optimized noise contributors, causing sound problems which are difficult to be solved when the design process is already too advanced. Sound source localization techniques, supported by advanced processing tools, enable to front-load the powertrain noise assessment, speeding up the development cycle. The application of a cyclic Wiener filter relying on reference cylinder pressure sensors, effectively breakdown the microphone array data into a combustion component, related to the thermal activity occurring in the Internal Combustion Engine cylinders, and a mechanical component originating mainly from auxiliary systems in the powertrain such as water pumps, air conditioning units, alternators, etc. Sound source localization on these separated components allows to identify the main sources related to combustion and mechanical noise contributors. The powertrain - mechanical and/or combustion - noise can also be analyzed in segments of the combustion cycle itself. This requires a pre-processing in the angle domain, first, after which sound source localization is applied on angular ranges. This paper describes these methodologies, their synergies and their application on engine test bench experimental data to prove their industrial exploitability.
17:40	Characterization of airborne sound sources using matrix inversion Serafima Velizhanina, Roland Sottek [Abstract] The matrix inversion method is an approach used in transfer path analysis for determining source characteristics (e.g., volume velocity Q in the case of airborne sound sources). The method allows for representing a complex airborne sound source by a superposition of monopoles. The calculation of Q-values is based on measured sound pressure signals in the near field of the radiating structure, and measured transfer functions (TFs) from the locations of assumed monopoles to the measurement points, using a calibrated Q-source. Ideally, for TF measurements the Q-source is placed exactly at the positions of the assumed radiating components of the structure, e.g., inside the housing. This is often not realizable: only for case studies, but not without changing the object of interest. Therefore, the measurements are typically performed by placing the Q-source close to the supposed radiating component. This approach causes uncertainties in the determination of the TFs between sources and receiver. Consequently, this leads to errors of the predicted Q-values. Alternatively, the matrix of TFs can be measured reciprocally, reducing errors caused by the external Q-source at the cost of using additional microphones at the housing. In this paper, the different approaches are compared using an application example.
18:00	Akustische Bewertung des Anregungsverhaltens von Verzahnungsstufen Matthias Wegerhoff, Roland Sottek [Abstract] Die maschinenakustische Grundgleichung setzt sich zusammen aus der Anregung, dem Körperschallpfad und der Abstrahlung als Luftschall. Liegen bei einer Maschine akustische Auffälligkeiten vor, stellt sich die Frage, welche Anteile der maschinenakustischen Grundgleichung dominierend für das Problem sind. Oftmals sind Verzahnungsstufen eine relevante Anregungsquelle in Maschinen (z.B. im elektrifizierten Antriebsstrang). Die über der Eingriffstrecke veränderliche Eingriffssteifigkeit einer Verzahnungsstufe führt als Parameteranregung zur dynamischen Kraftanregung des Antriebsstrangs bzw. des Getriebes als Schwingungssystem. Aus diesem Grund ist der Verzahnungssteifigkeitsverlauf ausschlaggebend für das Anregungsverhalten der kämmenden Verzahnung. Die messtechnische Bestimmung des Amplitudenspektrums auf Basis der Messung von Drehwegfehlern an einem Prüfstand bildet eine mögliche, aber sehr aufwändige Methode der Charakterisierung der Verzahnungsstufe. Zudem ist die Abbildung der realen Einbausituation grundsätzlich an einem Prüfstand schwierig. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Verfahren vorgestellt, das auf Basis von Körperschallmessungen im regulären Betrieb des Prüfobjekts auf das Verhältnis der Amplituden der höheren Harmonischen zur ersten Harmonischen der Eingriffssteifigkeit schließen lässt. So können auffällige höhere Harmonische detektiert werden. Durch dieses Ergebnis lässt sich beurteilen, ob zur Lösung eines akustischen Problems eher das Anregungsverhalten der Verzahnung oder der Körperschallpfad betrachtet werden sollte. Die Aussagekraft des Verfahrens wird durch eine statistische Betrachtung bewertet.

Sitzungsleitung:

U. Letens, Daimler AG W. Foken, Westsächsische Hochschule Zwickau, Fak. Kraftfahrzeugtechnik

8:40	ANC von tonalen Störgeräuschen im Fahrzeuginnenraum auf Basis korrelierender Körperschallsignale Leonhard Angerpointner, Dominik Schubert, Robert Henneberger, Simon Hecker, Stefan Sentpali [Abstract] Der Einsatz eines Lenkungsmotors zur aktiven Reduktion von Körperschall, der durch einen synthetischen Störschallerzeuger in das Fahrzeug eingebracht wird, ermöglicht die Unterdrückung der damit verbundenen hörbaren, tonalen Störgeräusche im Fahrzeuginnenraum. Es wird gezeigt, dass unter Umständen ein einziger Körperschallfehlersensorpunkt im Motorraum ausreichend ist, um einzelne tonale Störgeräuschanteile in einem definierten Umfeld im Fahrzeuginnenraum durch destruktive Interferenz zu reduzieren. Dieser Effekt kann auf ein schmales Frequenzband eingeschränkt werden, in dem die Wirkung subjektiv gut wahrnehmbar ist. In diesem Beitrag wird auf die Methodik des Findens des Fehlersensorpunktes eingegangen und ein Wirksamkeitsnachweis geführt.
9:00	Beeinflussung der Akustik elektrischer Nebenaggregate durch das Ansteuerverfahren Martin Burkhardt, Marco Gnauck, Markus Olbrich [Abstract] Als eine signifikante Ursache für die Funktionsgeräusche elektrischer Nebenaggregate können häufig die oszillierenden Luftspaltkräfte des elektrischen Antriebs identifiziert werden. Deren räumliche Verteilung und deren zeitlicher Verlauf werden durch die Wechselwirkung von Stator- und Rotormagnetfeld bestimmt. Durch eine Abstimmung der beiden Magnetfelder kann die Kraftanregung maßgeblich beeinflusst werden. Bei permanenterregten Synchronmaschinen stellen die Geometrie des Blechschnitts, die Ausführung der Magnetisierung der Permanentmagneten oder die Wicklungen signifikante Einflussgrößen dar. Weiterhin werden die Luftspaltkräfte durch den Stromfluss in den Wicklungen als ursächliche Größe des Statorfeldes bedingt. Bei unveränderter Maschinentopologie stellen das Ansteuerverfahren und der daraus resultierende Stromverlauf somit eine weitere Einflussgröße auf die Anregung von Luft- und Körperschall dar. Im Beitrag wird die Beeinflussbarkeit der akustischen Eigenschaften eines elektrischen Antriebs durch das Ansteuerverfahren am Beispiel eines Nebenaggregates gezeigt. Hierzu werden Ergebnisse aus Simulationen und Messungen einer Beispielmaschine bei Variation der Ansteuerung vorgestellt. Dabei werden sowohl die akustische Wirkung als auch deren Ursache im Luftspalt betrachtet.
9:20	Big Data in der Fahrzeugakustik – Herausforderungen und Chancen Dejan Arsic [Abstract] Mit der steigenden Anzahl an Derivaten und Ausstattungsvarianten steigt die Anzahl an Messungen, die durchgeführt und ausgewertet werden müssen. Um den Entwicklungsprozess weiter zu beschleunigen, sollen unterschiedlichste Aussagen automatisch aus den Messungen getroffen werden. Dies könnten beispielsweise Trendanalysen, Zielwerte oder die Prädiktion beim Zusammenspiel von Komponenten sein. Ein möglicher Weg, diese Aussagen zu erhalten, ist die Integration von Data Analytics bzw. Big Data in den NVH-Entwicklungsprozess. Obwohl diese Methoden sich in anderen Disziplinen bereits sehr gut bewährt haben, ist die Anwendung auf den Engineering-Prozess nicht 1:1 übertragbar. Kritisch sind beispielsweise die Aufbereitung der Messdaten und der beschreibenden Daten, die Auswahl der zu extrahierenden Merkmale und schließlich die Auswahl des Analyseverfahrens. Ferner muss betrachtet werden, ob traditionelles Expertenwissen und bewährte Methoden einfließen sollen bzw. können oder ob alternative Merkmale durch maschinelles Lernen definiert werden müssen. An dieser Stelle sollen erste Erkenntnisse aus Projektarbeiten und daraus resultierende Fragen vorgestellt werden.
10:00	Vorhersage der Detektionsfähigkeit von synthetischen Fahrzeuggeräuschen mittels logistischer Regression Lisa Steinbach, Michael Schmidt, M. Ercan Altinsoy [Abstract] Bei der Generierung von synthetischen Geräuschen für elektrisch angetriebene Fahrzeuge spielt neben der Ästhetik auch der Sicherheitsaspekt eine große Rolle. Die Detektionsfähigkeit eines Warngeräusches aus einem Hintergrundgeräusch ist für die Funktionserfüllung eines solchen Geräusches essentiell. Üblicherweise werden psychoakustische Untersuchung mit einem geeigneten Probandenpool durchgeführt, um eine Aussage über die Detektionsfähigkeit treffen zu können. Um den damit einhergehenden hohen finanziellen und personellen Aufwand im Entwicklungsprozess zu minimieren, ist es hilfreich, ein quantitatives Maß für Detektierbarkeit von Außengeräuschen zu entwickeln. In dieser Arbeit wurde ein Modell auf Basis einer logistischen Regression ermittelt. Als Maß hierfür wird in den vorstehenden Versuchen die Detektionszeit definiert und in Abhängigkeit diverser Parameter untersucht. Als unabhängige Variablen werden die in den Versuchen variierten Parameter Bänder- bzw. Tonanzahl, A-bewerteter Schalldruckpegel sowie die psychoakustischen Größen Rauigkeit, Schwankungsstärke, Tonhaltigkeit, Schärfe und Lautheit definiert. Die logistische Regression ermöglicht es, basierend auf den gewonnenen Daten, eine Aussage über die Detektionsfähigkeit eines Geräusches in Form dessen Wahrscheinlichkeit zu treffen.
10:20	Acoustic modeling of a Diesel Particulate Filter using a double equivalent fluid homogenization approach Gregory Lielens, Markus Brandstetter, Alexis Talbot [Abstract] In order to comply with more and more stringent engine particulate emission regulates, Diesel Particulate Filters (DPF) are used to filter polluting particulate and reduce pollutants in the exhaust gas of a car. These devices have a noticeable impact on the acoustic behavior of the exhaust line. It is therefore of interest to study their effect through numerical simulations. In order to account for the effect of the DPF in a finite element acoustic simulation model, a double equivalent fluid homogenization is presented in this paper. It consists of two sets of duct arrays modeled with an anisotropic equivalent fluid model and coupled with local exchange admittance. This model accounts for visco-thermal dissipation in the ducts and the acoustic transmission between the two sets of duct arrays in presence of a mean flow. In the present paper, the Double Visco-Thermal Array (DVTA) model is presented and then applied to a realistic case for which measurement results are available. The acoustic transmission loss of the DPF included in a housing is computed and compared to other modeling techniques and experimental results.
10:40	Über den Einfluss nicht-struktureller Massen auf die Vibroakustik gerippter Strukturen Johannes Seidel, Stephan Lippert, Otto von Estorff [Abstract] Zur Verbesserung des Komforts von Flugzeugpassagieren können, dank stetig zunehmender Rechenleistung, immer detailliertere numerische Modelle z.B. zur Berechnung akustischer Größen verwendet werden. Neben Fortschritten zu hochauflösenden Fußbodenstrukturen, rücken nicht-strukturelle Massen, wie beispielsweise an Stringern und Spanten befestigte Verkabelung, Rohr- und Flugzeugsysteme, zunehmend in den Fokus vibroakustischer Untersuchungen. Da diese Komponenten einen nicht zu vernachlässigenden Anteil an der Gesamtmasse des Flugzeugrumpfes ausmachen, wird ihnen Potential zur Verbesserung der Dämpfungseigenschaften der Struktur und damit der Verringerung des Lärms innerhalb der Flugzeugkabine zugesprochen. Auf Basis der Finite-Elemente-Methode wird anhand eines vereinfachten Flugzeugrumpfpanels - repräsentiert durch eine Konfiguration aus Stringern, Spanten und Außenhaut - der Einfluss nicht-struktureller Massen auf die Schallübertragung innerhalb einer gerippten Struktur untersucht.
11:00	[Abstract] Schalldruckpegel in Flugzeugkabinen erreichen heute etwa 80 dB(A). In Zukunft werden dabei wieder verstärkt tonale niederfrequente Lärmanteile in den Vordergrund treten. Die Reduktion dieser Lärmanteile erfordert nach dem derzeitigen Stand der Technik eine Mengenerhöhung der thermo-akustischen Isolierung, was aufgrund der zusätzlichen Masse und des zusätzlich benötigten Bauraums von Nachteil ist. Nicht-konventionelle Materialien, wie akustische Meta-Materialien, bieten zwar eine bessere akustische Isolierung bei geringerem Gewicht; diese müssen jedoch zunächst noch zu einer höheren Technologiereife geführt werden. In diesem Vortrag sollen die Perspektiven und industriellen Herausforderungen bei der Realisierung akustischer Metamaterialien skizziert werden. Hierbei werden verschiedene Aspekte bei der Integration und beim akustischen Test an einem Flugzeugrumpf-Demonstrator beleuchtet.
14:00	Sounddesign im Kontext Elektrifizierter und Autonomer Fahrzeuge Jasper De Kruiff, Florian Walter [Abstract] Die Vielzahl an Geräuschen und Klängen, die in aktuellen Fahrzeugen erzeugt und gestaltet werden, wird im täglichen Betrieb oft nicht bewusst wahrgenommen und wirkt doch - zumindest unterbewusst - fortlaufend auf Fahrer, Beifahrer und Passanten. Mechanische und synthetische Geräusche und Klänge werden gezielt genutzt um Emotionen zu wecken und Informationen nach Innen und Außen zu transportieren. Dem Verbrennungsmotor, dessen Klangcharakter heute das Fahrgeräusch der meisten Fahrzeuge prägt, steht im elektrifizierten Fahrzeug künftig der deutlich leisere Elektromotor gegenüber. Dieser Vortrag diskutiert, welche Geräusche sich innerhalb und außerhalb des Elektrofahrzeugs gegenüber dem Verbrennungsmotor verändern und welche fehlenden Geräusche und Informationen durch synthetische Klänge ergänzt werden. Unabhängig von der Antriebsart, übernehmen Fahrzeuge auch zunehmend Fahraufgaben autonom - von der Einparkautomatik über den automatischen Spurassistenten bis hin zum vollautonomen Fahren sind bereits heute viele Varianten anzutreffen. Wie kann das autonome Fahrzeug eine klare Kommunikation mit dem Fahrer und seiner Umwelt nicht nur durch optische, sondern auch akustische Signale erreichen? Auch zu dieser Fragestellung diskutiert der Vortrag verschiedene Ansätze und gibt einen Ausblick auf eine mögliche klangliche Zukunft innerhalb und außerhalb autonomer Fahrzeuge.
14:20	Psychoakustische Untersuchung simulierter elektrischer PKW-Antriebe Mark Müller-Giebeler, Markus Vermeulen, Michael Vorländer [Abstract] Die fortschreitende Elektrifizierung von Fahrzeugen erfordert neue Werkzeuge für die Entwicklung von Elektroantrieben, auch im Hinblick auf deren akustisches Verhalten. Methoden, die es erlauben die Auswirkungen unterschiedlicher Antriebsvarianten schon im frühen Entwicklungsprozess und ohne aufwändige Praxistests hörbar zu machen und zu bewerten, sind Gegenstand aktueller Forschung. Ein wichtiger Teilaspekt der Modellbildung ist dabei die Auswertung bzw. Beurteilung der resultierenden Schalldrucksignale am Fahrerohr. In diesem Beitrag soll untersucht werden, ob und wie sich der subjektive Eindruck des Antriebsgeräusches durch psychoakustische Parameter erklären lässt. Zu diesem Zweck wurden im Rahmen eines Hörversuchs Innenraumgeräusche, basierend auf unterschiedlichen Antriebsstrangparametern als auch unterschiedlichen Betriebszuständen, bewertet. Das dazu verwendete Simulationswerkzeug ist eine am Institut für Technische Akustik der RWTH Aachen mitentwickelte Modellkette zur physikalisch transparenten Auralisation von E-Antrieben im Kontext des Gesamtfahrzeugs. Durch Korrelations- bzw. Regressionsanalysen sollen Zusammenhänge zwischen den subjektiven Beurteilungen und instrumentellen Größen abgeleitet und die Eignung unterschiedlicher Parameter für die gehörrichtige Bewertung der untersuchten Geräusche überprüft werden.
14:40	Numerische Auslegung von Infotainment-Systemen in Fahrzeugen Sören Keuchel, Olgierd Zaleski, Otto von Estorff [Abstract] Lautsprecher-Systeme in Fahrzeugen sind im heutigen Alltag von großer Wichtigkeit. Meist werden mehrere Lautsprecher in Kombination verwendet, um einen möglichst raumfüllenden Klang zu erhalten. Soll sogar ein 3D-Klang erzeugt werden, so können Systeme von mehr als 20 Lautsprechern zum Einsatz kommen. Zur Auslegung und Analyse solcher Systeme werden üblicherweise Messungen in den jeweiligen Umgebungen benötigt. Eine Simulation der Szenarien im Rechner erlaubt einen zusätzlichen Erkenntnisgewinn und ist eine kostengünstige Möglichkeit, verschiedene Änderungen/Varianten zu untersuchen. Neben der hohen Anzahl von Lautsprechern stellt die Integration in die Fahrzeug-Umgebung eine große Herausforderung dar. Für die numerische Abbildung von Lautsprecher-Systemen muss eine multiphysikalische Simulation durchgeführt werden. Es müssen die Bereiche Elektromagnetismus, Strukturdynamik und Akustik miteinander verbunden werden. Die einzelnen Gebiete können dabei jeweils mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad abgebildet werden, wobei die Möglichkeiten von analytischen 1D-Ansätzen bis zu sehr detailreichen 3D-Modellen reichen. Dementsprechend müssen unterschiedliche Verfahren, wie zum Beispiel die Finite-Elemente-Methode, die Boundary-Elemente-Methode oder energiebasierte Verfahren miteinander gekoppelt werden. Der Beitrag stellt eine Methodik zur numerischen Auslegung von Lautsprecher vor und zeigt repräsentative Beispiele.
15:00	Akustische Bewertung von Motorradhelmen Jörg Bienert, Karola Krehl, Mamatha Yerramada [Abstract] Im Gegensatz zur Entwicklung der akustischen Eigenschaften bei PKW gibt es bei Motorradhelmen keine etablierten Messverfahren. Dies wird im Beitrag erarbeitet. Die Versuche können entweder im Labor oder im Fahrversuch durchgeführt werden. Ein Fahrversuch wurde mit Hilfe der statistischen Faktorenanalyse entwickelt. Basis ist ein geeignetes Headset, welches unter dem Helm getragen wird. Hier wurde auf ein preiswertes Modell zurückgegriffen und eine frequenzabhängige Kalibrierung in einem Hallraum war erforderlich. Die Messung während einer Motorradfahrt zeigt im Vergleich zum PKW-Innengeräusch eine hohe Streuung. Außerdem ist sie neben der Geschwindigkeit von der Sitzposition und dem Motorrad abhängig. Es wurde deshalb eine statistische Versuchsplanung mit den Faktoren Helmtyp, Sitzposition und Geschwindigkeit mit 108 Datenbeiträgen aufgesetzt und ausgewertet. Im Ergebnis als Gesamtpegel oder Terzspektrum zeigen sich insgesamt hohe Schalldruckpegel unter dem Helm und vergleichsweise kleine Unterschiede der 3 getesteten Helmmodelle. Zur Validierung der Fahrversuche wurden Untersuchungen im Labor durchgeführt. Einerseits wurden die Helme im Hallraum bezüglich der Schalldämmung untersucht. Die Dämmung wurde als Differenz des Schalldrucks im diffusen Hallfeld und unter dem Helm auf einem Kunstkopf ermittelt. Schließlich wurden die Helme noch auf dem Kunstkopf im Laborwindkanal verglichen. Es zeigt sich eine gute Korrelation der Pegel vom Windkanal zu den Fahrversuchen bei verschiedenen Geschwindigkeiten.
15:20	Analytische Bewertung der Geräuschqualität von Nebenaggregaten in End-of-Line-Prüfständen Sebastian Roßberg [Abstract] Geräusch- und Vibrationsqualität von Nebenaggregaten stehen zunehmend im Fokus bei der Fahrzeugentwicklung. Je leiser die Fahrzeuge werden, desto deutlicher werden die verschiedenen Betriebsgeräusche einzelner Komponenten wahrgenommen. Vor allem bei Hybrid- und rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ergeben sich aufgrund von fehlender Maskierung und von Betriebsstrategien, die vom Fahrzustand unabhängig sind, neue Geräuschszenarien. Die Angabe eines Schalldruckpegels für die Bewertung der Geräuschqualität ist hier nicht ausreichend. Nur mit Hilfe der Psychoakustik ist es möglich, analytisch zu erkennen, ob eine Komponente als hoch- oder minderwertig oder sogar fehlerhaft wahrgenommen wird. In diesem Vortrag werden die einzelnen Schritte einer Methode vorgestellt, auf deren Basis Sound-Quality-Metriken erstellt werden können. Diese ermöglichen es, bei jedem Entwicklungsschritt die akustische Wahrnehmung einer Komponente ohne aufwendige Hörversuche vorherzusagen bzw. auch in End-of-Line-Testern zu erkennen, ob ein getestetes Gerät gut oder nicht akzeptabel ist.
15:40	Akustische Landschaften – Wie laut ist das Elektroauto? Andreas Wagner, Christian Gajda [Abstract] Motorisierte Fahrzeuge prägen seit langem das moderne akustische Stadtbild. Mit Obergrenzen für das Fahrgeräusch gibt der Gesetzgeber einen Rahmen für die Geräuschentwicklung von Fahrzeugen vor, die im urbanen Umfeld vor allem durch Antriebs- und Rollgeräusche bestimmt wird. Eine zunehmende Verbreitung elektrifizierter Fahrzeuge wird oft mit einer deutlich geringeren Geräuschentwicklung gleichgesetzt - doch wird die Stadt der Elektromobile tatsächlich leiser? Um Passanten vor den deutlich leiseren Elektrofahrzeugen zu warnen, werden weltweit neue gesetzliche Richtlinien geschaffen, die unter anderem einem Mindestpegel, den das Fahrzeug im Stand und bei langsamer Fahrt nach Außen abstrahlen muss, definieren. Wie laut muss das Elektroauto von Gesetz wegen sein und wie wird es klingen? Wird es leiser oder lauter sein als ein Fahrzeug mit Verbrennungsmotor? Ist das Geräusch lästiger oder angenehmer? Dieser Vortrag diskutiert die neuen gesetzlichen Anforderungen im Detail, vergleicht die geforderten Klangpegel mit heutigen Geräuschpegeln und wagt einen Blick in die Zukunft des akustischen Stadtbilds.

Sitzungsleitung:

S.J. Rupitsch, Univ. Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Sensorik L. Kurtze

14:20	Numerische Untersuchungen zur Dynamik einer Antriebswelle im Kontakt mit einer PTFE-Wellendichtung Florian Albrecht, Suhaib Koji Baydoun, Hannes Panzer, Steffen Marburg, Thomas Kletschkowski [Abstract] Die akustischen Eigenschaften industrieller Entwicklungen stehen unter dem immer größer werdenden Anspruch der Kunden. Durch die Zunahme der Elektromobilität werden die Antriebsgeräusche nicht mehr durch den Drehklang des Verbrennungsantriebes dominiert. Vielmehr sind hohe Drehzahlen rotierender Maschinenteile zu berücksichtigen. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf der Betrachtung von Getriebegeräuschen, bei denen die Welle strukturmechanische Schwingungen des Zahneingriffs auf das Gehäuse überträgt, von dem sie nachfolgend als Schall abgestrahlt werden. Das Ausmaß der Vibration/Schallemission wird dabei maßgeblich durch den dämpfenden Einfluss der Bauteile und der Fügestellen bestimmt. In diesem Beitrag wird im Speziellen der dämpfende Einfluss von PTFE-Wellendichtungen auf die Strukturschwingungen der Antriebswelle untersucht. Dazu wird ein quasi-axialsymmetrisches Vielteilchenmodell einer Wellendichtung mit einem vereinfachten Getriebemodell gekoppelt. Die Berechnung der Verformungen der durch Zahneingriff angeregten Wellen erfolgt mit einer Balkenformulierung nach der FEM. Fokus dieser Arbeit liegt auf der Interaktion zwischen Welle und Dichtung und deren Auswirkung auf die strukturmechanischen Schwingungen, die zunächst als Bewertungsmaß für die Schallemissionen verwendet werden. Die Kopplung mit dem Gehäuse und die Berechnung der Schallabstrahlung mittels der Randelementmethode sind für weiterführende Arbeiten geplant. Damit soll bereits im frühen Entwicklungsstadium eine Abschätzung der zu erwartenden Getriebegeräusche möglich sein und die Wirksamkeit verschiedener Mechanismen zur Verringerung der Schallemissionen untersucht werden.
14:40	Berechnung der Abstrahldämpfung in ebenen Wellenleitern aufgrund eines angrenzenden Fluids Daniel A. Kiefer, Michael Ponschab, Stefan J. Rupitsch [Abstract] Geführte Wellen in Platten, insbesondere Lamb-Wellen, werden zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung eingesetzt sowie in ultraschallbasierten Messsystemen gezielt angeregt und genutzt. Wesentlich für den Entwurf solcher Systeme ist die Kenntnis der Dispersionskurven, die den Zusammenhang zwischen Frequenz und sich ergebenden Wellenzahlen wiedergeben. Obwohl die Rayleigh-Lamb-Gleichungen diesen Zusammenhang analytisch beschreiben, sind numerische Verfahren zur Lösung stets notwendig, da die Gleichungen transzendent sind. Während klassischerweise ein Nullstellensuchverfahren angewandt wird, wurden neuerdings Verfahren entwickelt, welche auf der Diskretisierung der Bewegungsdifferentialgleichungen beruhen. Diese arbeiten deutlich stabiler und zuverlässiger. Dabei werden die Rayleigh-Lamb-Gleichungen nicht explizit gelöst, sondern der Dispersionszusammenhang auf ein Eigenwertproblem zurückgeführt. Für den Fall der freien Platte kann dieses mit den üblichen numerischen Methoden einfach und effizient gelöst werden. In der Praxis grenzt jedoch oft ein Fluid an die Platte an. Eine Lamb-Welle gibt dann Energie an die Umgebung ab, was für viele Anwendungsfälle kritisch ist. Die Lamb-Welle erfährt dadurch eine Abstrahldämpfung, welche durch den Imaginärteil der Wellenzahl beschrieben wird. Die Randbedingungen für die Platte führen in diesem Fall zu einem nichtlinearen Eigenwertproblem, für das kein etabliertes Lösungsverfahren existiert. In diesem Beitrag wird eine Lösungsmethodik im Sinne einer Fixpunktiteration präsentiert, sowie Ergebnisse vorgestellt.
15:00	Hand-Arm-Vibration: Review Magdalena Scholz, Lennart Moheit, Steffen Marburg [Abstract] Zu einem großen Teil motivieren gesundheitliche Probleme, die bei längerfristiger Nutzung von vibrierenden Geräten aufgetreten sind, die Forschung zu Hand-Arm-Vibrationen. Die Evaluation von Hand-Arm-Vibrationen umfasst drei Teilbereiche und ist bisher beinahe ausschließlich an der Schwelle zwischen unproblematisch und potentiell schädlich orientiert. Einerseits interessiert die Messung der Schwingungen des Gerätes, andererseits die Übertragung der Vibrationen in den Hand-Arm-Bereich und auch die physiologischen Folgen der Vibration, wie etwa Durchblutungsstörungen. Zwischen den Geräten und dem Hand-Arm-System findet auch eine Wechselwirkung statt. Zudem beeinflussen vielfältige Faktoren die Übertragung der Vibration. Diese hängen von dem stark variierenden Faktor Mensch ab, sowohl von Mensch zu Mensch, als auch dessen Inkonsistenz im Laufe der Zeit. Hierdurch kann auch die Simulation von Hand-Arm-Vibrationen beliebig komplex werden. Hinzukommt, dass, je mehr andere Aspekte wie die Akustik oder die Haptik optimiert und damit als von der Vibration ablenkende Störfaktoren minimiert werden, der Faktor Vibration, beispielsweise von einem Lenkrad oder einem Werkzeug, in der Wahrnehmung des Nutzers zunehmend in den Fokus rückt. In diesem Beitrag werden daher unter anderem werden die bisherige Vorgehensweise und aufkommende Fragestellungen betrachtet. Außerdem werden resultierende Möglichkeiten zur Einschätzung und Simulation eines Vibrationen ausgesetztem Hand-Arm-Systems diskutiert. .
15:20	Experimentelle Untersuchung der Ähnlichkeit skalierter Plattenstrukturen Christian Adams, Joachim Bös, Tobias Melz [Abstract] Modellgesetze können in der Maschinenakustik eingesetzt werden, um beispielsweise Messergebnisse eines maßstäblich verkleinerten Prototyps auf die Originalstruktur hochzuskalieren oder das akustische Verhalten von Maschinenbaureihen (z. B. Getriebebaureihen) zu analysieren. Bisher konnte gezeigt werden, dass Modellgesetze dünnwandiger Plattenstrukturen direkt mittels Sensitivitätsanalyse aus Berechnungsmodellen (analytische Gleichungen und Finite-Elemente (FE)-Berechnungen) ermittelt werden können. Eine wichtige Voraussetzung ist dabei, dass die Strukturen ähnlich zueinander sind, d. h. die Eigenschwingformen stimmen überein und der Verlustfaktor ist ähnlich. In diesem Beitrag wird die Ähnlichkeit gelenkig gelagerter Plattenstrukturen mit unterschiedlichen geometrischen Abmessungen experimentell untersucht. Zunächst wird der Aufbau des Prüfstands beschrieben, an dem die Untersuchungen durchgeführt werden. Dabei wird vor allem die Umsetzung der gelenkigen Lagerung der Plattenstrukturen diskutiert. Ziel ist es, die erste Eigenfrequenz in der experimentellen Untersuchung mit einer vorgegebenen Genauigkeit in Bezug auf die mittels FE berechnete erste Eigenfrequenz bestimmen zu können. Die Eigenfrequenzen und Eigenformen der Plattenstrukturen werden mittels experimenteller Modalanalyse ermittelt. Anschließend kann die Ähnlichkeit der Eigenschwingformen durch eine MAC-Analyse bewertet werden. Der Verlustfaktor wird anhand der 3 dB-Bandbreite aus Messungen der Übertragungsfunktionen zwischen zwei Punkten der Plattenstrukturen berechnet. Mittels Varianzanalyse (ANOVA) wird untersucht, ob die Verlustfaktoren der skalierten Plattenstrukturen ähnlich sind.
16:00	Beschreibung des Körperschallverhaltens als Basis der Auralisation von Industrieprodukten für 3D-VR-Anwendungen Hannes Münch, Stefan-Georg Backhaus, Stefan Becker [Abstract] Die rechnergestützte Produktentwicklung ist in vielen Branchen Stand der Technik. Werden die Ergebnisse dieser Methoden in Virtual-Reality (VR)-Systeme übertragen, liegt der Fokus meist rein auf der visuellen Wahrnehmung. Um auch den Höreindruck von virtuellen Prototypen in einer möglichst frühen Entwicklungsphase präsentieren und bewerten zu können, sollen Maschinengeräusche anhand von geeigneten Modellen auralisiert und in eine visuelle 3D-VR-Technologie integriert werden. Hierfür werden durch Messung oder Simulation Daten zur Abbildung von Schallentstehung und Schallausbreitung benötigt. Am Beispiel einer Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenausführung wird die Vorgehensweise für die simulative Datengenerierung zur Beschreibung des Körperschalls vorgestellt. Neben der Erstellung und dem Abgleich eines strukturdynamischen Simulationsmodells wurde vor allem ein Kraftanregungsmodell für das gesamte Kennfeld der Pumpe entwickelt. Die Berechnung der Übertragungsfunktionen zur Beschreibung des generellen Strukturverhaltens erlaubt zusammen mit der Superposition der betriebspunktspezifischen Lasten eine effiziente Auswertung des Körperschallverhaltens für das gesamte Pumpenkennfeld. Zur Bewertung der entwickelten Modelle wurden umfassende Messungen durchgeführt. Für diesen Zweck wurde die Axialkolbenpumpe sowohl vom Fundament als auch vom antreibenden E-Motor entkoppelt und die Strukturantwort an diskreten Oberflächenpunkten ermittelt. Eine abschließende Einordnung der Vorgehensweise liefert der Vergleich zwischen realem und simuliertem Strukturverhalten.
16:20	Schallabstrahlung der Schiffsstruktur unter Schubanregung Gerhard Wittek [Abstract] Die Schiffsakustik umfaßt den Körperschall in der Schiffsstruktur sowie den von der Schiffstruktur abgestrahlten Luft- und Wasserschall. Die Anregung der Schiffsstruktur erfolgt durch (normale) Druckanregung und darüber hinaus aber auch durch (tangentiale) Schubanregung. Allgemein wird nur die Druckanregung beachtet, der Beitrag der Schubanregung wird (weil als gering angenommen) vernachlässigt. Dieses erscheint gefühlsmäßig gerechtfertigt, ein Beweis dafür aber fehlt. Deshalb taucht bei Körperschall-Untersuchungen bei Dämmung und Dämpfung häufig die Frage auf, ob die Schubanregung der Struktur nicht doch einen bedeutsamen Einfluß ausübt. Der experimentelle Nachweis fehlt, weil in der Praxis der Beitrag der Schubanregung von der Druckanregung nicht zu trennen ist. Rechnerisch jedoch ist diese Trennung zu bewerkstelligen. Dieses gelingt mit Hilfe des auf der DAGA 2005 vorgestellten Kalküls zur Berechnung der Übertragung von Verschiebungs-Spannungsverteilungen in elastischen Strukturen. Die Schiffsstruktur wird als Schiffsaußenhaut mittels einer Stahlplatte (HOOKEsches Medium) modelliert. Diese ist auf einer Seite (Anregungsebene im Schiffsinneren) an Luft angekoppelt und auf der anderen Seite (Schiffsaußenhaut) an Wasser. Einige Berechungen zum abgestrahlten Luft- und Wasserschall werden vorgestellt.
16:40	Klassifikation von Körperschallsignalen mit Hidden Markov Modellen Johann Harmstorf, Rolf Klemm, Karl-Ludwig Krieger [Abstract] Bei der Verwendung unterschiedlicher Werkzeuge auf dünnen Oberflächen oder Platten entstehen Körperschallsignale, die von piezoelektrischen Wandlern in ein elektrisches Signal gewandelt werden können. Die Majorität der Signalenergie wird durch Biegewellen bis zu einem Frequenzbereich von etwa 10 kHz transportiert. Die Körperschallsignale weisen in diesem Bereich eine zeit- und frequenzabhängige Struktur auf, die eine Modellierung der Signale mittels kontinuierlicher Hidden Markov Modelle ermöglicht. Der Klassifikator wird verwendet, um Signale von zerstörenden und nicht-zerstörenden Quellen auf der Außenhaut von Automaten, Fahrzeugen oder ähnlichen isotropen Oberflächen zu differenzieren. Dafür wird ein Universal Background Model aus Hintergrund- und Störgeräuschen trainiert, dass die Hypothese eines nicht-schädigenden Signals gegen seine Antithese eines schädigenden Werkzeugeinsatzes testet. Für die Merkmalsgewinnung wird eine Kurzzeit-Fourier-Analyse durchgeführt und die Cepstral-Koeffizienten auf einer linearen Frequenzskala (LFCC) verwendet, sowie die Energien der Fenster und die Delta- bzw. Delta-Delta-Koeffizienten der LFCCs. Aufgrund der geringen Abmessungen der Oberflächen haben frühe Reflektionen, Nachhall und unterschiedliche Übertragungskanäle von Quelle zu Sensor eine entscheidende Auswirkung auf die Performance des Körperschallerkenners.

Organisation:

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

15:20	Lärm und Schwerhörigkeit in der Arbeitsunfallstatistik Eva Ruppert-Pils [Abstract] Die allgemeine Unfallversicherungsanstalt (AUVA) ist Österreichs größter Versicherer für Arbeitsunfälle und Berufskrankheiten, hier sind etwa 78 % der Beschäftigten in Österreich versichert. Jedes Jahr werden alle der AUVA gemeldeten Arbeits- und Wegunfälle gesammelt, und publiziert. Dabei wurden bisher vor allem Unfallraten nach Wirtschaftsklassen der Unternehmen, sowie Ursachen, Auswirkungen und Kosten von Unfällen untersucht. Erstmals soll in dieser Arbeit ein Überblick über den Zusammenhang von Lärm und Unfällen gegeben werden. Es gibt hierfür zwei große Gruppen, die näher betrachtet wurden: Die lärmexponierten Versicherten in Österreich und jene Menschen, die durch jahrelange Lärmexposition eine Lärmschwerhörigkeit (als Berufskrankheit) erlitten haben. Diese beiden Gruppen wurden in der vorliegenden Arbeit genauer untersucht. Neben allgemeinen Angaben wie zugehörige Wirtschaftsklassen, Alter, Beruf und Geschlecht wurden deren Unfallraten mit jenen der restlichen Beschäftigten verglichen. Anhand der Ergebnisse wird versucht, Rückschlüsse über Erfolge und Misserfolge von präventiven Maßnahmen zu ziehen beziehungsweise zu diskutieren.
15:22	Lärm am Büro-Arbeitsplatz - Vorschriften, Regeln und Normen zur akustischen Bürogestaltung Christian Nocke [Abstract] Mit der DIN 18041 ”Hörsamkeit in Räumen - Anforderungen, Empfehlungen und Hinweise zur Planung” sowie der VDI 2569 ”Schallschutz und akustische Gestaltung im Büro” sind neue Regelwerke zur raumakustischen Gestaltung von Büros erschienen. Für die raumakustischen Kenngrößen in Großraumbüros (nach ISO 3382-3) stehen damit erstmals Empfehlungen und Vorgaben bereit. Die beiden Regelwerke werden im Rahmen des Vortrags vorgestellt und anhand von Beispielen diskutiert. Die Bedeutung für die Ergonomie des Arbeitsplatzes im Büro ergibt sich weiterhin aus den Vorgaben im Bereich Arbeitsschutz. Im Rahmen von Gefährdungsbeurteilungen, siehe z.B. ASR V3 vom Juli 2017, sind Gefährdungen zunächst an der Quelle und dann durch technischen Maßnahmen zu beseitigen und zu reduzieren. Persönliche Schutzausrüstungen (Headsets im Büro) oder die Qualifizierung der Beschäftigten (Sprechtraining, Sprechverhalten) stehen am Ende der Maßnahmenhierarchie. Weiterhin ist (gegebenenfalls) die ASR 3.7 Lärm zu diskutieren. Die raumakustischen Vorgaben aus verschiedenen Regelwerken werden vorgestellt, verglichen und im Hinblick auf ihre Praxistauglichkeit kommentiert.
15:24	[Abstract] In Mehrpersonenbüros häufen sich die Beschwerden von Beschäftigten über schlechte akustische Bedingungen. Oft genannte Probleme sind eine zu hohe Lautstärke sowie eine hohe Störwirkung durch Gespräche und Geräusche der Kollegen. Typische Folgen sind ein überhöhtes Maß an Stress, ein Mangel an Privatheit sowie eine Beeinträchtigung der kognitiven Leistungsfähigkeit. Für die Messung und Beurteilung der Lärmsituation in Mehrpersonenbüros existieren mit der DIN EN ISO 3382-3:2012 und der VDI 2569:2016 (Entwurf) zwei Regelwerke, welche speziell auf die besonderen Bedingungen in Mehrpersonenbüros abzielen. Im Rahmen betrieblicher Messungen sollen die genannten Regelwerke hinsichtlich ihrer Praktikabilität im Arbeitsschutz überprüft und allgemeine Handlungsempfehlungen abgeleitet werden.
15:26	Ermittlung raumakustischer Parameter bei Einfluss verschiedener Störschallarten Jan Selzer, Florian Schelle [Abstract] Zur Ermittlung raumakustischer Parameter müssen nach verschiedenen Richtlinien Signal-Rauschabstände von über 30 dB und mehr erreicht werden. In der Praxis können dadurch unterschiedliche Räume hinsichtlich ihrer raumakustischen Parameter nicht untersucht werden. Dies sind unter anderem Callcenter und Mehrpersonenbüros mit 24/7-Betrieb oder Werkstätten in denen der Raumruhepegel zu hoch ist. Die Ermittlung der raumakustischen Parameter, wie beispielsweise der Nachhallzeit und der räumlichen Abklingrate sind jedoch wichtig, um Simulationen der räumlichen Gegebenheiten durchführen zu können und eventuelle Optimierungen in einer korrekten Umgebung richtig zu quantifizieren. Um den Einfluss verschiedener Störschallarten auf die aus einer Raumimpulsantwort gewonnenen Ergebnisse zu betrachten, wurden Messungen in demselben Raum unter einer Vergleichsbedingung (Ruhe) und den Störschallen rosa Rauschen, STIPA-Prüfsignal, Musik, Testsprache (männlich) und Sprachrauschen (nach DIN EN ISO 3382-3) durchgeführt. Die Ermittlung der Raumimpulsantwort erfolgte mittels Maximallängenfolgen (MLS) mit einem kommerziell vertriebenen Messsystem.
15:28	Vergleich verschiedener Beurteilungsverfahren für Schießlärm Andrea Wolff, Sandra Dantscher, Andreas Flesch [Abstract] In Deutschland finden derzeit verschiedene Kriterien zur Beurteilung der Gehörgefährdung durch Schießlärmexposition Anwendung. Während im militärischen Bereich traditionell das Verfahren nach Pfander angewendet wird, muss im zivilen Bereich die Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung eingehalten werden. Je nach Bereich wird auch der eingesetzte Gehörschutz unterschiedlich in die Berechnung der Lärmexposition am Ohr des Schützen einbezogen. Beim Verfahren nach Pfander wird die Energie eines Schusses anhand des unbewerteten Spitzenschalldruckpegels und der sogenannten Wirkzeit angenähert. Hieraus kann dann unter Berücksichtigung des eingesetzten Gehörschutzes eine maximale Schusszahl ermittelt werden, die an einem Tag abgegeben werden darf. Die Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung hingegen bezieht sich einerseits auf den C-bewerteten Spitzenschalldruckpegel sowie andererseits auf den (A-bewerteten) Lärmexpositionspegel am Ohr des Schützen unter dem Gehörschutz. Wir vergleichen die Ergebnisse beider Beurteilungsverfahren. Hierzu wurden Messungen durchgeführt, bei denen alle relevanten Parameter parallel aufgezeichnet wurden. Zusätzlich wird auch ein Vergleich mit dem in der Schweiz angewendeten LAE-Verfahren zur Beurteilung von Einzelereignissen durchgeführt.
15:30	Vom Gehörschutz-Check zum Gehörschutz-Instruktor Beat W. Hohmann [Abstract] Der an der DAGA 2017 vorgestellte Gehörschutzcheck wurde im Sommer 2017 realisiert und ist seit Herbst einsatzbereit. Allerdings war zuvor noch eine wesentliche Modifikation am Kopfhörer erforderlich, um ihn für alle Arten von Gehörschutzpfropfen verwendbar zu machen. Die Betriebe können den Gehörschutzcheck aus eigener Initiative bei der Suva anfordern und bei ihren Mitarbeitenden einsetzen, oder sie werden bei schlechten Hörtest-Resultaten auf dem Audiomobil der Suva dazu verpflichtet. Von ersten Erkenntnissen und Erfahrungen aus diesen Einsätzen wird berichtet, insbesondere was die Verständlichkeit der Resultate für Laien anbelangt. Über die Dämmungsmessung hinaus wurde der Gehörschutzcheck zu einem einfachen Gehörschutz-Instruktor erweitert: Bei schlechtem Resultat der Dämmungsmessung, also ungenügender Schutzwirkung (spektral risikoentsprechend gewichtet) in der ersten Messung werden vor der Wiederholung je nach Art der verwendeten Gehörschutzpfropfen (Schaumstoffpfropfen, vorgeformte Plastikpfropfen, otoplastische Gehörschützer) in Bildern - also sprachunabhängig - die drei wichtigsten Merkpunkte zu deren korrekter Anwendung gezeigt, die vom Probanden einzeln quittiert werden müssen. Am Schluss werden zwei verschiedene Berichte als PDF auf dem Speicherstick des Betriebs gespeichert: der eine für den Arbeitnehmer selbst, der andere für die Sicherheitsfachkraft. Auf dem Gerät bleibt aus Datenschutzgründen nur ein anonymes Protokoll über den Zeitpunkt, den Typ des Gehörschutzes und die gemessene Dämmwirkung.
15:32	Individuelle Wirksamkeit von Gehörschutz zur Inklusion von Personen mit Hörminderung am Lärmarbeitsplatz Peter Sickert [Abstract] In einem von der DGUV geförderten Forschungsvorhaben werden die aktuellen Auswahlverfahren und die Nutzbarkeit von Gehörschutz durch Personen mit Hörminderung untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der individuellen sicheren Schutzwirkung und der Kommunikationsfähigkeit mit dem verwendeten Gehörschutz. Außerdem werden Maßnahmen der Unfallversicherungsträger zur Individualprävention (IP) Lärm und zur Versorgung mit für Lärmarbeitsplätze zugelassenen Hörgeräten evaluiert. Das Forschungsprojekt besteht aus folgenden Teilprojekten: Befragungen zur Zufriedenheit (insbesondere hinsichtlich Kommunikation mit Gehörschutz) bei der Berücksichtigung der Praxisabschläge bei der Schalldämmung von Gehörschutz für Personen mit bestehender Hörminderung, Nutzbarkeit von pegelabhängig dämmenden Gehörschützern und Gehörschutz mit Kommunikationseinrichtung für Personen mit Hörminderung im Lärmbereich, Bestimmung der persönlichen Schutzwirkung des Gehörschutzes durch Messung der individuellen Schalldämmung mittels Audiometer, Möglichkeiten der Nutzbarkeit unterschiedlicher Hörgeräte an Lärmarbeitsplätzen zur Versorgung durch die Unfallversicherungsträger und Evaluierung der ”Individualversorgung Lärm” durch die Unfallversicherungsträger. Das Projekt wird seit Juni 2017 über einen Zeitraum von drei Jahren durchgeführt und soll helfen, die Weiterbeschäftigung von Personen mit Hörminderung an Lärmarbeitsplätzen auch bei komplizierten Kommunikationsaufgaben zu sichern. Der vorliegende Beitrag stellt Zwischenergebnisse aus den ersten drei Teilprojekten vor.
15:34	Ears II: Entwicklung eines metrologischen Konzepts zur Messung und Beurteilung der Luftultraschallexposition am Arbeitsplatz Robert Schöneweiß, Christian Ullisch-Nelken, Andrea Wolff, Christoph Kling, Christian Koch [Abstract] Eine Vielzahl von ultraschallemittierenden Technologien hat in den letzten Jahren an Arbeitsplätzen Einzug gehalten. Oftmals entsteht an diesen Arbeitsplätzen als Nebeneffekt auch luftgeleiteter Ultraschall. Aus dieser Lärmbelastung durch Schall außerhalb des Hörfrequenzbereiches ergibt sich eine potenzielle Gesundheitsschädlichkeit. Für eine valide Bestimmung der Ultraschallexposition im Rahmen des Arbeitsschutzes bedarf es einer Messmethode, die auf die Erfordernisse des Ultraschalls angepasst ist. Aktuell existiert keine standardisierte, wissenschaftlich fundierte und zugleich praxistaugliche Messstrategie zur Messung und Beurteilung von luftgeleiteten Ultraschallfeldern. Vor diesem Hintergrund wird im Rahmen des EU-Projektes Ears II (www.ears- project.eu) ein metrologisches Konzept entwickelt, welches unter Berücksichtigung der Kalibrier- und Rückführbarkeit, Aufschluss über Schallfeldparameter an Ultraschallarbeitsplätzen liefert und so die Beurteilung des Gesundheitsrisikos ermöglicht. Hierfür wurde das Schallfeld eines für industrielle Anwendungen repräsentativen Referenzarbeitsplatzes in hoher räumlicher Auflösung vermessen und der Einfluss von reflektierenden Objekten auf das Schallfeld untersucht. Gemeinsam mit praxisorientierten Labormessungen bilden diese Untersuchungen die Grundlage ein Messkonzept zur Charakterisierung von luftgeleiteten Ultraschallfeldern an Arbeitsplätzen abzuleiten. Im Beitrag werden die Ergebnisse der Schallfeldmessungen sowie die daraus gewonnenen Erkenntnisse für die Messmethode präsentiert.
15:36	Eine praxistaugliche Messstrategie für luftgeleiteten Ultraschall Christian Ullisch-Nelken, Robert Schöneweiß, Christoph Kling, Andrea Wolff [Abstract] Sowohl die Wirkmechanismen von luftgeleitetem Ultraschall als auch dessen Schädigungspotential sind nach heutigen wissenschaftlichen Standards weitgehend unerforscht. Aufgrund der weiten Verbreitung von Ultraschall-Anwendungen in der Industrie, stellt luftgeleiteter Ultraschall ein potentielles Gesundheitsrisiko dar. Während es für Belastungen durch Schall im Hörfrequenzbereich (16 Hz bis 16 kHz) zur Festlegung von Grenzwerten und zur Aufnahme in nationale Arbeitsschutzkonzepte kam, war dies für luftgeleiteten Ultraschall aufgrund der unzureichenden Datenlage nicht, oder nur eingeschränkt, möglich. Zudem existiert bisher keine standardisierte, praxistaugliche Messvorschrift. Infolgedessen kann die Exposition von ArbeitnehmerInnen gegenüber luftgeleitetem Ultraschall nicht bestimmt und somit die Belastung nicht beurteilt werden. Im Rahmen des EU-Forschungsprojektes ”Ears II” werden diverse Fragestellungen zu Schall außerhalb des Hörfrequenzbereichs untersucht. In diesem Zusammenhang wurde vom Institut für Arbeitsschutz und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt eine praxistaugliche Messmethode für luftgeleiteten Ultraschall an industriellen Arbeitsplätzen entwickelt. Hierzu wurden zunächst bestehende Regelwerke auf Ihre Anwendbarkeit im Ultraschallbereich geprüft. Bereits vorliegende Messdaten wurden ausgewertet und mithilfe der Ergebnisse ein Referenzarbeitsplatz definiert. An diesem wurden anschließend umfangreiche Laboruntersuchungen durchgeführt. Diese setzten sich aus praxisorientierten Messungen im Labor und räumlich hochauflösenden Scans des Schallfeldes zusammen. Zusätzlich wurde der Einfluss von Umgebungsparametern durch vergleichende qualitative und quantitative Messungen untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden zu einer praxistauglichen Messmethode kombiniert.
15:38	Ultraschall-Pegelmesssystem für den praktischen Einsatz im Arbeitsschutz Moritz Wächtler, Christoph Kling, Andrea Wolff [Abstract] Die Verwendung von Ultraschalltechnologien (Schweißen, Schneiden usw.) an deutschen Arbeitsplätzen nimmt stetig zu. Das deutsche Gesetz fordert mit der Lärm- und Vibrations-Arbeitsschutzverordnung (LärmVibrationsArbSchV) eine Bewertung von allen existierenden und potentiellen Risiken am Arbeitsplatz, womit auch die Messung der Ultraschallexposition eingeschlossen wird. Der Mangel an verfügbaren Schallpegelmessern, die in der Lage sind, Schall in diesem Frequenzbereich verlässlich und mit bekannter Unsicherheit zu messen, motivierte ein PTB-Projekt zur Entwicklung eines Ultraschall- Pegelmesssystems für den praktischen Einsatz im Arbeitsschutz. Auf der DAGA 2017 wurde bereits ein erster Prototyp dieses Messsystems vorgestellt. Der vorliegende Beitrag zeigt weiterführend die Resultate einer umfassenden Prüfung des Systems in Anlehnung an die Schallpegelmesser-Norm DIN EN 61672 mit entsprechenden Ergänzungen für den Ultraschallbereich. Die Prüfung umfasst Eigenschaften wie etwa den Frequenzgang, die Pegellinearität sowie die Richtcharakteristik und lässt somit Aussagen über die Eignung des Systems für den vorgesehenen Einsatzbereich zu. Darüber hinaus werden beispielhaft bisherige praktische Anwendungen des Prototypen-Messsystems vorgestellt.

Sitzungsleitung:

W. Bartolomaeus, Bundesanstalt für Straßenwesen, Bergisch Gladbach

14:00	Amplitudenmodulierte Geräusche von Windenergieanlagen Till Kühner [Abstract] Die Geräusche von Windenergieanlagen sind oft mit einem rhythmischen Auf- und Absteigen des Pegels verbunden, das zu Höreindrücken führt, die mit Begriffen wie ”Wuschen” oder ”Stampfen” beschrieben werden. Für den Immissionsschutz relevant sind diese Phänomene, weil sie zum Teil auch in größeren Entfernungen wahrgenommen werden können. In der internationalen Literatur hat sich der Begriff Amplitudenmodulationen für das periodische Auf- und Absteigen des Pegels bei Windenergieanlagen durchgesetzt. Gegenstand des Vortrags ist die Definition, die Entstehung und Charakterisierung von Amplitudenmodulationen, sowie die Frage, wie sich Amplitudenmodulationen auf die am Immissionsort gemessenen Signale auswirken.
14:20	Ein numerisches Modell zur Vorhersage der Schallausbreitung von Windenergieanlagen unter Berücksichtigung atmosphärischer Einflüsse Jasmin Hörmeyer, Tobias Bohne, Raimund Rolfes [Abstract] Der Ausbau der Windenergie an Land im Zuge der Energiewende führt zu einer erhöhten Lärmbelastung für angrenzende Bewohner. Um die Akzeptanz von Windenergieanlagen bei der betroffenen Bevölkerung zu steigern, wird im Verbundforschungsprojekt ”WEA-Akzeptanz” ein akustisches Gesamtmodell entwickelt. Dieses Gesamtmodell soll die vollständige Übertragungskette von der Schallentstehung an der Anlage über die Schallausbreitung in der Atmosphäre bis hin zur Schallimmission und psychoakustischen Bewertung des Schallereignisses darstellen. Die Notwendigkeit eines akustischen Ausbreitungsmodells basiert auf dem atmosphärischen Einfluss in der Schallausbreitung. Neben meteorologischen und topografischen Einflussgrößen sind hierbei geometrische Effekte von hoher Relevanz, welche sich besonders bei großer Entfernung von Quelle zu Empfänger auswirken. Aufgrund der komplexen Gegebenheiten werden in diesem Beitrag relevante Einflussgrößen und Effekte sowie die Implementierung in numerische Berechnungsverfahren diskutiert. Es wird ein vereinfachtes numerisches Modell für die Schallausbreitung in der Atmosphäre vorgestellt, welches anhand von Feldmessungen validiert wird (siehe Martens, Bohne, Rolfes DAGA 2018). Anhand des Modells kann anschließend die Übertragbarkeit von einer niedrigen zu einer hohen Schallquelle, sowie der atmosphärische Einfluss bei großen Entfernungen untersucht werden um in Zukunft eine Ausweitung des Modells auf Windenergieanlagen realisieren zu können.
14:40	Einfluss der Meteorologie und des Bodens auf die Schallausbreitung bodennaher Quellen Susanne Martens, Tobias Bohne, Raimund Rolfes [Abstract] Aus einschlägiger Literatur ist bekannt, dass die derzeitigen Normen zur Prognose der Schallausbreitung nur bedingt für hohe Quellen wie Windenergieanlagen anwendbar sind. Insbesondere die Einflüsse der Meteorologie und Topographie gewinnen mit zunehmender Quellenhöhe an Bedeutung und werden in den aktuellen Normen unzureichend berücksichtigt. Um genannte Einflüsse auf die Schallausbreitung von Windenergieanlagen zu beurteilen, werden im Verbundforschungsprojektes ”WEA-Akzeptanz” umfangreiche Messungen durchgeführt. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf der Untersuchung der Schallausbreitung in Abhängigkeit der Anlagenparameter, der Atmosphäre, der Topographie und der Vegetation. Um jedoch zusätzlich die Thematik der Quellenhöhe betrachten zu können, werden neben den Untersuchungen an Windenergieanlagen umfassende meteorologische und akustische Messungen mit einer bodennahen Quelle durchgeführt. Hierbei werden über einen Dodekaeder bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen windanlagentypische Geräusche und Tonalitäten abgespielt. Akustische Messsysteme zeichnen in unterschiedlicher Entfernung zur Quelle Schalldruckpegel, Terz-Spektren und Audiosignale auf. Um die meteorologischen Effekte zu betrachten, werden Wind- und Temperaturprofile sowie Turbulenzen detektiert. Die Messungen werden auf einem Gelände mit vielfältigen Bodeneigenschaften durchgeführt, sodass der Einfluss verschiedener Bodentypen und Vegetationen auf die Schallausbreitung bodennaher Quellen ebenfalls untersucht wird. In dem Beitrag wird der Messaufbau der Untersuchungen dargestellt, die Ergebnisse werden in Bezug auf die Effekte der Meteorologie und der Bodeneigenschaften vorgestellt und mit gängigen Modellen der Schallausbreitung verglichen.
15:00	Überreichweiten bei der Schallausbreitung im Freien Karl-Wilhelm Hirsch, Christian Kleinhenrich, Manuel Sunkel [Abstract] Die Beschreibung der Schallausbreitung im Freien ist eine zentrale Herausforderung bei vielen Aufgaben der Lärmakustik. Ihre theoretische Grundlage ist die Ausbreitung longitudinaler Wellen in einem bewegten Medium, eine Differentialgleichung, die sich dank der zur Verfügung stehenden Rechenleistung mit numerischen Modellen näherungsweise lösen lässt. In einem Beitrag zu dieser DAGA werden die Lösungen anhand von drei strahlenbasierten Ansätzen vorgestellt. Der Vergleich erfolgt nicht anhand von trivialen Annahmen über den Zustand der Atmosphäre (glatte Wind- und Temperaturprofile mit logarithmischen und linearen Ansätzen) sondern anhand von prognostizierten oder gemessenen Profilen. Solche Profile beschreiben die Atmosphäre signifikant realistischer. Die Analyse einer Vielzahl solcher realistischer Profil-Beispiele mit einem fortgeschrittenen Modell zeigt, dass es nicht nur die klassischen Ausbreitungssituationen gibt: Mitwind, Gegenwind, Querwind, Inversion und deren Mischformen. Es gibt auch die Situation ”Überreichweite”, die den Schall in Bodennähe in Kanälen über große Entfernung tragen kann. Überreichweiten können ungewöhnliche Höreindrücke, wie z.B. die Wahrnehmung einer Zugvorbeifahrt, die direkt vor dem Fenster stattzufinden scheint, obwohl die Strecke einige Kilometer entfernt ist, oder das Hören von Artilleriefeuer über mehrere 10 Kilometer erklären. Der Beitrag analysiert die Eigenschaften einer Überreichweiten-Atmosphären, macht Angaben zur Auftrittshäufigkeit und stellt die Definition eines ”Überreichweitenindex” vor, der die Tendenz einer Atmosphäre kennzeichnet, Überreichweiten auszubilden.
15:20	Weather-corrected immission levels - comparison of sound propagation models Fabio Strigari, Michael Chudalla, Wolfram Bartolomaeus [Abstract] Die Berechnungsmethoden für verkehrsbedingte Lärmimmissionen basieren üblicherweise auf vereinfachten Modellen und komplexe physikalische Zusammenhänge werden oft in Korrekturfaktoren zusammengefasst. Hinsichtlich des meteorologischen Einflusses auf die Schallausbreitung ist bekannt, dass schallgünstige Wetterbedingungen zu erhöhten Lärmpegeln führen können, die sich in Langzeitmittelungspegeln nicht wiederfinden. Insbesondere in größerer Entfernung von der Quelle machen sich diese Effekte bemerkbar. Korrekturfaktoren sind in solchen Fällen nicht immer ausreichend, um den Einfluss der vorherrschenden atmosphärischen Bedingungen adäquat abzubilden. In komplexen Lärmsituationen kann ein akkurates meteorologisches Modell wichtige Zusammenhänge für das Verständnis der Schallausbreitung liefern und bei der Bestimmung der wetterkorrigierten Immissionsbelastung helfen, auf dessen Basis eine effizientere Planung von Lärmschutzmaßnahmen ermöglicht würde. Im Rahmen dieser Studie werden die meteorologischen Schallausbreitungsmodelle NMPB-Routes-2008, Harmonoise und Nord2000 einander gegenübergestellt und mit den deutschen Richtlinien für den Lärmschutz an Straßen (RLS-90), die keine explizite Behandlung des Wetters vorsehen, verglichen. Wir diskutieren Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Ansätze und wenden die Modelle auf einfache wetterbeeinflusste Testszenarien an, um herauszuarbeiten ob die Nutzung wetterkorrigierter Lärmimmissionspegel praktikabel und relevant für die Planung von Schutzmaßnahmen ist.
16:40	Vergleich von Strahlenmodellen mit lokal variierenden Krümmungen Christian Kleinhenrich, Karl-Wilhelm Hirsch [Abstract] Die Einführung des so genannten Kreisstrahlenmodells bei der Prognose von Schießgeräuschen und von vergleichbaren, als Punktschallquellen modellierbarer, kohärenter Geräuschquellen hat zu einem signifikant besseren Verständnis von Schallimmissionen im Freien geführt. Diese Immissionen lassen sich durch die zeitverzögerte Überlagerung von Schalldruckzeitsignale verstehen, die auf verschiedenen Wegen (Strahlen) den Immissionsort erreichen. Im Kreisstrahlenmodell haben all diese Strahlen den gleichen Krümmungsradius. Mit dieser Annahme lässt sich das Bündel der beitragenden Strahlen mit kurzer Antwortzeit numerisch berechnen. Solche ,Viel-Strahl-Modelleë ermöglichen die Prognose von Schalldruckzeitverläufen und damit die Prognose aller Spektren und Einzahlwerte und liefern deshalb eine Fülle von Prüfkriterien beim Vergleich mit Messung und der Analyse der Immission. Die Annahme konstanter Strahlkrümmung ist für einfache Modelle der Atmosphäre (monotone logarithmisch-lineare Profile, z.B. TA-Luft-Profilen) abstandsabhängig eine sachgerechte Näherung; für größere Abstände und eine Vielzahl realer Atmosphären aber ein ungenügender Ansatz. Die Einführung von Modellen mit variabler Strahlkrümmung unter Berücksichtigung lokaler Profilgradienten überwindet diese Einschränkung. Im vorliegenden Beitrag werden unterschiedliche theoretische und numerische Ansätze variabler Strahlkrümmung verfolgt und verglichen. Als Kriterium gilt die Zuverlässigkeit der jeweiligen Ansätze und die Antwortzeit. Über die Anwendung solcher Modelle in Verbindung mit realen Profilprognosen wird in dem Beitrag ”Überreichweiten bei der Schallausbreitung im Freien” auf dieser DAGA berichtet.
17:00	Stadtlärm - A distributed system for noise level measurement and noise source identification in a smart city environment Tobias Clauß, Jakob Abeßer, Hanna Lukashevich, Robert Gräfe, Franz Häuser, Christian Kühn, Thomas Sporer [Abstract] Various types of acoustic scenes such as construction sites, open air concerts, sport events, and road traffic contribute to the overall rising noise pollution in cities. As part of the ”Stadtlärm” research project, we propose an intelligent audio analysis system that is implemented on distributed sensors in a smart city network. The system allows for measuring noise levels according to the general administrative regulation ”TA Lärm” as well as classifying and localizing sources of active acoustic events. Results of this measurement can be visualized online or collected for the further analysis. The local city administration is supported in processing incoming resident noise complains by continuously monitoring the noise distribution across the city. Furthermore, local noise appearance can be predicted for planned events in the future by correlating previous measurements with metadata and geo-locations obtained from event calendars. On each sensor, Deep Convolutional Neural Networks are used for automatic feature learning from spectrogram data and the joint classification of 12 possibly concurrent acoustic event classes and 5 mutually exclusive acoustic scene classes. We perform a systematic analysis of the influence of various model hyperparameters as well as the presence of additional environmental background noise to the classifier performance.
17:20	Auswirkungen des Schwellentyps auf die Schallemissionen von Schienenfahrzeugen Thomas Tietze, Bernhard Weiß, Günther Achs, Michael Mach, Roman Schmid [Abstract] In Zusammenarbeit mit den Österreichischen Bundesbahnen wurden an sowohl geraden Streckenabschnitten, als auch an Bögen, Schallemissionsmessungen der im Regelbetrieb üblichen Triebfahrzeugtypen für den Personenverkehr durchgeführt. Ziel der Untersuchung ist die Erfassung und Darstellung der Differenz der emittierten Schallleistungspegel von Gleisen mit Betonschwellen zu Gleisen mit Holzschwellen. Die Untersuchungsgebiete wurden so gewählt, dass Schienenfahrzeuge sowohl auf Schienen mit Betonschwellen als auch mit Holzschwellen erfasst werden und die Abschnitte ausreichend Länge aufweisen um signifikante Messergebnisse zu liefern. Die Schwellen sind hierbei auf einem, wie auf den meisten Schienenstrecken üblichen, Schotteroberbau gelegen. Als Triebfahrzeuge wurde der Regelverkehr aus einer Mischung aus ÖBB 4020, Bombardier Talent, Siemens Cityjet und Siemens Doppelstockwagen schalltechnisch erfasst. In einem ersten Schritt werden an den ausgewählten Messquerschnitten herkömmliche normgemäße Schallleistungsmessungen nach aktueller Messnorm durchgeführt und die Ergebnisse zwischen Holz- und Betonschwellen verglichen. Anschließend findet eine Emissionsbetrachtung und Analyse mittels akustischer Kamera statt, um zusätzlich zwischen einzelnen Geräuschquellen zu differenzieren. Hierbei ist die Höhe der Emissionen von besonderem Interesse, da CNOSSOS-EU die wesentlichen Emissionen in 2 unterschiedlichen Quellhöhen angibt. Ziel der Messung mittels akustischer Kamera ist die Auswertung der Schallleistungspegel und die Modellierung der Schienenemissionen im Vergleich zur normgemäßen Messung welche parallel durchgeführt wurde.
17:40	Experimentelle Schallfeldrekonstruktion in einem A400M-Rumpf basierend auf der Finite-Elemente-Methode Steffen Ungnad, Delf Sachau [Abstract] Ein Schwerpunkt im Luftfahrtforschungsprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie ist das passagierfreundliche und ökoeffiziente Fliegen. Hörschall mit beeinträchtigender Wirkung auf den Menschen (Lärm) stört das Komfortempfinden und senkt die Akzeptanz sowie die Attraktivität des Fliegens. Maßgeblich für die Entwicklung von Methoden zur Minderung des Lärms in Flugzeugkabinen ist die Kenntnis über die Entstehung von Luftschall im Inneren durch von außen erregte Strukturschwingungen. Flugzeugrümpfe besitzen keine einfachen Geometrien und schwer zu bestimmende Dämpfungseigenschaften. Aus diesem Grund sind Berechnungsverfahren zur Vorhersage des Schallfeldes in realen Flugzeugen aufwendig und mit Einschränkungen verbunden. Im Rahmen des Luftfahrtforschungsprogramms (LuFo V-2) wird ein automatisches Messsystem zur Erfassung des Schalldrucks im inneren einer Flugzeugkabine entwickelt. Den gewonnenen Messdaten lassen sich Informationen über Orte der Schallenergieübertragung entnehmen. Dazu werden die gemessenen Schalldrücke mit einer Methode zur inversen Schallfeldrekonstruktion ausgewertet. Diese Methode basiert auf der Finite-Elemente-Methode. Es wird ein neuer Versuchsstand mit einem Airbus A400M-Rumpf vorgestellt. Die akustische Anregung von außen durch Propellerlärm wird im Experiment durch ein Lautsprechersystem näherungsweise nachgebildet. Erste Ergebnisse werden anhand von Strukturschnellemessungen mit einem Vibrometer überprüft.
18:00	Silohupen - ein nicht alltägliches, dafür aber sehr interessantes akustisches Phänomen Korbinian Grüner, Helmut Venghaus [Abstract] Dünnwandige Silos mit metallischer Außenhaut fallen bei der Materialentnahme mit bestimmten Schüttgütern dadurch auf, dass sie durch einen kurzzeitigen, jedoch sehr intensiven Hupton - ähnlich dem eines Lkw - die Nachbarschaft belästigen. Dieser Hupton entsteht durch Anregung der Außenhaut des Silos, welcher durch einen reibungsbedingten Stick-Slip-Effekt bei Abwärtsbewegung des Schüttgutes entlang der Außenwand des Silos hervorgerufen wird. Es werden aus messtechnischen Untersuchungen zur Geräuschentstehung an einem Silo berichtet und die daraus erarbeiteten Lösungsvorschläge zur Geräuschvermeidung vorgestellt.

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M. Jäcker-Cüppers, Arbeitsring Lärm der DEGA

17:00	Fluglärmbericht 2017 des Umweltbundesamtes – Einordnung und Empfehlungen René Weinandy, Jörn Lindmaier, Thomas Myck [Abstract] 2007 wurde das Gesetz zum Schutz gegen Fluglärm (FluLärmG) novelliert. Mit der Gesetzesnovelle wurde auch eine regelmäßige Überprüfung des FluLärmG eingeführt. Danach muss die Bundesregierung erstmalig spätestens 2017 und dann spätestens alle zehn Jahre dem Deutschen Bundestag einen Bericht über dieses Gesetz vorlegen. Dabei sollen insbesondere die Schutzzonenwerte der Lärmschutzbereiche unter Berücksichtigung des Standes der Lärmwirkungsforschung und der Luftfahrttechnik bewertet werden. Das Umweltbundesamt hat zur Vorbereitung des Berichts der Bundesregierung zur Evaluation des FluLärmG den ”Fluglärmbericht 2017 des Umweltbundesamtes” verfasst. Darin wird eine detaillierte Analyse des FluLärmG sowie weiterer Regelungen zum Schutz vor Fluglärm vorgenommen. Aufbauend auf den dabei gewonnenen Erkenntnissen werden Empfehlungen für eine Weiterentwicklung des FluLärmG und des untergesetzlichen Regelwerks gegeben. Da aber auch außerhalb des Geltungsbereichs des FluLärmG beträchtliche Fluglärmprobleme bestehen, ist ein übergeordnetes Konzept erforderlich. Dieses soll auch andere rechtliche Regelungen, wie beispielsweise das Luftverkehrsgesetz, in einen umfassenden Schutz vor Fluglärm einbeziehen. Das Umweltbundesamt empfiehlt daher eine grundsätzliche Änderung der Konzeption des FluLärmG, und zwar sollte für die Tagzeit von 6:00 bis 22:00 Uhr eine Lärmkontingentierung eingeführt und während der Nachtzeit von 22:00 bis 06:00 Uhr aus Gründen des präventiven Gesundheitsschutzes kein regulärer Flugbetrieb auf stadtnahen Flughäfen stattfinden. Diese sowie weitere Erkenntnisse werden vorgestellt und diskutiert.
17:20	Zwischenwertbildung in einer Gemengelage Lothar Schmidt [Abstract] Vielfach befinden sich Industrie und Wohnen in vor vielen Jahrzehnten gewachsener enger Nachbarschaft. Neu hinzu kommt das Ziel der Innenverdichtung von Städten. Die Regeln der TA Lärm zu Einwirkungsbereich und Irrelevanzschwellen werden zunehmend restriktiver ausgelegt. Damit steigt der Bedarf nach dem lange wenig betrachtete Instrument der Zwischenwertbildung in Gemengelagen. Aus eigenen Erfahrungen wird aufgezeigt, welche Voraussetzungen für die Zwischenwertbildung bestehen und welche Arbeitsschritte auf dem Weg zu leisten sind. So sind Erforderlichkeit und Angemessenheit (z.B. Verfahren nach Tegeder und Sachs) aufzuzeigen. Ein besonderes Gewicht hat hier die Einhaltung des Standes der Technik zur Lärmminderung mit der dort zu berücksichtigenden Verhältnismäßigkeit. Eine Zwischenwertbildung beruht auf dem Gebot der gegenseitigen Rücksichtnahme, berücksichtigt aber auch die Entstehungsgeschichte der Gemengelage. Eine besondere Herausforderung ergibt sich dabei in der Praxis häufig aus der ”Deckelung” bei den Immissionsrichtwerten von Kern-, Dorf- oder Mischgebieten.
17:40	Stand der Technik zur Lärmminderung Andreas Fischer [Abstract] Nach BImSchG bzw. TA-Lärm ist die Voraussetzung zur Erteilung der Genehmigung einer Anlage oder das Feststellen einer Gemengelage mit dann ggf. erhöhten Immissionsrichtwerten (sogenannte ”Zwischenwerte”) die Einhaltung des Standes der Technik zur Lärmminderung. Der Stand der Technik zur Lärmminderung ist daher bei jeder Schallprognose gutachterlich zu prüfen und zu attestieren. Anders als zum Beispiel bei der Luftreinhaltung wird hierbei nicht primär die Emissionsseite, sondern im Wesentlichen die Immissionsseite betrachtet. Da der Stand der Technik zur Lärmminderung auch immer die Verhältnismäßigkeit zwischen Aufwand und Nutzen voraussetzt, müssen bei einer Prüfung des Standes der Technik zur Lärmminderung neben der akustischen Wirksamkeit betrieblich möglicher Maßnahmen auch immer die damit verbundenen Kosten bestimmt werden. Wie eine solche Prüfung regelkonform und effizient durchgeführt werden kann, wird anhand eines Chemiestandortes mit einer Vielzahl Schallquellen beschrieben. Dabei werden auch Grenzen verhältnismäßiger Lärmminderung aufgezeigt.

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J. Hübelt, Gesellschaft für Akustikforschung Dresden mbH T. Myck, Umweltbundesamt G. Notbohm, Universität Düsseldorf, Inst. f. Arbeitsmedizin u. Sozialmedizin

11:20	Modellierung der Amplitudenmodulation von WEA mit Hilfe eines Drei-Punktquellen-Modells in Anlehnung an IEEE 2400 Sergio C. Martinez, Florian Fennel, Kai Pies [Abstract] Die Modellierung der Geräuschabstrahlung von Windenergieanlagen (WEA), einschl. des Effektes der Amplitudenmodulation (AM), ist im Detail komplex. Dies zeigt sich schon daran, dass der Immissionsbeitrag mehrerer WEA sich nicht auf eine einfache Aufsummierung von Beiträgen einzelner Anlagen reduzieren lässt. Dies ergibt sich z.B. einerseits aus der Synchronität der Geräuschanteile, andererseits aus dem Emissionsverhalten einer einzelnen WEA selbst. Messtechnisch sind solche Ergebnisse in der Nähe von WEA vielfach nachweisbar. Im Rahmen dieser Veröffentlichung wird die AM in der Nähe von WEA untersucht. Dies erfolgt in Anlehnung an das Drei-Punktquellen-Modell nach IEEE 2400, dem das Berechnungsverfahren nach Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H) zugrunde liegt. Vereinfachend wird in den durchgeführten Berechnungen von einer Atmosphäre ohne Temperaturgradient und von einem Empfänger vergleichbar eines Grenzflächenmikrofons ausgegangen. Das heißt, dass keine Interferenzen am Boden berücksichtigt werden. Die Auflösung der Berechnung muss in Abhängigkeit von der Rotordrehzahl und vom Durchmesser der WEA mind. 10 ms betragen. Die Modellberechnungen zeigen, dass abhängig von der Windrichtung, der Lage der Immissionsorte (IOs) und der Retardierung variable (+/-) Laufzeiten zwischen den Ersatzpunktschallquellen und den IOs auftreten. Es wird gezeigt, dass die berechneten Überlagerungseffekte der einzelnen Schallwellen im Freien und bei nicht zu hohen Frequenzen die AM gut wiedergeben.
11:22	[Abstract] Die Forschungsaktivität im Bereich der aktive Schalldämmung an geöffneten und teilgeöffneten Fenstern hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Im Rahmen der meisten Beiträge erfolgte die Positionierung von Lautsprechern und Mikrofonen experimentell. In diesem Beitrag soll dieses Problem in Vorbereitung auf den Bau eines Demonstrators simulativ mit FEM gelöst werden. Im ersten Schritt wird das Modell eines Drehkipp-Fenster in der Längsebene betrachtet, wobei die Lautsprecher in eine mit Dämmmaterial ausgekleidete Laibung/Sturz integriert sind. Die Fehlermikrofone werden am Transmissionspfad positioniert. Die Beschränkung auf ein 2D-Modell macht das Problem in Hinblick auf den rechnerischen Aufwand hinreichend kompakt um eine Parameterstudie effizient durchzuführen. Es zeigt sich, dass die Positionierung der Lautsprecher erheblichen Einfluss auf den Regelungserfolg hat; ebenso lässt sich eine schwache Frequenzabhängigkeit auf die optimale Lautsprecherposition beobachten.
11:24	[Abstract] Die Schallschutzwanede im Schienenverkehr benoetigen weitere technische Erganzungen wenn Hochhaueser a den Schienenwegen gebaut sind. Doch zu hohe Schallschutzwande sind teuer und koennen auch Gegenklagen von Anwohner wie von der Zugreisende verursachen. Um eine effiziente Loesung finden zu können, war es notwendig ein niedriges Schallschutzwandsystem zu entwickeln. Das Ziel dieser Forschung ist es zu bestimmen, wie die Abschirmungsleistung und die Kosteneffekte der existierenden Schallschutzwaneden erhöht werden kann. Dazu wurde die folgende Forschungsfragen gestellt: Welche Massnahmen sind im koreanischen Schienenverkehr in Bezug auf die Sicherheit und Instanhaltungsarbeit akzeptabel? Welche akustische Leistung wird dadurch gebracht? Wie ist die Kosteneffekte? Um die Forschungsfragen zu beantworten, wurde ein niedrige Schallschutzwandsystem entwickelt und und gebaut. Feldmessungen sind durchgefuehrt um die Abschirmwirkung zu untersuchen. Ergebnisse von der Laermprognose und die Messergebnisse wurden gezeigt und disskutiert.
11:26	Interaktiver Assistent zum LAI Leitfaden für die Verbesserung des Schutzes gegen Lärm bei stationären Geräten Arnold Fuss [Abstract] Motivation Anwender haben Schwierigkeiten den LAI Leitfaden fuör die Verbesserung des Schutzes gegen Laörm bei stationaören Geraöten anzuwenden. Umfang und Aufbereitung der enthalten Informationen und Berechnungen hindern den Anwender daran die Werte schnell und praözise auf eine konkrete Situation anzuwenden. Ziel Ein digitaler Assisten soll den Anwender bei der Anwendung des LAI Leitfaden unterstuötzen. Der Anwender soll nur die essentiellen Angaben zu seiner konkreten baulichen Situation angeben muössen. Die Anwendung der Berechnungsgrundlagen aus dem Leitfaden uöbernimmt dann der Assistent automatisch. Lösung Eine webbasierte Anwendung leitet den Benutzer in fuönf einfachen Schritten durch die Dateneingabe. Die einzelnen Schritte konzentrieren sich auf die, fuör die Berechnungen wichtigen Angaben. Erklaörende Hilfestellungen und Begriffsklaörungen sind unmittelbar an den Eingabemasken verfuögbar und ermöglichen so gezielte Hilfe wo sie notwendig ist. Ein Anwender spart sich das muöhsame durcharbeiten der kompletten Informationen im eigentlichen Leitfaden. Das ermöglicht die Anwendung des Leitfadens fuör Experten wie auch Laien gleichermassen. Der interessierte Anwender kann nach Bedarf uöber die intergrierten Hilfetexte, Hintergrundinformationen, Links und Literaturempfehlungen weiter beliebig tief in das Thema einsteigen. Daruöber hinaus ist der Assisten sowohl auf mobilen Endgeraöten wie auch auf Desktoprechnern gleichermassen gut bedienbar und durch seine Verfuögbarkeit im Internet auch jederzeit und von uöberall benutzbar.

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J. Hübelt, Gesellschaft für Akustikforschung Dresden mbH

8:40	Durchführung eines Ringversuches für Lärm-Immissionsnachweismessungen mit 13 Messstellen nach §29b BImSchG; Motivation, Durchführung, Ergebnisse und Ausblick Torsten Westphal, Dieter Brockmeyer, Jörg Kepper [Abstract] Für die Akkreditierung als Messstelle von Geräuschen nach §29b des BImSchG wird die Durchführung von Eignungsprüfungen angeregt bzw. gefordert. Um dieser Forderung nachzukommen, ist im Mai 2017 auf dem Betriebsgelände der Akustik Ingenieurbüro Moll GmbH ein Ringversuch durchgeführt worden. Die Idee dazu entstand im Akkreditierungsverfahren durch die DAkks. Eine Rundmail der Akustikbüro Dahms GmbH an Fachkollegen des Berliner Raums im Vorfeld des Ringversuchs stieß auf reges Interesses. Die beiden genannten Ingenieurbüros teilten die Vor- und Nachbereitung unter sich auf. Dabei ist die Organisation des Ringversuches bewusst ”schlank” gehalten worden. Wesentlich war dabei unter Anderem die Fragen, wie ein solcher Ringversuch parallel von 13 Messstellen durchgeführt werden kann. Zielgrößen des Ringversuches waren der Beurteilungspegel Lr und der Maximalpegel LAFmax. Es wird die Aufgabenstellung des Ringversuches, der Versuchsaufbau während der Messungen, seine Durchführung, Besonderheiten der Messpunkte sowie die Messergebnisse und Schlussfolgerungen daraus vorgestellt. Durch die Anzahl von 13 Messstellen ergibt sich hier auch ein Blick, welche Punkte mehr und welche weniger ergebnisrelevant sind. Wir erhoffen uns auch rege Diskussionsbeiträge des Fachpublikums, um nicht nur selbst Anregungen zu geben, sondern auch solche mitzunehmen.
9:00	Methoden des Maschinellen Lernens als Hilfe bei der Fremdgeräuschkorrektur von Lärmimmissionsmessungen Thomas Schenk, Konrad Schenk [Abstract] Der messtechnische Nachweis der Lärmimmission in der Nachbarschaft von bestimmten Anlagen erfolgt in zunehmenden Maße mittels Langzeitmessungen bzw. Dauerüberwachungen. Hierbei besteht in vielen Fällen das Problem der Fremdgeräuschkorrektur der Messsignale. Derzeitig muss entweder ein relativ großer Aufwand durch Auswertung von Tonaufzeichnungen und/oder anderen Informationsquellen betrieben werden oder es muss ein bestimmter Fehler des Beurteilungspegels in Kauf genommen werden. Deshalb wurde in der Vergangenheit versucht, mit unterschiedlichen Verfahren eine automatisierte Geräuschquellenerkennung zu realisieren. Je nach Komplexität und Kompliziertheit der konkreten Messbedingungen sind hierbei gängige Methoden der Signalanalyse in vielen Fällen nicht mehr ausreichend. Versuche mit Methoden der Künstlichen Intelligenz bzw. des Maschinellen Lernens haben demgegenüber gezeigt, dass beim derzeitigen Stand der Technik eine universelle automatisierte Geräuscherkennung aller real vorkommenden Quellenarten kaum realisierbar ist. Deshalb erfolgten weitere Untersuchungen mit Beschränkung auf die für übliche Geräuschimmissionsmessungen wichtigsten Geräuschquellenarten (technische Geräusche, Straßenverkehr, Eisenbahn, Flugverkehr, Naturgeräusche, Glockenläuten ...). Je nach akustischen Randbedingungen und Aufgabenstellungen ist hinsichtlich der Fremdgeräuschkorrektur eine positive Selektion (Erkennung der Geräuschquelle, für die der messtechnische Nachweis erfolgen soll) oder eine negative Selektion (Erkennung der Fremdgeräuschquellen) möglich. Im Vortrag werden die aktuell erzielbaren Erkennungsraten sowie Vor- und Nachteile bzw. Einsatzgrenzen aufgezeigt.
9:20	Abnahmeverfahren zur Schalldämmung von Lärmschutzwänden an Straßen Heinz Hoislbauer [Abstract] Im Zuge eines Projekts (VIF 2014, Nr. 850499) im Auftrag der ASFINAG (Autobahnen- und Schnellstraßen-Finanzierungs-Aktiengesellschaft) sowie des BMVITs (Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie) - vertreten durch die FFG (Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft) - zur akustischen Abnahmeprüfung von Lärmschutzwänden an Straßen und Autobahnen wurden entsprechende Grundlagen erarbeitet und ein Handbuch verfasst. Basierend auf den Normen für die Ermittlung der Schallreflexion (EN 1793-5) sowie der Schalldämmung (EN 1793-6) sollen Beurteilungen der akustischen Leistungsfähigkeit einer Lärmschutzwand vor Ort in Zukunft möglich sein. In diesem Beitrag wird die Schalldämmung behandelt. Aufgrund des Aufwandes sind konkrete Messungen nach EN 1793-6 allerdings nur an einzelnen Stellen praktisch durchführbar. Als Grundlage für eine schalltechnische Beurteilung einer Lärmschutzwand als Gesamtes werden im gegenständlichen Fall für die Schalldämmung messtechnische Erhebungen sowie statistische Betrachtungen aufgeführt und die Vorgehensweise für Abnahmemessungen nach dem erstellten Handbuch erläutert. Für die Schallreflexion erfolgt ein Beitrag durch AIT (Austrian Institute of Technology).
10:00	Akustisches Abnahmeverfahren zur Überprüfung der Schallreflexionseigenschaften von Lärmschutzwänden an Straßen Marco Conter, Andreas Fuchs, Reinhard Wehr [Abstract] Die schalltechnische Bewertung von Lärmschutzwänden an Verkehrswegen erfolgt derzeit lediglich durch Prüfzeugnisse aus Messungen nach dem sogenannten Hallraumverfahren (nach EN 1793-1 und EN 1793-2) vor dem Einbau der Lärmschutzwände. Die realen Gegebenheiten sowie die Einbauqualität können damit weder erfasst noch überprüft werden. Die in-situ Methoden nach EN 1793-5 und EN 1793-6, die derzeit zur Verfügung stehen, finden aber zurzeit in Österreich noch keine standardmäßige Anwendung. Aus diesem Grund wurde die Entwicklung eines akustischen Abnahmeverfahrens zur Qualitätsüberprüfung von Lärmschutzwänden vorgeschlagen und messtechnisch validiert. Basierend auf vorliegenden Messdaten und zwei im Projekt durchgeführten Messkampagnen wurde eine statistische Analyse der Ergebnisse durchgeführt und schlussendlich ein Prüfhandbuch zur akustischen Abnahmeprüfung von Lärmschutzwänden an Straßen und Autobahnen verfasst. Das Forschungsprojekt (VIF 2014, FFG-Nr. 850499) wurde durch ASFINAG (Autobahnen- und Schnellstraßen-Finanzierungs- Aktiengesellschaft) und BMVIT (Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie) finanziert und durch die FFG (Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft) abgewickelt. In diesem Beitrag wird insbesondere das Verfahren für die Überprüfung der Schallreflexionseigenschaften dargestellt, für die Schalldämmung wird ein Beitrag vom Projektpartner TAS eingereicht.
10:20	Akustische Wirksamkeit alter Lärmschutzwände Jörn Hübelt, Christian Schulze, Paul Lindner, Benedikt Hartmann [Abstract] Im Laufe des Lebenszyklus von Lärmschutzwänden können diverse Schadensbilder auftreten. Diese können von Löchern und Schlitzen zwischen abschirmenden Wandelementen bis hin zu Witterungs- und Verschmutzungserscheinungen von Absorptionsmaterialien führen. Die Auswirkung dieser Schäden auf die akustischen Eigenschaften des Schallschirms ist bisher nicht detailliert untersucht. Ziel des vorgestellten Vorhabens ist die Entwicklung eines Bewertungsverfahrens zur Abschätzung der noch vorhandenen akustischen Wirksamkeit alter Lärmschutzwände. Mit Hilfe des Verfahrens ist ein Katalog über mögliche Defekte an Schallschirmen und deren Auswirkung auf die akustischen Eigenschaften Schalldämmung und Schallabsorption zu erstellen, um identifizierten Bauschäden insbesondere eine Auswirkung auf das Abschirmmaß zuordnen zu können. Auf Basis dieser Angaben können ggf. gezielte und kosteneffektive Maßnahmen ergriffen werden, um den Schallschutz von Immissionsorten dauerhaft zu gewährleisten.
10:40	Minderung des Lärms von Straßenbahnen im urbanen Raum Percy Appel, René Weinandy [Abstract] Dieses vom Umweltbundesamt (UBA) fachlich begleitete und vom Bundesumweltministerium (BMUB) finanzierte Forschungsprojekt untersucht mögliche Lärmminderungstechnologien und die Umsetzung dieser Technologien bei Straßenbahnen. Im Hinblick auf die fortschreitende Verdichtung der Ballungsräume und den damit notwendigen Ausbau des öffentlichen Personennahverkehrs ist es von enormer umweltpolitischer Bedeutung, dass Straßenbahnen möglichst geräuscharm betrieben werden. Allerdings sind die derzeitigen rechtlichen, zulassungstechnischen, betrieblichen und ökonomischen Rahmenbedingungen nicht oder nur bedingt geeignet, diese Ziele zu erreichen. In dem geplanten Forschungsvorhaben sollen fundierte technische und betriebliche Konzepte zur Lärmminderung der Straßenbahnen, die Möglichkeiten des baulichen Schallschutzes und die rechtliche Aspekte zur Umsetzung untersucht werden. Dabei ist anzumerken, dass innovative Lärmminderungsmaßnahmen für Neufahrzeuge und lärmmindernde Umrüsttechnologien für Bestandsfahrzeuge durchaus vorhanden sind, bzw. kurz vor der Marktreife stehen. Es steht jedoch zu befürchten, dass diese unter den gegebenen (zum Beispiel rechtlichen) Randbedingungen nur sehr langsam im Markt Verbreitung finden. Das Forschungsvorhaben soll dazu beitragen, die Hemmnisse in Bezug auf Marktdurchdringung, Betrieb, Instandhaltung und Gesetzgebung zu identifizieren und zu beschreiben. Es sollen konkrete Lösungsansätze unterbreitet, deren Realisierbarkeit abgeschätzt und die Akteure benannt werden. Das Gutachten wird vorraussichtlich 2020 abgeschlossen werden.
11:00	Lärmbewertung bei mehreren Verkehrsträgern Michael Chudalla, Fabio Strigari, Wolfram Bartolomaeus [Abstract] Durch die zunehmende Mobilität und aufgrund der immer dichter werdenden Verkehrsnetze tritt die Lärmbelastung durch mehrere Verkehrsträger mehr und mehr in den Vordergrund. In der Regel wird die Betrachtung der Immissionsbelastung für jeden Verkehrsträger einzeln durchgeführt. Eine Gesamtbewertung erfolgt lediglich in Einzelfallbetrachtungen. Auch bei der Erstellung von strategischen Lärmkarten und Lärmaktionsplänen gemäß EU-Umgebungslärmrichtlinie erfolgt die Betrachtung in der Regel getrennt. Zur Findung eines umfassenden Ansatzes zur Gesamtlärmbewertung, betrachten wir in dieser Untersuchung exemplarisch Szenarien mit mehr als einem Verkehrsträger. Dies erfolgt mit dem Ziel, zukünftig folgende Fragen beantworten zu können: Wie berechnet man den Gesamtschallpegel, wenn mehrere Geräuschquellen vorhanden sind? Wie kann man die vielfältigen physiologischen und psychologischen Auswirkungen von Lärm auf den Menschen berücksichtigen? Was sind eindeutige Indikatoren zur Auslösung akustisch wirksamer Minderungsmaßnahmen? Das langfristige Ziel des Projektes ist es, einen Katalog von Indikatoren und Minderungsmaßnahmen für komplexe Situationen mit mehr als einem Verkehrsträger zu erstellen. Es soll, unter Miteinbeziehung der neuesten Erkenntnisse auf dem Gebiet der Lärmwirkungsforschug, ein anwendbares und transparentes Verfahren entwickelt werden welches es ermöglicht, ”Hotspots” leichter zu erkennen, und geeignete Lösungen für die jeweilige Situation zu finden. Dies auch, um Fehlinvestitionen aufgrund von Fehleinschätzungen der Lärmbelastung durch mehrere Quellen zu vermeiden.

Sitzungsleitung:

T. Myck, Umweltbundesamt G. Notbohm, Universität Düsseldorf, Inst. f. Arbeitsmedizin u. Sozialmedizin

8:40	Qualitätsanforderungen an die Datenbasis für Fluglärmberechnungen nach CNOSSOS-DE Thomas Myck, Berthold Vogelsang [Abstract] Die Ermittlung und Bewertung der Geräuschbelastung nach der EU-Umgebungslärmrichtlinie soll nach einheitlichen Kriterien erfolgen. Hierzu hat die EU-Kommission 2015 neue Bewertungsmethoden (Common Noise Assessment Methods in EU, CNOSSOS-EU) veröffentlicht, die derzeit als CNOSSOS-DE in Deutschland umgesetzt werden. Diese Methoden sollen einen europaweit einheitlichen Vollzug der Lärmkartierung gewährleisten. Für Fluglärm wird ein Verfahren verwendet, das auf der dritten Ausgabe des Dokuments 29 der Europäischen Zivilluftfahrt-Konferenz ECAC basiert und an die flugbetrieblichen Gegebenheiten in Deutschland angepasst wurde. Insbesondere wurde das Verfahren zur Erfassung der Eingangsdaten für die Fluglärmberechnung konkretisiert. Dabei wurden Elemente und Verfahrensweisen übernommen, die sich bei der Ermittlung von Lärmschutzbereichen nach dem Fluglärmschutzgesetz bewährt haben, wie z. B. die Art der Flugstreckenbeschreibung. Eine Besonderheit bei CNOSSOS-DE ist die Erfassung der Flugbewegungen an einem Flughafen, die luftfahrzeugtypenbezogen erfolgt und im Datenerfassungssystem nach einem bestimmten Schema anzugeben ist. Zudem wurden Kriterien zur Qualitätssicherung festgelegt, da die Qualität der Eingangsdaten von wesentlicher Bedeutung für eine realistische Berechnung der Geräuschbelastung ist. So werden beispielsweise nicht nur Empfehlungen zur Festlegung der Korridorbreiten von Flugstrecken gegeben, sondern auch angeraten, dass diese Angaben durch Auswertungen eines Flugwegaufzeichnungssystems, z. B. FANOMOS, zu begründen sind. Im Beitrag werden die qualitativen Anforderungen an die Datengrundlage für Fluglärmberechnungen nach CNOSSOS-DE erläutert.
9:00	Fluglärmberechnungen nach CNOSSOS-DE und seine Folgen Berthold Vogelsang, Thomas Myck [Abstract] Die Erfassung und Bewertung der Geräuschbelastung nach der EU-Umgebungslärmrichtlinie soll nach einheitlichen Kriterien erfolgen. Hierzu hat die EU-Kommission in 2015 neue Bewertungsmethoden (Common Noise Assessment Methods in EU, CNOSSOS-EU) veröffentlicht, die derzeit in Deutschland unter der Bezeichnung CNOSSOS-DE umgesetzt werden. Für Fluglärm wird ein Verfahren verwendet, das auf der 3. Ausgabe des Dokuments 29 der Europäischen Zivilluftfahrt-Konferenz ECAC basiert und an die flugbetrieblichen Gegebenheiten in Deutschland angepasst wurde. Da sich dieses Berechnungsverfahren deutlich von den bestehenden deutschen Fluglärmberechnungsverfahren VBUF und AzB unterscheidet, drängt sich die Frage auf, welche Folgen dies für die Berechnungsergebnisse hat. Diese Frage soll zunächst anhand eines Testflugplatzes untersucht werden, der zur Qualitätssicherung der Software für die Berechnung von Luftverkehrsgeräuschen nach CNOSSOS-DE entwickelt wurde. Die verschiedenen Berechnungsverfahren werden auf den Testflugplatz angewendet, wobei die Flugzustände Start, Landung und Platzrunde betrachtet werden. Die Berechnungsergebnisse werden miteinander verglichen und diskutiert. Anschließend werden an einem realen Verkehrsflughafen (Hannover) die Unterschiede zu aktuellen Berechnungen gemäß 34. BImSchV aufgezeigt und die Auswirkungen erläutert.
9:20	Lärmbewertung von Flugverfahren durch das Umweltbundesamt Roman Thierbach [Abstract] Flugstrecken und -verfahren - also Lage und Höhenverlauf von An- und Abflügen sowie Platzrunden - in der Umgebung von Flugplätzen können einen großen Einfluss auf die Lärmbelastung der Flughafenanwohnerinnen und -anwohner haben. Die Festlegung der Flugrouten erfolgt per Rechtsverordnung durch das Bundesaufsichtsamt für Flugsicherung. Nach § 32 des Luftverkehrsgesetzes werden Verordnungen über die Festlegung von Flugverfahren, die von besonderer Bedeutung für den Schutz der Bevölkerung vor Fluglärm sind, im Benehmen mit dem Umweltbundesamt erlassen. Jährlich werden zahlreiche Flugrouten geändert oder neu eingeführt, die in vielen Fällen hinsichtlich ihrer Lärmauswirkungen vom Umweltbundesamt zu bewerten sind. Das Umweltbundesamt hat verschiedene Forschungsvorhaben zu dieser Thematik vergeben. Diese konkretisierten die rechtlichen Rahmenbedingungen und helfen bei der Entwicklung eines praxisgerechten Bewertungsverfahrens. In dem Beitrag wird die Bewertung von Flugverfahren durch das Umweltbundesamt detailliert vorgestellt. Dabei wird auch auf aktuelle Forschungsergebnisse näher eingegangen.
9:40	Verwendung prozeduraler Flugprofile nach ECAC Doc.29 und CNOSSOS-EU bei Fluglärmberechnungen Ullrich Isermann [Abstract] Seit der Implementierung des ECAC Doc.29 ”Report on Standard Method of Computing Noise Contours around Civil Airports” als harmonisiertes Berechnungsverfahren für Fluglärm in CNOSSOS-EU (”Common Noise Assessment Methods in the EU”) gibt es die Möglichkeit, die für eine Fluglärmberechnung benötigten operationellen Datensätze für einzelne Flugzeuge unter flexiblen Randbedingungen auf der Basis von ”prozeduralen Profilen” zu generieren. Für viele der mit der deutschen ”Anleitung zur Berechnung von Lärmschutzbereichen (AzB)” vertrauten Anwender ist diese Funktionalität Neuland, denn die AzB arbeitet mit standardisierten Datensätzen, für die Flugzeuge mit ähnlichen Immissionswerten gruppiert sind. Das der Berechnung von prozeduralen Profilen zugrunde liegende flugmechanische Massenpunktmodell ist mathematisch sehr einfach zu handhaben, da es keine Momente berücksichtigt. Allerdings erfordert die praktische Anwendung doch relativ umfassende Kenntnisse aus Flugmechanik und Flugsteuerung, über die ein aus dem Bereich der Akustik stammender Anwender nicht immer verfügt. Leider setzt Doc.29/CNOSSOS derartige Kenntnisse zum großen Teil voraus. Zudem sind die dem Modell in der ”Aircraft Noise and Performance Database ANP” hinterlegten Daten z.T. widersprüchlich bzw. für eine sachgerechte Anwendung nicht voll ausreichend. Im Rahmen des Vortrages werden einige derartige Problemstellen identifiziert und einfache Lösungsansätze aufgezeigt. Außerdem werden exemplarisch Vorgehensweisen zur Erstellung von operationellen Datensätzen auf der Basis von prozeduralen Profilen vorgestellt.
10:00	Einzelereignisbasierte Abrechnung von lärmabhängigen Start- und Landeentgelten Kai Johannsen [Abstract] Die Berliner Flughäfen erheben seit dem Jahr 2005 vom gemessenen Lärm abhängige Landeentgelte. Hierbei werden die an den Berliner Flughäfen verkehrenden Flugzeugtypen über Jahresmittelwerte der Maximalpegel bestimmter Referenzmessstellen in sieben Lärmklassen eingeteilt. Die erhobenen Entgelte liegen je nach Flugzeugtyp zwischen 50und 7500pro Start und Landung. Die Mittelung erfolgt hierbei zwischen Start und Landung und auch zwischen den Flughäfen Tegel und Schönefeld. Die Zuordnung der Flugzeugtypen zu den Lärmklassen erfolgt in der Regel einmal jährlich. Nachdem, wie erwartet und gewünscht, in den Anfangsjahren der Anteil der leisen Flugzeugtypen anstieg und der Anteil der besonders lauten sank, wird in den letzten Jahren eine zunehmende Umgruppierung der Flugzeugtypen in höhere Lärmklassen beobachtet. Mögliche Gründe für diese Tendenz werden dargestellt, Anpassungen der Lärmentgeltsystematik diskutiert und der von den Berliner Flughäfen gewählte Weg vorgestellt.
10:20	Tieffrequente Geräusche auf verglasten Loggien Andreas Hock, Christian Eulitz [Abstract] Im Rahmen einer Ba.-Thesis wurden Schallfelder auf (teil-)verglasten Loggien untersucht, um die Qualität des Außenwohnbereichs für Bewohner von lärmbelasteten Wohngebäuden zu bewerten. Bei den A-bewerteten Hörschallpegeln wurden die bisherigen Untersuchungen bestätigt, dass eine nennenswerte Pegelminderung bereits bei teilverglastem Außenwohnbereich möglich sein kann, jedoch insbesondere bei Loggien mit geringeren Grundflächen jedoch keine wesentliche Änderung der Geräuschimmissionen mit der Lage im Raum einhergeht (Diffusfeldbedingungen). Eine ergänzende Auswertung der Messdaten zeigte für den tieffrequenten Bereich gerade ein umgekehrtes Verhalten: Bei Frequenzen unter ca. 90 Hz ist sowohl die Schalldämmung des Außenlärmpegels gering wie auch eine Änderung des Schallfeldes in Abhängigkeit von der Lage auf der Loggia wesentlich ausgeprägter. Vor dem Hintergrund, dass einerseits im modernen Wohnungsbau an lärmbelasteten Stellen zunehmend Außenwohnbereiche mit Verglasungen passiv geschützt werden und andererseits gefordert wird Außenwohnbereiche zukünftig weitergehend auch gegen tieffrequenten Lärm zu schützen, stellt sich die Frage nach technischen Lösungsmöglichkeiten. Die Ergebnisse der Schallpegelmessungen werden vorgestellt, die Auswirkungen und Lösungsansätze diskutiert.
10:40	Fortschritte in der Berechnung Walddämpfungen Mattias Trimpop, Peter Mann [Abstract] In den letzten Jahren wurde eine Vielzahl von Waldbeständen mittels Messungen untersucht, um einen Zusammenhang zwischen den forstlichen und den akustischen Parametern dieser Bestände zu finden. Die zur Verfügung stehenden forstlichen Parameter wurden mit den aus den Messungen sich ergebenden frequenzabhängigen Schalldämpfungen mittels Regressionen auf ihre Relevanz hin untersucht. Allein mit drei der untersuchten forstlichen Parametern konnte ein hoher Bestimmtheitsgrad bei multipler Regression erreicht werden. Anhand der Messergebnisse kann außerdem gezeigt werden, dass das in der ISO 9613-2 angegebene Eingangskriterium zur Waldberücksichtigung nur bedingt tauglich ist. Hier könnte die über die Regression erstellte ”Walddämpfungsformel” eine relativ einfach anzuwendende Alternative darstellen.
11:00	Schallstreuung an achsenparallelen Zylindern Wolfram Bartolomaeus [Abstract] Streuung, Beugung und Reflexion beeinflussen das Schallfeld in der Ausbreitung. In dieser Studie wurde die Streuung von Schallwellen an einer Anzahl (periodisch) angeordneter achsenparalleler Zylinder (a) analytisch berechnet, (b) mit einem FEM-Programm simuliert und (c) in einer Akustikhalle (skaliert) gemessen. Neben den Fragestellungen der Vergleichbarkeit und Genauigkeit von Rechen- und Messergebnissen werden besondere physikalische Effekte behandelt und hinsichtlich Ihrer Anwendbarkeit als neuartige Lärmschutzmaßnahmen im Schallausbreitungsweg an Verkehrswegen (Straße und Schiene) untersucht. Zwar sind für den Nachweis der akustischen Wirksamkeit und des Lärmminderungspotentials solcher neuartigen Konstruktionen noch umfangreiche Praxistests in situ notwendig. Jedoch können die hier vorgestellten Methoden erste Anhaltswerte für erzielbare Geräuschpegelminderungen im Schallausbreitungsweg liefern. Die drei Methoden sind nicht auf die Analyse von Streuungen beschränkt. Auch Phänomene der Schallbeugung und Reflexion sowie ihre Kombination können grundsätzlich damit untersucht werden.
14:20	Entwicklung eines Messverfahrens der Schallemissionen von Kleinwindenergieanlagen mit 5 kW bis 30 kW Leistung Oliver Bunk, Jürgen Weinheimer [Abstract] Schon lange existieren erprobte Messvorschriften für ”große” Windenergieanlagen (WEA) mit denen deren Schallemission bestimmt wird. Für Kleinwindenergieanlagen (KWEA) mit Nennleistungen kleiner 30 kW ist die Anwendung dieser Vorschriften im Vergleich zu deren Anschaffungskosten relativ aufwändig. Des Weiteren sind Kleinwindenergieanlagen (KWEA) aufgrund ihrer Anlagenvielfalt dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagen in punkto Bauweise, Leistungsregelung, Drehzahl, Rotordurchmesser als auch Nabenhöhe untereinander große Unterschiede aufweisen. Derzeit gibt es nur sehr wenige KWEA, zu deren Geräuschverhalten ein belastbarer Emissionsmessbericht vorliegt. Dadurch entsteht ein behördliches Vollzugsproblem, da ohne einen derartigen Messbericht eine verlässliche Geräuschprognose nach TA Lärm nicht möglich ist. Dies hatte oftmals die Folge, dass ein Nachtbetrieb der KWEA bis zur Vorlage belastbarer Emissionsdaten und einer darauf basierenden Ausbreitungsrechnung untersagt wurde. Anhand von drei Einzelmessungen wird untersucht, wie ein vereinfachtes, praxistaugliches Messverfahren für Kleinwindenergieanlagen, das sich im Wesentlichen an den bestehenden Normen orientiert, entwickelt werden kann, welches einerseits kostengünstig ist und andererseits dennoch zu verlässlichen Emissionsdaten führt. Die Untersuchungen waren Bestandteil eines vom Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg-Vorpommern ausgeschriebenen Forschungsprojektes.
14:40	Amplitudenmodulation bei Geräuschimmissionen von Windkraftanlagen - Beispiele und Einflussgrößen Kai Pies, Pol Daleiden, Florian Kemmer, Sergio C. Martinez, Dan Pies [Abstract] Der als Amplitudenmodulation beschriebene Effekt eines an- und abschwellenden Geräusches stellt eine Auffälligkeit dar, die von betroffenen Anwohnern häufig als störend beschrieben wird. Dabei werden Begrifflichkeiten wie ”Fauchen”, ”Wuschen” oder ”Floppen” aufgeführt. Anhand einer Vielzahl von Immissionsmessungen von Windparks konnte die Amplitudenmodulation für verschiedene Anlagentypen und an mehreren Standorten untersucht werden. Im Ergebnis zeigen sich Einflussgrößen auf die Amplitudenmodulation. Es wird z.B. aufgezeigt, dass die Drehzahl der Anlagen eines Windparks eine Einflussgröße auf den zeitlichen Verlauf des Phänomens darstellt. Des Weiteren kann aufgrund der umfangreichen Datengrundlage auch auf eine Abhängigkeit von meteorologischen Randbedingungen eingegangen werden. Abschließend wird ein Datensatz mit Hörproben von Anlagen bei unterschiedlichen meteorologischen Randbedingungen vorgestellt, der Grundlage einer subjektiven Bewertung der Amplitudenmodulation werden kann.
15:00	Amplitudenmodulation (AM) bei Geräuschen von Windenergieanlagen, Messungen an Windparks Sergio C. Martinez, Florian Fennel, Kai Pies [Abstract] Die Geräusche von Windenergieanlagen (WEA) werden aktuell in allen Aspekten der Emission - Transmission - Immission untersucht. Das Phänomen der Amplitudenmodulation (AM) wird auch in diesen drei Bereichen bearbeitet. Wichtige Aspekte zur Quantifizierung der AM sind: die dominierende Modulationsfrequenz, die effektive Amplitude und bei Immissionsbetrachtungen der korrespondierende Mittelungspegel. Der erste Aspekt ist mit der Rotordrehzahl verknüpft, wie es für rotierende Schallquellen zu erwarten ist. Der zweite und dritte Aspekt beinhalten eine Kombination aus diversen Ursachen: konstruktive Eigenschaften der Rotorblätter und ihr aerodynamisches Verhalten, die Betriebseinstellung der Rotorblätter als Flügelprofile, die Richtcharakteristik, die effektiven turbulenten Windanströmungsprofile und letztlich die Verhältnisse der Schallausbreitung einer sehr hohen Quelle in einer inhomogenen Atmosphäre über (mehr oder weniger) absorbierendem Boden. Es werden eigens durchgeführte Langzeitmessungen und Auswertungen zur AM bei Windparks vorgestellt. Methodisch werden die Messreihen in Zeitintervalle von ca. 2 Minuten unterteilt. Die Auswertung der AM erfolgt anhand des Wavelet-Verfahrens (s. DAGA 2017). Ziel ist es, die Problematik der Quantifizierung der AM vor allem beim Einwirken von mehreren WEA zu verdeutlichen. Andere aktuell angewandten Verfahren zur Messung der AM (aus UK, Japan, USA) werden kommentiert.
15:20	Erste Erfahrungen mit den LAI-Hinweisen zum Schallimmissionsschutz bei Windkraftanlagen Detlef Piorr [Abstract] Bezüglich der Prognose von Geräuschimmissionen verweist die TA Lärm auf die DIN ISO 9613-2. Der Anwendungsbereich dieser Richtlinie ist auf bodennahe Quellen beschränkt. Mit Nabenhöhen von bis zu 150 m und Gesamthöhen von über 200 m sind moderne Windenergieanlagen nicht als bodennahe Schallquellen zu betrachten. Sowohl Messungen als auch theoretische Betrachtungen zeigten, dass die Anwendung der DIN ISO 9613-2 zur Prognose der Geräuschimmissionen von Windkraftanlagen ab bestimmten Entfernungen des Immissionsortes zu der Windenergieanlage zu systematischen Unterschätzungen der real auftretenden Geräuschimmissionen führt. Diese Entfernungen, ab denen nicht zu vernachlässigende Fehler durch die Prognose nach dem Alternativen Verfahren auftreten, hängen unter anderem von der Höhe der Schallquelle über dem Boden ab. Der DIN/VDI-Normenausschuss für Akustik, Lärmminderung und Schwingungstechnik (NALS) erarbeitete und publizierte zur Vermeidung von unzureichenden Prognosen das ”Interimsverfahren”, welches eine Anpassung der DIN ISO 9613-2 an die Besonderheiten hochliegender Quellen darstellt. Der Arbeitskreis Physikalische Einwirkungen der Bund/Länder- Arbeitsgemeinschaft für Immissionsschutz (LAI) überarbeitete aufgrund der neuen, abgesicherten wissenschaftlichen Erkenntnisse seine aus dem Jahr 2005 stammenden ”Hinweise zum Schallimmissionsschutz bei Windenergieanlagen”. Über erste Erfahrungen mit den überarbeiteten Hinweisen wird berichtet.
16:00	Ein Konzept für eine Doppelwand mit reduzierter Luftschichtsteifigkeit Felix Langfeldt, Wolfgang Gleine [Abstract] Doppelwände sind eine weit verbreitete Schallschutzmaßnahme, die z.B. häufig in der Bau- und Fahrzeugakustik vorgefunden werden kann. Das volle akustische Potential einer Doppelwand wird erst oberhalb der so genannten Doppelwandresonanzfrequenz ausgeschöpft. Für tiefere Frequenzen gibt es gegenüber einer Einfachwand mit gleicher Flächenmasse keinen akustischen Vorteil. Deshalb ist es in vielen technischen Anwendungen von Doppelwänden erforderlich, eine möglichst niedrige Doppelwandresonanzfrequenz zu erhalten. Diese Resonanzfrequenz kann (ohne eine oftmals unerwünschte Erhöhung der Wandflächenmassen) herabgesenkt werden, indem der Abstand zwischen der Wänden vergrößert wird. In Anwendungsfällen, in denen der verfügbare Bauraum für Lärmschutzmaßnahmen begrenzt ist, ist es jedoch häufig nicht möglich, diesen Lösungsansatz umzusetzen. In dem vorliegenden Beitrag werden erste Untersuchungsergebnisse für ein neuartiges Doppelwandkonzept vorgestellt, mit dem eine deutliche Absenkung der Doppelwandresonanzfrequenz ohne signifikante Erhöhung der Luftschichtdicke und Wandflächenmassen erreicht werden soll. Die prinzipielle Wirkungsweise des Konzepts wird zuerst anhand einfacher theoretischer Betrachtungen abgeschätzt. Anschließend wird anhand größer skalierter Modelle die Funktionsweise des Konzepts unter realitätsnäheren Anregungs- und Einbaubedingungen evaluiert.
16:20	Bandgap Broadening in a Membrane Acoustic Metamaterial with Multiple Resonaters and Membrane Layers Aidin Nojavan, Sabine Langer [Abstract] Locally resonant acoustic metametrials (LRAM) are known as an innovative solution to acoustic insulation, which possess a high efficiency in sound attenuation besides compactness and low weight. However, they present their outstanding functionality at a narrow frequency range, known as bandgap. This tightly limited operation range of LRAMs is considered as their most important disadvantage. In this study, the performance of a membrane type acoustic metamaterial in presence of a concentrated force is examined numerically by calculating its velocity level using Finite Element Method (FEM). Also, its bandgap is attempted to be extended by multiplying local resonances within the LRAM by using multiple resonators, multiple membrane layers and combination of these two methods.
16:40	Verbesserte tieffrequente akustische Absorptionseigenschaften von strukturierten Glaswollisolierungen Hannah Hoppen, Wolfgang Gleine, Otto von Estorff [Abstract] Mit dem Ziel, kraftstoffsparender zu fliegen, werden Triebwerke mit gegenüber heutigen Antrieben noch größerem Nebenstromverhältnis entwickelt. Durch ein hohes Nebenstromverhältnis der Trieb-werke verändert sich deren Schallemission und damit das Schallspektrum in der Kabine, sodass aus-geprägte tieffrequente Töne mit hohen Schallpegeln im Vergleich zum Hintergrundgeräusch auftreten, die den Komfort für die Passagiere erheblich beeinträchtigen können. Die übliche Flugzeugdoppelwand, bestehend aus der Flugzeugstruktur sowie der Kabinenwandverkleidung und einem innenliegenden Absorber aus Glaswolle, stellt die derzeitige Schallisolation dar. Sie liefert gute Eigenschaften im Frequenzbereich über 1000 Hz. Bei tieferen Frequenzen ist sie jedoch, in akustischer Hinsicht, unzureichend. Auf der DAGA 2016 wurden in die Glaswolle eingebaute Maßnahmen zur Verbesserung der Schall-isolation im Frequenzbereich unter 1000 Hz vorgestellt. Aufbauend darauf wird in diesem Beitrag das Potenzial dargestellt, den Absorptionsgrad der Isolierung durch gezielte Strukturierung der Glaswoll-isolierung zu erhöhen. Bei einer Massenerhöhung der Glaswolle zwischen 3 und 10 Prozent konnte im Impedanzrohr bei senkrechtem Schalleinfall eine Verdoppelung des Absorptionsgrades im tiefen Frequenzbereich zwischen 150 und 250 Hz gemessen werden. Im Beitrag werden die gewonnenen Ergebnisse vorgestellt und diskutiert.

Sitzungsleitung:

B. Schulte-Fortkamp, TU Berlin, Inst. f. Strömungsmechanik u. Technische Akustik

16:40	Speech quality assessment in crowdsourcing: Influence of environmental noise Babak Naderi, Sebastian Möller, Gabriel Mittag [Abstract] Micro-task crowdsourcing offers new possibilities for QoE research including investigation of realistic environmental influence factors due to the real-life environment of the subjects. This paper reports the influence of environmental noise on speech quality assessment ratings. In a two-phase experiment, subjects assessed the quality of speech stimuli using either their smartphone (and ear-plug) or a provided one, in different environments. The SwissQual 501 speech database from the ITU-T Rec. P.863 competition (kindly provided by SwissQual AG) was used. Phase A was conducted in the laboratory, in either silent or background noise simulation environments. In phase B, the same participants completed the same task in one of crowdsourcing environments. MOS values were calculated for each condition and compared to the scores reported from the standard laboratory test. The silent-laboratory condition achieved the highest correlation (r=.95). The correlation was improved when subjects were wearing in-ear headphones in the simulated noisy environments and also when they were listening in the living-room or unspecified locations (r=.89) in the crowdsourcing conditions. It was found that the loudness of the stimuli has the highest influence on the difference between MOS values obtained in different conditions and the standard laboratory scores.
17:00	Environmental Noise Recording as a Quality Control for Crowdsourcing Speech Quality Assessments Rafael Zequeira Jiménez, Laura Fernández Gallardo, Sebastian Möller [Abstract] The Crowdsourcing (CS) paradigm offers small tasks to anonymous users on the Internet. Human-centered speech quality assessment studies have been traditionally conducted under controlled laboratory conditions. Nowadays, CS provides an exceptional opportunity to transfer such experiments to the internet and reach a wider and diverse audience. However, data from CS can be corrupted due to users’ neglect and hence quality control mechanisms are required to ensure reliable outcomes. While previous works have presented trapping questions or majority voting to ensure good results, this work introduces user-environmental noise recording to discard unreliable users located in noisy places. To this end, a speech quality assessment study is conducted with 400 users in the clickworker CS platform. The speech stimuli are taken from the database 501 from the ITU-T Rec. P.863 and the results are to be contrasted to the existing lab ratings. This work analyzes the effect of background noise on the correlation between the CS and the lab results. Furthermore, the effects of discarding users deemed untrustworthy on inter-rater reliability is studied. Our outcomes highlight the importance of controlling for users’ background noises to ensure reliable results in speech quality assessments conducted via CS.
17:20	[Abstract] Gegenstand der vorliegenden Studie ist der Zusammenhang zwischen kognitiver Belastung einer Person und Geräuschbewertungsprozessen. Genauer wurden die Einflüsse der zeitlichen Dynamik eines Geräusches, der Durchführung eines kognitiven Leistungstests, Personenmerkmalen (z.B. Lärmempfindlichkeit, Extraversion) sowie deren Wechselwirkungen auf die retrospektive Gesamtbewertung von komplexen Geräuschszenarios untersucht. Im Rahmen eines Laborexperiments wurden Versuchsteilnehmern acht zweiminütige Geräusche präsentiert, wobei die Position und die Valenz des auftretenden Höhepunktes (Peaks) variiert wurde. Die Experimentalgruppe hatte die Aufgabe, während der Geräuschdarbietung den sog. Stroop-Test zur Farb-Wort-Interferenz durchzuführen und die Geräusche im Anschluss hinsichtlich ihrer Lautheit und Angenehmheit zu bewerten. Im Gegensatz dazu führte eine Kontrollgruppe keinen derartigen Test durch, sondern bewertete lediglich die Geräusche während und nach ihrer Darbietung. Es wurde erwartet, dass negative Peaks aufgrund ihrer potentiell leistungsmindernden Wirkung in der Experimentalgruppe einen höheren Einfluss auf die Gesamtbewertung haben als in der Kontrollgruppe. Ferner wurde vermutet, dass der Einfluss von negativen Peaks auf die Geräuschbewertung bei lärmempfindlichen und introvertierten Personen stärker ist als bei Personen mit hohen Werten bei Extraversion und niedrigen Werten bei Lärmempfindlichkeit. Im Rahmen des Vortrags werden die Ergebnisse der Studie präsentiert und deren Implikationen diskutiert.
17:40	Entschärfung von Baulärmkonflikten mittels einer Untersuchung der Lärmvorbelastung Sascha Hermann [Abstract] Zur Beurteilung von baubedingten Schallimmissionen und zur Abwägung der Zumutbarkeit der Belästigung für Anwohner legt die Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Schutz gegen Baulärm (AVV Baulärm) Immissionsrichtwerte fest. Betrachtet man ausschließlich die Immissionen, welche der Baubetrieb verursacht, so werden diese im innerstädtischen Bereich in der Regel überschritten. Besonders für Baustellen der Eisenbahn, bei denen nächtliche Arbeiten häufig unabdingbar sind, verschärft sich die Thematik zunehmend. Eine Möglichkeit zur Relativierung des Konfliktes kann durch eine separate Betrachtung der vorhandenen Lärmvorbelastung erreicht werden. So werden an Bahnstrecken die Immissionsrichtwerte der AVV Baulärm durch den Zugverkehr oftmals deutlich überschritten. Aber auch Immissionen aus Straßenverkehr, Gewerbe und Fluglärm übersteigen in vielen Fällen die Immissionsrichtwerte an den nächstgelegen Nutzungen. Es liegt daher nahe, einen höheren Immissionsrichtwert für die vorbelasteten Gebiete anzusetzen. In dieser Ausarbeitung wird dargelegt wie bei der Durchführung einer Untersuchung zu baubedingten Schallimmissionen die Betrachtung der vorhandenen Lärmvorbelastung in die Auswertung einfließt. Es wird gezeigt, auf welche Datensätze dabei zurückgegriffen werden kann, welche Ansätze zu treffen sind und wo Probleme bei der Ermittlung der Vorbelastung auftreten. Abschließend wird anhand einer grafischen Auswertung erläutert inwiefern sich aufgrund der Lärmvorbelastung die Anzahl der Betroffenheiten durch baubedingte Schallimmissionen reduziert
18:00	Welches Lärmschutzwanddesign ist das Beste? Gilles Pigasse, Hans-Georg Raumer, Mads J. Herring Jensen, Phillip Oberdorfer, Jens Oddershede [Abstract] Straßenlärm ist eine wesentliche Quelle von gesundheitsschädlichem Lärm im urbanen Umfeld. Die übliche Gegenmaßnahme besteht in der Installation von Lärmschutzwänden, deren Höhe und damit verbundene Effektivität allerdings begrenzt ist. Es besteht ein hoher Bedarf an der Erhöhung des Insertion Loss unter der Bedingung der Einhaltung restriktiver Vorgaben, insbesondere der Maximalhöhe der Wände. In dieser Studie wurde die Schalldämpfung von vier unterschiedlichen Lärmschutz-Topps (L-, T-(in 2 Größen), Watts) an Wänden gleicher Höhe numerisch berechnet und mit in-situ Messungen derselben Typen verglichen. Simulation und Experiment weisen eine hohe Übereinstimmung auf und ergeben den größten Insertion Loss von ca. 3 dB gegenüber einer flachen Wand beim Watts-Typen. Die Studie offenbart das große Potential numerischer Simulation für die Optimierung von Lärmschutzelementen, da ein Modell die Anzahl an zu testenden Prototypen und durchzuführenden Messungen signifikant reduzieren kann.

Organisation:

F. Zotter, Kunstuniversität Graz, Inst. f. Elektronische Musik u. Akustik S. Werner, TU Ilmenau, Institut für Medientechnik

15:40	Kopfhörer - 30 Jahre Forschung und Entwicklung über die 2D-/3D-Hörerlebnisquelle hinaus mit 2018 gezielten Gesundheitsaspekten Florian M. König [Abstract] Zur DAGA 1991 startend wurden vier unterschiedliche Beiträge um objektive Mess-/Kopfhörer-Klangwiedergabe/-Lautheit sowie Kinderschreigeräusche-Analysen eingebracht. Dies ging einher mit den Hauptbetätigungsfeldern des i.R. Autors & Gründers der ULTRASONE el. GmbH (heute AG) seitens der Erzeugung frontal externalisierter Hörereignisse und deren Psychoakustik: Subjektive, binaurale Pegelreduktion, Tonmix-Aspekte, Klangfarben-Veränderung mit/ohne Im-Kopf-Lokalisation vornehmlich via Kopfhörer (jeden Alters). Ferner ergaben sich Ausläufer die KFZ-Akustik, der akustisch-digitalen Sprachsignalnutzung (1992) oder die Blinden-Hörereignis-Wahrnehmung, was u.a. 1996 zu ersten Gehversuchen um ton-4-kanalige 3D-Virtual-Reality führte. Zahlreiche nicht immer vollwissenschaftliche, oftmals praxisbezogene Veröffentlichungen zu diversen AES, DAGA, Forum Acusticum; Internoise sowie Dgl. nehmen darauf Bezug. Außerdem entstanden zahlreiche von der reinen Kopfhörerakustik sich entfernende, interdisziplinäre Forschungsprojekte: ”Der sensorische Mensch in unterschiedlichster Wellenform-Umgebung”; so in diesem Jahrzehnt mit einer Stress-/Hörreizerfassungen mittels TCM-Related Body-Reactions (2013). Zum 30-sten Entwicklerjubiläum entstand jetzt ein Beitrag um einen SFERICS-HEADPHONE (wellcans.com; fk-e.de), welcher dem Menschen als akustische & natur-konform strahlende Raumklangquelle dient. Dabei gelangen jene bereits 1997 vorgestellten Erkenntnisse um elektromagnetische Strahlungseigenschaften von Kopfhörern und Headsetës in den Fokus, denn ein Schönwetterfeld (1:1 kopiert aus der Natur) wird als Add-On emittier; warum: Kopfhörer-Nutzer sollen seitens der laufend in Pegel- und Frequenzbreite zunehmenden, technischen Wechselfeldbelastung sowei Wetterfühligkeitseffekten ”verdeckend” schützt werden (Literatur: Strahlenbelastung / HARDELL 2017, Wetterfühligkeit / HÖPPE 2002).
15:42	Accurate Loudspeaker Measurements by Compensating the Room Influence Wolfgang Klippel, Christian Bellmann [Abstract] Measurements of linear and nonlinear characteristics of Loudspeakers are usually performed in an anechoic environment. Measuring in a non-anechoic room, simulated free field conditions can be generated by windowing at higher frequencies. At lower frequencies a holographic measurement provides the required resolution by scanning the nearfield. Those accurate results are used as a reference for generating a correction curve for the fundamental component. Measuring harmonic distortion with transient stimuli, e.g. farina sweep or tone burst (CEA2010) a magnitude correction is not sufficient. In this paper, a new measurement technique is proposed that compensates room effects in the time signal of the microphone input by inverse filtering. Benefits and particularities are demonstrated by practical measurements using sweep and burst stimuli.
15:44	Modellbasiertes Verfahren zum Schutz der Schwingspule elektrodynamischer Lautsprecher vor thermischer Überlastung Tobias Brocks, Johannes Nowak, Andreas Männchen, Daniel Beer [Abstract] Dieser Beitrag präsentiert ein Verfahren zum thermischen Schutz elektrodynamischer Lautsprecher in Echtzeit. Das vorgestellte Verfahren realisiert eine Leistungsbegrenzung auf Basis der Kombination eines nichtlinearen Lautsprechermodells mit einem statistischen Modell zur Prädiktion der Schwingspulentemperatur. Die Temperaturprädiktion erlaubt es, die akustische Ausgangsleistung zu maximieren, ohne dabei die maximal zulässige Betriebstemperatur zu überschreiten. Das entwickelte Prädiktionsmodell basiert auf einem maschinellen Lernverfahren, das mit mehreren Stunden Temperaturmessdaten eines realen Lautsprechers trainiert wird. Hierbei kommt eine Vielzahl an repräsentativen Audiosignalen zum Einsatz, darunter Musik und Sprache. Das System wird anhand elektrischer, akustischer und thermischer Messungen evaluiert. Die Ergebnisse zeigen, dass eine genaue Temperaturprädiktion ohne zusätzlichen Hardware-Aufwand möglich ist und somit eine praktikable Lautsprechersteuerung realisiert werden kann.
15:46	Real-time FPGA-based Platform for Psychoacoustic Evaluation of ANC Headphones Control Algorithms and their Parameters Piero Rivera Benois, Patrick Nowak, Udo Zölzer [Abstract] Active noise control headphones provide the user with the passive and active attenuation of the noise pollution present in his or her environment. Different control algorithms can be used for active noise control, although all of them have different advantages, disadvantages, and control parameters. To choose one control algorithm and generate an adequate parameter constellation that satisfies the majority of the end users, engineers have to go through several iterations of design, prototyping, and evaluation. To alleviate and accelerate these tasks, a digital signal processing platform is proposed, which enables to switch between control algorithms and to tune in real-time their parameters. This is achieved through the implementation of the control algorithms on a low-latency FPGA-based platform. The control logic variables and algorithms’ parameters are made available to a processor by means of shared registers. The processor works as mediator between the FPGA and an external computer, which renders a graphical user interface. This interface is used to choose between the different control algorithms and to change their parameters. Together with this, the platform is equipped with a dummy-head, which is used to provide the engineer with on-line psychoacoustic metrics for objective evaluation and documentation purposes.
15:48	Just Noticeable Differences of deviation in Biquad IIR filter Parameters Samira Mohamady [Abstract] In this paper, just noticeable differences (JDV) of deviation in Biquad IIR filter parameters is investigated. Biquad filter is a core element of digital signal processing units which determines the quality of the product. The filter parameters, such as center frequency, quality and etc configure the filter specifications. In order to achieve a high accuracy of the deigned filter, acceptable deviation of the parameters should be determined. In the first part of the research four commonly used filters are selected and the parameters are deviated. Secondly, an adaptive listening test is developed to determine the just noticeable differences of deviation in the filter parameters. Finally, the results are presented as a guideline for the purpose of DSP unit design.

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A. Kohlrausch, TU Eindhoven, Human Technology Interaction (NL)

15:40	Die Akustik aus der Sicht der Schriftsteller – Literarische Akustikszenen von Jaroslav Rudiš und Martin Walser Björn Knöfel [Abstract] Wenn wir über die Akustik und ihre unterschiedlichsten Fachgebiete sprechen, so geschieht das meist aus dem Blickwinkel der Ingenieur- oder Naturwissenschaften. Dieser Beitrag möchte sich einmal aus literarischer, d.h. belletristischer Sicht, der Akustik annähern. Über einen Zeitraum von mehreren Jahren wurde eine kleine Sammlung von Textausschnitten angelegt, die literarische Szenen mit Bezug zu Geräuschen, Tönen, Klängen und Vibrationen beschreiben. Die ausgewählten Texte aus den Jahren 1957 bis 2017 sollen einen kleinen Einblick in die Wortwahl der Autoren geben und die sprachliche Wirkung betrachten, die die Geräuschbeschreibungen im jeweiligen Kontext hervorrufen. Abschließend wird ein Bogen zur technischen Akustik gespannt, in dem versucht wird, die literarischen Akustikszenen den unterschiedlichen Fachbereichen der Akustik zuzuordnen.
15:42	Berufsbegleitender Weiterbildungsstudiengang ,MASTER:ONLINE Akustik' an der Universität Stuttgart Matthias Brodbeck, Philip Leistner [Abstract] Die Behandlung akustischer Fragestellungen und Anforderungen gehört in vielen Bereichen und Berufen zur täglichen Arbeit. Das Aufgabenspektrum in Unternehmen und Ingenieurbüros quer durch alle Branchen, aber auch in Behörden und Institutionen reicht vom Lärmschutz bis zur akustischen Produktgestaltung. Ingenieurinnen und Ingenieuren, die sich mit solchen akustischen Fragen beschäftigen, bietet die Universität Stuttgart seit dem Wintersemester 2017/18 eine akademische Weiterbildung an. ”MASTER:ONLINE Akustik” (MOA) ist ein berufsbegleitender Weiterbildungsstudiengang und weitgehend orts- sowie zeitunabhängig studierbar. Das Studium vermittelt fundierte Kenntnisse und orientiert sich am aktuellen Bedarf in der Praxis, wie beispielsweise am zunehmenden Anspruch nach akustischem Komfort oder an der Bekämpfung des Umweltproblems Lärm. Der einmalige akademische Grad ”MASTER OF ACOUSTICS” (M.Ac.), den die Absolventinnen und Absolventen erlangen, bereichert ihre berufliche Entwicklung, erhöht ihre Karrierechancen und berechtigt auch zur Promotion. Insgesamt sieben Institute der Universität Stuttgart, das Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP und das Forschungsinstitut für Kraftfahrwesen und Fahrzeugmotoren Stuttgart FKFS stehen mit ihrer Kompetenz und Exzellenz für eine integrale Wissensvermittlung auf dem Gebiet der Akustik.
15:44	Early Instruments in Auditory Research: The Lehmann Acoumeter Stefan Raufer [Abstract] The Lehmann Acoumeter, an instrument developed in the late 19th century, is a tabletop device designed to generate impulse sounds of varying level. Compared to other purely mechanical instruments that evaluate hearing, e.g. tuning forks, sound pendulums, or a pocket watch, the design of the acoumeter is more sophisticated. An impulse is generated by dropping a steel ball on a miniature glass plate. A pair of forceps, that are finely adjustable in height, are used to release the shot. My presentation involves highlighting the design of the acoumeter and exploring which niche it filled among the number of other acoustic instruments available at the time. My main hypothesis is that because of the detailed instructions, the accuracy of the height adjustment, and the wide availability of the compact system, the acoumeter was an important step towards standardizing the measurement procedure of auditory tests. Because of the time commitment to determine one’s hearing threshold using the acoumeter, it is unlikely that the instrument was used in clinical settings. Instead, it may have been used in laboratories that aimed to assess the hearing of study participants in preparation for, or for the use of psychophysical tests.
15:46	Konventionelles Kräftegleichgewicht versus hypothetisches Impulsgleichgewicht Hans-Joachim Raida, Oskar Bschorr [Abstract] Bei deviatorischen (d.h. volumentreuen und rotationsfreien) Oberflächenwellen liefert die klassische Cauchy-Euler Bewegungsgleichung nur triviale Null- Lösungen. Dies war der Grund, das konventionelle Kräftegleichgewicht durch ein hypothetisches Impulsgleichgewicht zu ersetzen und in einem ad-hoc- Experiment nachzuprüfen. Beide Konzepte sind miteinander verwandt, ihre longitudinalen Wellengleichungen unterscheiden sich mathematisch um eine Differentiationsstufe. Bei geradliniger Ausbreitung wie im homogenen Kontinuum liefern beide Konzepte gleiche Ergebnisse. Auch im allgemeinen Fall mit gekrümmtem Strahlengang besteht bei hohen Frequenzen eine asymptotische Übereinstimmung, nur im unteren Frequenzbereich zeigt sich ein Unterschied in der Wellengeschwindigkeit. Besonders signifikant ist dieser Effekt beim 1D-Exponentialhorn im Bereich der sog. Cutoff-Frequenz, wo sich nach der Kräftetheorie eine, von Hornkontur und Frequenz abhängige, bis auf Null abnehmende Wellengeschwindigkeit errechnet. Dagegen besitzt das Impulskonzept mit der Huygens’schen Elementarwelle eine das Lokalitätsaxiom erfüllende Wellengeschwindigkeit, da sie nur von den örtlichen Materialeigenschaften abhängig ist und keiner Fernwirkung unterliegt. Phasenmessungen am homogenen 1D-Exponentialhorn bestätigen eher eine von Horngeometrie und Frequenz unabhängige Geschwindigkeitskonstanz. So sehr viel einfacher die Impulstheorie mit der konstanten Wellengeschwindigkeit ist, eine experimentelle Verifikation erfordert präzisere Messungen und eine Ausweitung auf die anderen Wellenarten.

Sitzungsleitung:

A. Kohlrausch, TU Eindhoven, Human Technology Interaction (NL) J. Hübelt, Gesellschaft für Akustikforschung Dresden mbH

14:00	Einstieg in die DFG-Förderung Wieland Biedermann [Abstract] Die Deutsche Forschungsgemeinschaft ist mit einem Jahresbudget von ca. 2,5 Milliarden Euro die größte Forschungsförderorganisation in Deutschland. Der Vortrag gibt einen Einstieg und Überblick zum Antrags- und Begutachtungsverfahren, zu Förderformaten und zu Beratungsmöglichkeiten. Dabei richtet sich die Veranstaltung vor allem an Personen jeder Karrierestufe, die planen ihren ersten DFG-Antrag zu stellen. Im Vortrag werden vor allem die Förderformate Forschungsstipendium, Eigene Stelle und Sachbeihilfe behandelt.
14:20	Akustik studieren im berufsbegleitenden Master Ingenieurakustik – Erfahrungen aus drei Durchläufen und der Akkreditierung Stefan Sentpali, Jörn Hübelt [Abstract] Der berufsbegleitenden Master Ingenieurakustik wurde als konsekutiver Studiengang konzipiert und startete im Wintersemester 2015. Nun sind schon drei Kohorten immatrikuliert, die ersten Absolventen kommen und die Akkreditierung wurde erfolgreich durchlaufen. Es wird über das besondere Format und die Inhalte des Studiengangs, sowie die unterschiedlichen Motivationen von Studierenden am Masterprogramm teilzunehmen informiert. Weiterhin wird ein Erfahrungsbericht über die Gründung des Studiengangs, die Kooperation von zwei Hochschulen in unterschiedlichen Bundesländern und die durchlaufene Akkreditierung gegeben.
14:40	Interaktive Akustik-Apps - Akustik 'klickbar' machen in Schule, Studium und Beruf Lennart Moheit, Marcus Mäder, Steffen Marburg [Abstract] In Vorlesungen oder im Schulunterricht können physikalische Probleme mit Experimenten anschaulich demonstriert werden. Je nach Versuch sind mitunter besondere Laborbedingungen notwendig oder der Auf- und Abbau erfordert einen erheblichen Zeitaufwand. Mithilfe von modernen Simulationstools können dagegen zahlreiche Phänomene der Akustik und Schwingungslehre anschaulich und mit geringem Aufwand demonstriert werden. In Form von interaktiven Apps im Webbrowser bietet der Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme der TU München eine Reihe von frei nutzbaren Anwendungen für die Lehre in Schule und Studium an, die helfen können, akustische Phänomene kurzerhand in der Vorlesung zu visualisieren oder anschließend auf dem Tablet oder Smartphone nachzuvollziehen. Die Ergebnisse werden mit der Finite Elemente Methode (FEM) im Hintergrund mittels COMSOL Multiphysics auf einem Server berechnet und im Webbrowser dargestellt. Hier kann der Nutzer mit der Maus oder über einen Touchscreen zahlreiche Einstellungen treffen und die Ergebnisse auswerten und visualisieren. In diesem Vortrag stellen die Autoren das Konzept des App-Servers und einige bereits entwickelte Anwendungen vor. Dazu gehört die Simulation von Raumakustik, Fahrzeuge im Windkanal und Schwingungen von Glocken, Gläsern und Musikinstrumenten. Anhand einzelner Beispiele aus der eigenen Lehre wird demonstriert, wie die Apps in der Praxis genutzt werden können, um den Unterricht lebhafter und anschaulicher zu gestalten.
15:00	Eine „Schule der Akustik“ in Breslau – in der 1. Hälfte des 20. Jahrhunderts Peter Költzsch [Abstract] Wissenschaftliche Schulen sind seit der Antike (Platon, Pythagoras, Euklid) bekannt. Beispiele aus dem 19./20. Jahrhundert sind die Wundtësche Schule der ”experimentellen Psychologie” (Leipzig), die ”Frankfurter Schule” (Sozialwissenschaft, Philosophie) mit Horkheimer und Adorno, die ”Sommerfeld-Schule der theoretischen Physik” in München. Wichtige Merkmale einer solchen wissenschaftlichen Schule sind charismatische ”Gründergestalten”, originäre Forschungsprojekte, ein Spezialgebiet als Alleinstellungsmerkmal mit inhaltlichen und methodischen Schwerpunkten, besondere Formen der Interaktion (z. B. Seminare ”am Kamin”, ”bonzenfreie” Kolloquien, Diskussionen im ”Bierkeller” oder bei Wochenendausflügen) sowie der Generationenaspekt - aus ”Schülern” werden wiederum ”Lehrer”. Im Vortrag wird das Fachgebiet Akustik (integriert in die Physik) an der Universität und an der Technischen Hochschule Breslau in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts dargestellt, das deutliche Merkmale einer solchen Wissenschaftsschule zeigt. Hier wirkten Otto Lummer (gestorben 1925), Erich Waetzmann (gestorben 1938), Erwin Meyer, Kurt Schuster, Hubert Cremer, Clemens Schaefer, Ludwig Bergmann, Lothar Keibs, Gisbert Bobbert u. a. Die Letztgenannten waren am Wiederaufbau des Fachgebietes Akustik/Physik nach Ende des 2. Weltkrieges an unterschiedlichen Stellen in der deutschen Wissenschaftslandschaft fachlich kreativ und z. T. ”schulenfördernd” tätig, z. B. Erwin Meyer in Göttingen, Kurt Schuster in Jena, Lothar Keibs beim Rundfunk- und Fernsehtechnischen Zentralamt (RFZ) Berlin und Gisbert Bobbert bei der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt in Braunschweig (PTR/PTB).
15:20	Zur Geschichte des Vocoders in der Sowjetunion Rüdiger Hoffmann, Rainer Jäckel [Abstract] Der Vocoder wurde zur Bandbreitenreduktion bei der Sprachübertragung in einer Zeit entwickelt, in der seine Realisierung noch sehr aufwendig und sein Einsatz daher auf wenige Fälle beschränkt war. Er lieferte jedoch viele neue Einsichten in die Analyse und Synthese des Sprachsignals, so dass er heute als das wichtigste Leitfossil der elektronischen Sprachtechnologie gilt. Da er auch in sicherheitsrelevanten Anwendungen eine Rolle spielte, gibt es bis heute Lücken in der Darstellung seiner Geschichte. Diese Feststellung gilt besonders für die Entwicklung in der Sowjetunion, die außerhalb der russischsprachigen Literatur bisher ausschließlich über die belletristische Verarbeitung in dem Roman ”Im ersten Kreis” von A. Solschenizyn wahrgenommen worden ist. Im Rahmen eines BMBF-Projektes zur Geschichte der Sprachsynthese haben wir die russische Fachliteratur auf Beiträge zum Vocoder untersucht und geben hier einen Überblick über die Ergebnisse. Schwerpunkte sind Literaturquellen aus dem Zeitraum zwischen 1930 und 1960 (Arbeiten von V. A. Kotel’nikov, K. F. Kalachev u.a., sowie Materialien zu Projekten des Laboratoriums Nr. 8 in Marfino, in dem in großem Umfang politische Gefangene und deutsche Kriegsgefangene eingesetzt waren, sowie des Forschungsinstituts für Automatisierung Nr. 2 ). Weitere Quellen bilden Arbeiten zur Geschichte des Fachgebiets (V. G. Mikhailov, N. G. Zagoruiko) sowie Veröffentlichungen des Patentarchivs der UdSSR.

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J. Abshagen, Wehrtechnische Dienststelle 71 D. Stiller, Wehrtechnische Dienststelle 71

8:40	Zielmaßbestimmung eines skalierten Stahlkörpers mit Innenstruktur Arne Stoltenberg, Ingo Schäfer [Abstract] Es wurde ein skaliertes Stahlmodell mit einer akustisch wirksamen Struktur unter einer dünnen Außenschale hergestellt und im Wassertank der WTD 71 das quasi-monostatische akustische Zielmaß unter Variation des Aspektwinkels breitbandig bestimmt. Der messtechnische Aufbau und Ablauf der automatisierten Zielmaßerfassung wird vorgestellt. Die Ergebnisse der akustischen Modellierung zum Zielmaß des selben Körpers werden winkelaufgelöst mit den Messdaten verglichen.
9:00	Understanding Radiated Underwater Noise Levels Measured at Different Sound Ranges Stefan Schäl, Anton Homm, Hans Hasenpflug [Abstract] Underwater noise ”pollution” is an issue gaining importance in the public domain and moving towards international regulations for merchant shipping. Therefore, measuring radiated noise and determining the correct source levels in beam aspect becomes relevant. An important topic is the reported ship acoustic signature at different ranges with various hydrophone configurations and how the environment - deep water vs. shallow water - affects the measurements of radiated underwater noise. During the international trial RIMPASSE 2011, for both the research vessels CFAV Quest and RV Planet, acoustic trials were conducted at shallow and deep water sound ranges throughout Europe, using predefined conditions and procedures. The consistency of the platforms as noise sources was monitored by means of a large number of on-board mounted accelerometers. The contribution of the auxiliary machineries of both vessels was measured at the static sound ranges of Loch Goil (UK) and Aschau (GE). Sailing runs for the determination of the overall noise contribution were carried out at the dynamic sound ranges of Loch Fyne (UK), Heggernes (NO) and Aschau. Because of the limited time and space, this paper is mainly confined to the range comparison of beam aspect radiated underwater noise levels of the research vessel Planet.
9:20	Auswirkungen der neuen NMFS-Richtlinie auf die Unterwasserschallmodellierung für Umweltverträglichkeitsstudien Uwe Stöber, Frank Thomsen [Abstract] Schallemissionen beim Rammen von Fundamenten in Offshore-Windparks oder bei seismischen Untersuchungen können zu Beeinträchtigungen der marinen Fauna führen. Weltweit unterscheiden sich jedoch die behördlichen Anforderungen an die Umweltverträglichkeitsstudien. Zu den neuesten und am häufigsten angewendeten Regelwerken in Bezug auf marine Säugetiere gehört die Richtlinie des National Marine Fisheries Service von 2016 (NMFS 2016). Hier werden die Grenzwerte spektral aufgelöst und es werden zum Teil deutlich höhere Frequenzbänder berücksichtigt als mit der weit verbreiteten M-Gewichtung. Für die Modellierung der Schallausbreitung, die als Grundlage für die Bewertung der Beeinträchtigungen der marinen Säugetiere in der Umweltverträglichkeitsstudie dient, ergeben sich dadurch neue Herausforderungen: So muss die Ausbreitung eines mitunter sehr breiten und vor allem hochfrequenten Bandes über große Distanzen simuliert werden. Anhand eines ausgewählten Standortes in der Ostsee werden exemplarisch die Herausforderungen bei Anwendung der Richtlinie des NMFS 2016 diskutiert. Das verwendete, entfernungsabhängige (RAM) N x 2D Modell löst die Parabolische Gleichung (Parabolic Equation, PE) und berücksichtigt neben der Schallgeschwindigkeit auch die Volumendämpfung basierend auf pH, Salzgehalt und Temperatur. Ein Vergleich der Ergebnisse mit unterschiedlichen Gewichtungsfunktionen zeigt die Auswirkungen auf Schweinswale und Robben in der abschließenden Bewertung der Beeinträchtigung und potentielle Einwirkungen auf den Genehmigungsprozess.
9:40	Berechnung der Rammschallausbreitung unter Berücksichtigung von bathymetrie-induzierten 3D-Effekten Jonas Von Pein, Stephan Lippert, Otto von Estorff [Abstract] Die weltweite Errichtung von Offshore-Bauwerken und insbesondere der Ausbau der Offshore-Windenergie führen zu einem erheblichen Anstieg von Pfahlgründungen. Zur Einbringung der Pfähle in den Meeresboden werden diese mittels Schlagrammung in den Boden getrieben. Die Rammungen führen zu sehr hohen Schalldrücken im Wasser, die schädlich für marine Säugetiere sein können. Zum Schutz der marinen Fauna sind in vielen Ländern der Europäischen Union Grenzwerte für die Schallpegel einzuhalten. Zur Vorhersage der Schallpegel sowie zur Abschätzung der Notwendigkeit von Schallschutzsystemen sind numerische Berechnungsmethoden unabdingbar. Hierfür sind, bei nur geringen Änderungen der Bathymetrie, rotationssymmetrische 2D-Modelle geeignet, welche in umfangreichen Projekten validiert und verifiziert wurden. Für Pfahlstandorte mit stark variierender Topologie des Meeresbodens ist hingegen eine Weiterentwicklung hin zu 3D-Modellen notwendig. Für die Berechnung der Rammschallausbreitung unter Berücksichtigung von 3D-Effekten wurde ein Parabolic Equation (PE) Fernfeldmodell entwickelt. Dieses basiert auf einer split-step Padé Approximation in Azimut- und Tiefenrichtung. Als Startwerte für das PE-Fernfeldmodell werden die Resultate eines FE-Modells für das geometrische Nahfeld genutzt. An einem realistischen Beispiel mit stark variierender Bathymetrie werden die Ergebnisse des 3D-PE-Modells mit den 2D-Ergebnissen der PE und der FEM verglichen und die bathymetrie- induzierten 3D-Effekte sowie deren Einfluss auf die Schallpegel aufgezeigt.
10:20	Identification of individual clicks for abundance estimation of cetaceans Carlos de Obaldia, Udo Zölzer [Abstract] The assessment of the number of active cetacean individuals in a specified location is essential for the protection and conservation of the marine ecosystem. Current methods for the abundance estimation of cetaceans use passive acoustic monitoring techniques to identify the number of active individuals where visual surveys are not possible. In this work, the echolocation clicks of different whale species are studied to identify statistical characteristics of the calls which can aid in the estimation of the number of active individuals in a recording. Signals are filtered on its occupied bandwidth and harmonic content of the signals is discarded before extracting the click segments. Possible reflections and false detections are identified using a decision tree based on the crest factor and the spectral flatness of the clicks. Several features in the time and frequency domains are then extracted from these click segments so as to find the features which can identify similarities between consecutive clicks. Different click trains are then extracted which help estimate the number of individuals of a particular species in the recordings. The method is evaluated using signals with different species including Pilot Whales, Blainville’s Beaked Whales, and Harbour Porpoises.
10:40	Schallausbreitung in einem Oberflächenkanal im norwegischen Sognefjord Jan Abshagen, Dietmar Stiller, Volkmar Nejedl [Abstract] Durch vertikale Unterschiede in Temperatur, Salzgehalt und Druck ergibt sich im Meer häufig eine ausgeprägte Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit von der Wassertiefe, die einen starken Einfluss auf die Ausbreitung von Wasserschall hat. Insbesondere können sich Schallkanäle, wie z.B. der SOFAR Kanal, ausbilden, in denen Wasserschallsignale über sehr große Entfernungen übertragen werden können. In einem Schallkanal ist der Ausbreitungsverlust gegenüber der sphärischen Ausbreitung in einem homogenen Medium signifikant herabgesetzt. Auch direkt unterhalb der Meeresoberfläche kann sich bei einem positiven Gradienten im Schallgeschwindigkeitsprofil aufgrund der Schallbrechung in Richtung der Oberfläche ein Schallkanal ausbilden. Er werden Ergebnisse einer experimentellen Untersuchung zum Ausbreitungsverlust in einem Oberflächenkanal im norwegischen Sognefjord vorgestellt. Die Schallsignale wurden bei diesem Experiment von einem (quasi-) stationären Wasserschallsender, der von einer frei driftenden Boje abgehängt war, ausgesandt und mit einer Schleppantenne empfangen. Die Antenne wurde dabei vom FS Elisabeth Mann Borgese (IOW) mit niedriger Geschwindigkeit auf geringer Tiefe sowohl in An- als auch in Ablaufrichtung in Bezug auf den Sender geschleppt. Bei den Untersuchungen stehen grundlegende Fragestellungen der frequenzabhängigen Schallausbreitung in einem Oberflächenkanal im Vordergrund.
11:00	Verbesserung der Detektionsleistung durch den TRVI-CFAR-Algorithmus Thorben Kaak, Katharina Rebbe, Gerhard Schmidt [Abstract] Die Performanz eines MIMO-SONAR-Systems und zugrundeliegender Tracking-Algorithmen wird stark durch die eingesetzten Detektionsverfahren bestimmt. Bekannte räumliche CFAR-Algorithmen liefern zwar, abhängig vom eingesetzten Verfahren, in speziellen Szenarien sehr gute Ergebnisse. Keiner der untersuchten Algorithmen ist jedoch in der Lage in allen untersuchten Umgebungen (i.e. ”Ein-Ziel”, ”Mehr-Ziel”, Nachhallkante) zuverlässige Detektionen zu liefern. Die weit robusteren zeitlichen CFAR-Algorithmen haben hingegen den Nachteil, dass unbewegte Ziele nicht erkannt werden können. Durch die Fusion des räumlichen Variablility-Index (VI)-CFAR und des biparametrischen zeitlichen CFAR haben die Autoren einen 3D-CFAR Algorithmus geschaffen, der in der Lage ist die Vorteile der einzelnen Verfahren zu vereinen. Dies geschieht durch eine Klassifizierung der Umgebung und die Auswahl eines geeigneten räumlichen CFAR (VI-CFAR). Eine gewichtete Superposition des Ergebnisses mit einem parallel durchgeführten biparametrischen räumlichen CFAR erhöht schließlich die Robustheit des Systems. Dieser neue Algorithmus wird von den Autoren als TRVI-CFAR (Time Reinforced Variability Index) bezeichnet. Der TRVI-CFAR ist in der Lage die Fehlalarmrate zu senken, während die Detektionswahrscheinlichkeit nahezu konstant bleibt.
14:00	Zieldetektion und Tracking mit einem Echtzeit-MIMO-SONAR-System Alexej Namenas, Thorben Kaak, Tim Owe Wisch, Gerhard Schmidt [Abstract] In dieser Arbeit wird ein echtzeitfähiges MIMO-SONAR-System beschrieben. Der Fokus liegt dabei auf den Themen Zieldetektion und Tracking. Die Detektion von Zielen ist derart gestaltet, dass sie möglichst unabhängig von den Umgebungsbedingungen robust funktioniert, um die Leistungsfähigkeit des Systems zu maximieren. Die Herausforderungen bei der Detektion und dem Tracking von Zielobjekten sind bei SONAR-Anwendungen vor allem durch das geringe Signal-zu-Geräusch-Verhältnis bzw. dessen zeitlicher Variabilität begründet. In diesem Beitrag werden die Systemanforderungen und die daraus resultierende Systemstruktur mit den darin enthaltenen Modulen der Signalverarbeitung erklärt. Eine besondere Herausforderung des Systems ist der Ressourceneinsatz sowie die Verwaltung der Ressourcen (Speicher und Rechenleistung), die im Hinblick auf sich ändernde Umgebungsbedingungen zu steuern ist. In diesem Zusammenhang soll das System dabei helfen, Algorithmen und Signalverarbeitungsverfahren, die ihre Anwendung in dem MIMO-Sonar-System finden, anhand von echten SONAR-Daten zu evaluieren. Damit handelt es sich um ein funktionsfähiges System, das mit realen SONAR-Daten arbeitet und welches durch weitere Komponenten, wie der Positionsbestimmung und dem Einsatz auf dem Wasser anhand von wohldefinierten Szenarien evaluiert werden kann. Ebenso werden das verwendete SONAR-System und dessen Spezifikationen, sowie die Möglichkeiten und Herausforderungen, die damit verbunden sind, vorgestellt.
14:20	Investigation of the resolution enhancement achieved by MIMO Sonar systems Sven Schröder, Ziliang Qiao, Dieter Kraus, Nils Theuerkauf [Abstract] An active Sonar system is a device which uses acoustical waves to detect and locate objects by using the echo principle. It transmits acoustical waves and receives the echo signals reflected from objects, where the receiver often consists of an array with several receiver elements (Single-Input Multi-Output), followed by a conventional time delay beamformer. A Multi-Input Multi-Output (MIMO) Sonar has more than one transmitter and can transmit multiple probing signals that may be correlated or uncorrelated with each other. In the processing of the received signals, which are the superposition of the reflections of these transmitted probing signals, those probing signals can be separated from each other. This technique offers new perspectives for target detection and resolution compared to conventional time delay beamforming. This paper addresses the simulation and testing of a MIMO Sonar which uses probing signals within the same frequency band to demonstrate its enhanced resolution capabilities. The simulation includes the signal generation of the probing signals, a three dimensional model of the scenario which can arbitrary be chosen and the post signal processing. The test is a laboratory experiment with two transmitters and an array of microphones as receiver on audible airborne sound.
14:40	Evaluation unterschiedlicher Klassifikationsalgorithmen zur Falschalarmreduktion in der Aktiv-Sonarortung Matthias Buß, Yannik Steiniger, Stephan Benen, Dietmar Stiller, Dieter Kraus, Anton Kummert [Abstract] Für eine Vielzahl von Anwendungen im Aktivsonarbereich besteht der Wunsch nach vollautomatisch arbeitenden Sensoren, die Ziele ohne manuelle Unterstützung zuverlässig detektieren. Hierfür ist eine geringe Falschalarmrate von essentieller Bedeutung. In der klassischen Aktivsonarsignalverarbeitung werden in der Regel lediglich das Signal-zu-Rauschverhältnis und ggf. der Doppler der Echos zur Detektion genutzt. Es ist allerdings bekannt, dass die Echos weit mehr Informationen enthalten (z.B. ihre Ausdehnung), welche sich in Form von Merkmalen extrahieren lassen. Mithilfe von maschinellen Lernalgorithmen / Klassifikatoren lassen sich die Detektionen auf Basis ihrer extrahierten Merkmale unterschiedlichen Klassen (Zielkontakt oder Falschalarm) zuordnen. In dieser Arbeit wird die Leistungsfähigkeit unterschiedlicher Klassifikationsalgorithmen zur Falschalarmreduktion am Beispiel der aktiven Taucherdetektion vergleichend analysiert. Betrachtet werden ein Abstandsklassifikator (k-Nearest-Neighbor), ein Boosting- Algorithmus (AdaBoost) sowie Neuronale Netze, deren Performance anhand von Receiver-Operating-Characteristic-Kurven gegenübergestellt wird. Zur Verifikation der Robustheit werden die trainierten Klassifikatoren auf Daten aus unterschiedlichen Versuchsreihen angewendet. Hierbei liegt der Fokus insbesondere auf der Übertragbarkeit zwischen Datensätzen aus unterschiedlichen Umgebungsverhältnissen.
15:00	Instant-Klassifizierung von hydroakustischen Kontakten in autonomen Unterwassersensornetzwerken Ivor Nissen, Sebastian Wichary [Abstract] Im Unterwasserbereich steht man vor der Herausforderung, dass akustische Nachrichtenübermittlung einerseits kleinste Datenvolumen transportieren kann, andererseits die Sensoren aufgrund von Anzahl und Abtastrate um Größenordnungen umfangreiche Datenmengen generieren. Für eine Instant-Übermittlung muss daher verlustbehaftet komprimiert respektive kontextbasiert gefiltert werden. Im Bereich von akustischen Signaturen sind die Berechnung von Terz-/Oktave-Spektren zu einem bestimmten Zeitpunkt ein adäquates Mittel der Bewertung. Bei beispielsweise 40 Teilbändern a 8-bit-Rasterung fallen damit 320 bit an. Aber auch dieser Umfang ist für eine akustische Nachrichtenübertragung überfordernd, da die Übermittlung die parallele Signaturmessung stört. In gemeinsamen bilateralen Arbeiten mit der Polnischen-Marine-Akademie in Gdingen wurde als Hilfsgröße die ”akustische Farbe” eingeführt, die skalierungsinvariant ist, damit in unterschiedlichen Sensorknoten idealerweise identisch bestimmt und damit in einer flutenden Datenfusion bereitgestellt werden kann. Die drei Farbwerte Rot/Grün/Blau mit weiteren Kennungen zur benutzten Skalar und Pegelwerten benötigt dann noch 91 bit und können für eine Instant-Quick-Look-Analyse herangezogen werden. In dieser Arbeit werden zu unterschiedlichen Meßkampanien die ”akustischen Farben” für Überwasserschiffe/-boote bestimmt und speziell für den Fokus räumlich und zeitlich verteilter Messungen erörtert. Dabei zeigen Ähnlichkeiten in Clustern Typklassen der gemessenen Objekte auf; Anomalien werden zu interpretieren versucht. Insgesamt zeigt sich, dass die Übermittlung der ”akustischen Farbe” als Vorabinformation eine sinnvolle Herangehensweise ist.
15:20	Warnung vor in Betrieb befindlichen Taucherdetektionssonaren zum Schutz für Taucher Dietmar Stiller [Abstract] Zur Ortung von Kleinzielen unter Wasser werden hauptsächlich akustische Verfahren eingesetzt. Bei den meisten operativen Systemen handelt es sich um horizontal abstrahlende Aktivsonare, sogenannte Taucherdetektionssonare. Die Detektion eines in Betrieb befindlichen Sonars durch Taucher ist unter anderem notwendig, um einer Schädigung der unter Wasser befindlichen Personen durch zu hohe Pegel vorbeugen. Dafür sind eine Analyse der Umgebungsgeräusche und eine Detektion von in Betrieb befindlichen Sonaren notwendig, um eine Warnung zu generieren.
15:40	Spracherkennung in stark gestörten Unterwasserumgebungen Tim Owe Wisch, Thorben Kaak, Alexej Namenas, Gerhard Schmidt [Abstract] Sprachkommunikation unter Wasser ist ein kompliziertes Tätigkeitsfeld. Aktuell gibt es nur wenige technische Ansätze, die es Schwimmern oder Tauchern erlauben mit Menschen außerhalb des Wassers Kontakt zu halten oder Kommandos zu empfangen. Der menschliche Sprach- und Hörapparat ist nicht an die Artikulation unter Wasser angepasst, weshalb das Sprechen unter Wasser für den Menschen eine Herausforderung ist. In einem vorangegangenen Projekt an der Universität Kiel wurde bereits eine Tauchermaske entworfen, die mit wasserfesten Mikrofonen und einem WLAN-Modul ausgerüstet ist. Da es sich jedoch um eine Vollgesichtsschwimmaske handelt, wird in den luftgefüllten Raum zwischen Maske und Gesicht artikuliert. In diesem Beitrag wird die Idee aufgegriffen und erweitert, sodass mithilfe von an einer Schwimmbrille befestigten Mikrofonen direkt ins Wasser gesprochene Kommandos detektiert werden. Als erster Schritt wurde eine Spracherkennung für einen MP3-Player aufgebaut. In Testreihen in Schwimmbädern und Pools wurden Sprachdaten unterschiedlicher Personen aufgezeichnet und mit verschiedenen Machine-Learning-Algorithmen prozessiert. Für die Spracherkennung kommen Gaußësche Mischmodelle mit Erweiterungen zum Einsatz, bei denen zusätzlich zu den Wahrscheinlichkeiten der Modelle die Abfolge der Gauß-Verteilungen mit maximaler Wahrscheinlichkeit in Betracht gezogen wird. Mit dem Gaussian- Mixture-Model Mean-Value-Tracking (GMM-MVT) wird eine Erkennungsrate von 81,7% erreicht.

Organisation:

D. Beer, Fraunhofer IDMT A. Lindau, Max-Planck-Institut für empirische Ästhetik

16:40	Elektrodynamischer MEMS-Lautsprecher mit Membran aus metallischem Glas Klaus Vogel, Nooshin Saeidi, Franz Selbmann, Maik Wiemer, Thomas Otto [Abstract] Miniaturisierte Lautsprecher sind heutzutage in allen mobilen Endgeräten wie Smartphones, Tablets und Laptops zu finden. Die fortschreitende Reduzierung von Bauhöhen der Geräte erfordert auch eine weitergehende Miniaturisierung der Lautsprecher. Deshalb wird verstärkt am Einsatz von Verfahren der Mikrosystemtechnik gearbeitet. Durch die parallele Prozessierung einer Vielzahl von Bauelementen wird gleichzeitig eine höhere Genauigkeit und Reproduzierbarkeit bei Verringerung der Bauteilkosten erzielt. Basierend auf Verfahren der Mikrosystemtechnik wurde am Fraunhofer ENAS der Demonstrator für einen elektrodynamischen MEMS Lautsprecher in Silizium erarbeitet. Als Membran des MEMS-Lautsprechers kommt eine dünne Schicht aus metallischem Glas zum Einsatz. Dieses Material besitzt auf Grund seiner amorphen Eigenschaften herausragende mechanische Eigenschaften im Vergleich zu kristallinen Werkstoffen. In der Fertigung der Komponente werden Standardprozesse der Mikrotechnologie genutzt. In Verbindung mit additiven Fertigungsverfahren zur Abscheidung einer Magnetpaste mittels Siebdruck sowie Dispensverfahren zur Magnetintegration und einer Mikrospule wurde ein elektrodynamischer Aktor aufgebaut. Für die Prozessierung der Spule wurde die am ZfM der TU Chemnitz entwickelte Kupfertechnologie eingesetzt.
17:00	CMOS-kompatibler MEMS-Lautsprecher für Im-Ohr-Anwendungen Holger Conrad, Lutz Ehrig, Bert Kaiser, Hermann Schenk, David Schuffenhauer, Michael Stolz, Matthieu Gaudet, Harald Schenk [Abstract] Der beeindruckende Erfolg von MEMS-Mikrofonen ist vor allem auf den Einsatz der CMOS-Technologie zurückzuführen. Diese Technologie ermöglicht eine kompaktere Bauweise gegenüber Vorgängertechnologien, eine hohe Skalierbarkeit der Produktion und somit geringe Stückkosten. Innerhalb weniger Jahre wurden konventionelle Mikrofontechnologien in einer Vielzahl von Anwendungen durch CMOS-basierte MEMS-Mikrofone abgelöst. Eine ähnliche Entwicklung ist im Bereich Mikrolautsprecher in den kommenden Jahren zu erwarten. In diesem Beitrag wird ein CMOS-kompatibler elektrostatischer Biegeaktor für ein neuartiges Lautsprecherelement vorgestellt. Der Aktor überführt mit einer bimorph-ähnlichen Mechanik elektrostatische Kräfte in Biegebewegungen. Hohe elektrostatische Kräfte innerhalb sehr kleiner Elektrodenspalte können so für große Auslenkungen bei einer geringen Signalspannung nutzbar gemacht werden. Die Aktoren sind so angeordnet, dass die Auslenkung lateral, d.h. in der Chip-Ebene erfolgt. Damit ist die erforderliche Chip-Fläche gering und das verdrängte Luftvolumen skaliert mit der Dicke des eingesetzten Wafers. Mehrere Aktoren auf einem Chip führen in Verbindung mit entsprechenden Schallführungen zu Schalldruckpegeln, die den Einsatz für Im-Ohr-Anwendungen wie Hearables, Hörgeräten, IEMs und Kopfhörern ermöglichen. Anwendungsspezifische Frequenzgänge können durch die Gruppierung von Aktoren unterschiedlicher Resonanzfrequenzen erzielt werden.
17:20	MEMS micro loudspeaker: characterization and optimization of PZT MEMS actuators for improved linearity and acoustic distortions (THD) Andrea Rusconi Clerici, Jakob Spötl, Christian Novotny [Abstract] USound actuators work with PZT deposited on silicon wafer by a sol gel process; the design is based on a system of cantilevers and springs that traduces the piezoelectric effect in to a vertical movement. With ferroelectric materials one source of non linearity is the hysteresis of the polarization loop during loading and unloading cycles. This non linearity is hardly affected by design, one way for optimization is a polarisation process. Experiments include following parameters: Temperature 80∘C to 120∘C; DC Voltage 10V to 30V; Duration 1min to 10min. The mechanical measurements are done with a Polytec500 Laser Doppler Vibrometer for measuring elongation at given frequencies below fres both in static (step of DC voltages applied) and dynamic (time domain, DC+AC sinus signal) conditions. The acoustical measurements are done with an artificial ear (711 Coupler, a standard for in-ear headphones characterization), in this stage the MEMS parts are assembled in the final package and mounted in a earphone shell. The measurement system acquires acoustic SPL and THD form 20Hz to 20kHz. The results show a remarkable impact of both hot poling and driving induced poling improving the linearity of the displacement and reducing acoustic THD.
17:40	Leistungsfähiger integrierter MEMS-In-Ear-Lautsprecher mit piezoelektrischem Antrieb Fabian Stoppel, Andreas Männchen, Florian Niekiel, Daniel Beer, Bernhard Wagner [Abstract] In diesem Beitrag wird ein neuer leistungsfähiger MEMS-Lautsprecher für In-Ear-Anwendungen vorgestellt. Zentrales Element bildet ein in MEMS-Technologie gefertigter Silizium-Chip mit Aktuatoren, die über eine piezoelektrische PZT-Dünnschicht angetrieben werden. Die als Biegeschwinger ausgelegten Aktuatoren sind lediglich über wenige Mikrometer breite Schlitze mechanisch voneinander getrennt, woraus im hörbaren Frequenzbereich eine nahezu ideale akustische Trennung zwischen Front- und Rückvolumen resultiert. Dies ermöglicht es auf eine geschlossene Membran zu verzichten, wodurch sich signifikante herstellungs- und leistungsbezogene Vorteile ergeben. Messungen an aufgebauten Prototypen mit Rückvolumen zeigen eine hohe Leistungsfähigkeit bei geringem Bauvolumen. So werden in einem IEC 60318-4 Ohr-Simulator im gesamten hörbaren Frequenzbereich Schalldruckpegel von mehr als 100 dB erreicht. Darüber hinaus zeichnen sich die MEMS-In-Ear-Lautsprecher durch einen außergewöhnlich flachen Frequenzgang aus, der über eine optimierte Ansteuerung erzielt wird.
18:00	Zwei-Wege-Lautsprecher basierend auf MEMS-Technologie Andreas Männchen, Fabian Stoppel, Daniel Beer, Florian Niekiel, Johannes Nowak, Bernhard Wagner [Abstract] Dieser Beitrag stellt einen neuartigen Zwei-Wege-Miniaturlautsprecher vor, der für die breitbandige Klangwiedergabe insbesondere in Ohrnähe geeignet ist. Der Lautsprecher nutzt einen 10 mm x 10 mm großen Woofer und einen 6 mm x 6 mm großen Tweeter, die beide in MEMS-Technologie gefertigt und gemeinsam auf einer Leiterplatte montiert werden. Die zwei MEMS-Schallwandler bestehen jeweils aus vier unabhängigen dreieckigen Biegeaktoren, die gleichzeitig die aktive Strahlerfläche - sprich Membran - bilden. Die vier Aktoren sind durch kleinstmögliche Spalte voneinander strukturell entkoppelt. Mit der gewählten Spaltbreite bilden sie eine akustisch geschlossene Membranfläche, sodass im relevanten Frequenzbereich keine Ausgleichsströmungen zwischen Vorder- und Rückseite durch die Spalte stattfinden. Ein auf der Leiterplatte angebrachtes flaches Gehäuse mit kleinem Volumen verhindert den klassischen akustischen Kurzschluss. Darüber hinaus wird der Zwei-Wege-Miniaturlautsprecher mit einer digitalen Signalverarbeitung für die aktive Frequenzweiche und zur Entzerrung des Frequenzgangs kombiniert. Das Gesamtsystem wurde unter Freifeldbedingungen in einem reflexionsarmen Raum einer umfassenden akustischen Charakterisierung unterzogen. Die erzielten akustischen Eigenschaften zeigen, dass die MEMS-Technologie eine attraktive Basis für den Lautsprecher der Zukunft darstellt. Systeme wie der hier vorgestellte MEMS-Lautsprecher können unter anderem in Mobilgeräten wie Smartphones und Tablets Anwendung finden.

Organisation:

M. Takanen, TU München, Audio-Signalverarbeitung S. Clapp, TU München, Audio-Signalverarbeitung

8:40	Speech intelligibility in audio-visual environments Giso Grimm, Maartje Hendrikse, Gerard Llorach, Volker Hohmann [Abstract] Virtual acoustic environments are increasingly used for evaluating hearing devices in complex acoustic conditions. For this purpose, we developed an interactive low-delay real-time simulation method via multi-channel loudspeaker systems or headphones. The method focuses on a time-domain simulation of the direct path and a geometric image source model, which simulates air absorption and the Doppler effect of all primary and image sources. To establish the feasibility of the approach, the interaction between reproduction method and technical and perceptual hearing aid performance measures was investigated using computer simulations for regular circular loudspeaker arrays with 4 to 72 channels. Results demonstrate the potential of the method for hearing aid evaluation. Visual content was added to the acoustical simulation using game-engine based real-time multimedia technology, allowing for an assessment of listener performance in interactive audiovisual environments. To demonstrate the approach, speech intelligibility was measured in spatial multi-talker audiovisual conditions, requiring the subject to first identify the target of interest, and then to track it in order to understand the target’s utterances. Results show that, in order to achieve ecologically valid data, consistent acoustic and visual information is required, with the visual environment delivering lip-reading cues and consistent gestures such as head movements.
9:00	Effects of room acoustics on speech intelligibility Thomas Biberger, Stephan D. Ewert [Abstract] In daily life, speech communication often takes place in rooms with interfering sounds, where speech intelligibility (SI) is affected by (i) masking and (ii) reverberation. For both spectral and temporal changes to the signal are relevant. A critical spatial configuration to assess SI is a frontal target speaker and two interfering sources symmetrically placed to either side (±60∘). Here a spatial release from masking (SRM) is observed in comparison to co- located frontal target and interferers, showing that the auditory system can make use of temporally fluctuating interaural differences. Room reverberation affects the temporal representation of the target and maskers and, moreover, the interaural differences depending on the spatial configuration and room acoustical properties. Here the effect of room acoustical properties (room size,T60), temporal structure of the interferers (stationary and fluctuating), and direct-to-reverberation ratio (DRR) on speech reception thresholds (SRT) and SRM were systematically assessed in a simulated room using headphone- based virtual acoustics. Further, the contribution of short-time better-ear glimpses to SRM for symmetrically placed maskers and different room acoustical properties was assessed by applying an ideal monaural better-ear mask (IMBM). SRTs from stimuli with binaural information are compared to those from diotically presented stimuli based on the IMBM.
9:20	Perception of reverberation with congruent and incongruent visual representation of the scene Michael Schutte, Stephan D. Ewert, Lutz Wiegrebe [Abstract] In everyday environments, sound doesn’t only travel directly from a source to a listener, but also bounces off walls and objects. Humans have evolved mechanisms to suppress distracting early reflections, summarized as the precedence effect. Visual information about an acoustic scene influences this mechanism’s effectiveness. It has also been shown that similar compensation effects can occur for later, more acoustically complex echoes (i.e., reverberation), and that humans can estimate some important acoustic properties of a room when they see it. Taking these findings together, we hypothesize that the visual impression of a room leads to a reduction in its perceived reverberation. We test this hypothesis in a highly immersive audio-visual virtual reality environment built upon a ring of loudspeakers and a head-mounted display. In a magnitude estimation paradigm, subjects are asked to judge the perceived degree of reverberation in conditions where the simultaneously presented acoustic and visual stimuli which either match regarding the room environment, sound source azimuth, and sound source distance, or diverge in one of those aspects. Audio-only control conditions are used as a baseline. Results from twenty normal-hearing subjects will be analyzed to assess whether perceived reverberation changes between audio-visually congruent and incongruent conditions.
9:40	Required spatial resolution for late reverberation in a 3-dimensional loudspeaker array Josef Poppitz, Torben Wendt, Steven van de Par, Stephan D. Ewert [Abstract] The simulation and auralization of room acoustics can have numerous applications in interactive evaluation environments (e.g., for hearing aid development), psychoacoustic studies or simulation, rehabilitation, and computer games. The fast and perceptually plausible room acoustics simulator RAZR [Wendt et al., J. Audio Eng. Soc., 62, 11 (2014)] synthesizes binaural room impulse responses by using image sources for early reflections and a feedback delay network (FDN) for the late reverberation. For spatial auralization via headphones, HRTFs are used, and the late reverberant sound field is spatially sampled in twelve isotropic discrete directions. Here, the spatial rendering of RAZR was realized for a three-dimensional loudspeaker array in an anechoic chamber. It was assessed which spatial resolution is sufficient for the rendering of the late reverberation. Furthermore, a method was developed to account for different wall absorption coefficients resulting in an anisotropic late reverberant field. It was investigated for which room configurations and which spatial resolution of the late reverberation rendering differences are perceivable. Critical room conditions are elongated rooms (e.g., corridors), listener positions close to walls, and single highly absorbing walls. Listening tests were performed where subjects had to compare reverberated speech and impulse responses in various simulated rooms.
10:20	Multimodal interaction underlying piano playing-based rehabilitation Ana Alves Pinto, Renée Lampe [Abstract] Playing a musical instrument is a complex and demanding activity, that involves the use and interaction of different skills, from motor coordination to hearing and visual perception, proprioception as well as spatial awareness. The multimodal interaction underlying musical instrument playing, as well as auditory-motor interaction is likely to drive new and promote the recovery of damaged auditory-motor processes and skills. This motivated the use of music instrument playing in the rehabilitation of motor disorders resulting from neuronal damage during development. We will present results of experimental studies investigating the effect of piano playing in the development of sensorimotor skills in patients with cerebral palsy. The contribution of auditory information to rehabilitation will be discussed.
10:40	Chancen von akustischem Feedback für die motorische Rehabilitation am Beispiel des „Guidance-Effekt“ Dominik Fuchs, Martin Knauer, Petra Friedrich [Abstract] Studien haben gezeigt, dass zu dominantes erweitertes (”augmented”) Feedback häufig eine Abhängigkeit erzeugt und negative Auswirkungen auf das motorische Lernverhalten haben kann. Dieser sogenannte ”Guidance-Effekt” führt dazu, dass das Lernen mit bestimmtem Feedback an ganz bestimmte Konditionen gebunden ist, wodurch sich eine signifikante Verschlechterung der Performance zeigt, sobald jenes Feedback wieder entfernt oder reduziert wird. Denn aufgrund der Hierarchie der Sinneswahrnehmung stützt sich der Lernende auf das vermeintlich verlässlichste Feedback (meist visuell) und vernachlässigt andere Informationsquellen und Sinnesmodalitäten, wie etwa das ”körpereigene”, intrinsische Feedback (Propriozeption). Klanginformation wird indes unabhängig von den meisten intrinsischen Feedbackquellen wahrgenommen, so dass sie - anders als visuelle Rückmeldung - den Lerner weniger von seiner natürlichen Bewegungswahrnehmung ablenkt. Die Bandbreite der Rückmeldungen wird bei Klang also erweitert, ohne vorhandene körpereigene Rückmeldungen zu überlagern. In eigenen kürzlich durchgeführten Testreihen mit Gleichgewichtstraining für Gesunde und Schlaganfallpatienten hat die Mehrheit der Probanden berichtet, dass sie in Gegenwart von visuellem Feedback weder auf auditives, noch auf körpereigenes Feedback geachtet haben, während sie bei den Übungen mit Verblindung und akustischem Feedback auch weitere propriozeptive Sinneseindrücke wahrgenommen und einbezogen haben. Darüber hinaus zeigen Studien, dass akustisches Feedback aufgrund der affektiven Komponente zusätzliche Vorteile hinsichtlich Motivation, Aufmerksamkeit und Dauer des Lerneffektes haben kann.
11:00	The effect of head turning on sound localization with hearing-aid satellites Norbert Kolotzek, Gabriel Gomez, Bernhard Seeber [Abstract] We investigated whether an eccentric head orientation influences localization performance of hearing-aid (HA) users with in-the-ear (ITE) and behind-the-ear (BTE) HAs. A localization experiment was conducted with three static head orientations, ±30∘ and 0∘, for a 0∘ torso orientation. Fourteen sound directions were tested for each head orientation using a short broadband-noise pulse-train stimulus. The perceived sound direction was indicated with a light pointer. Sounds perceived from behind could also be displayed at the mirrored frontal position. Results from nine normal hearing participants show that an off-center head orientation leads to an overestimation of the extent of laterality for sound sources on the side, away from the head center. Preserving pinna cues (e.g., by ITE microphone position) is beneficial for the localization performance in the frontal plane and reduces the negative influence of off-center head-orientations. For rear sound directions, localization errors increase strongly for BTEs because of frequent front-back reversals. However, an eccentric head orientation tends to decrease the amount of front-back reversals. In summary, we found that localization performance is affected by the microphone position, but an eccentric head orientation is beneficial to resolve front-back confusions with HAs. The talk will be given in German.
11:20	Vibrationen hören? Durch Ganzkörperschwingungen ausgelöster Knochenschall Anna Schwendicke, M. Ercan Altinsoy [Abstract] Viele Anregungsquellen erzeugen Schwingungen, welche wiederum häufig zu einer parallelen Geräuschabstrahlung führen. Geräusch und Vibration stehen damit in direktem kausalen Zusammenhang. Der Mensch nimmt solche Quellen also meist sowohl auditiv als auch taktil wahr. So ist beispielweise der Motor im Fahrzeug nicht nur zu hören, sondern die Insassen nehmen auch die Vibrationen wahr. Besucher eines Konzertes hören die Bässe nicht nur, sondern fühlen sie bei entsprechenden Pegeln am ganzen Körper. Die Wahrnehmung von Schall geschieht jedoch nicht ausschließlich über Luftschall, sondern kann auch über Knochenleitung erfolgen. Dabei werden Schwingungen über den Schädelknochen direkt an das Innenohr übertragen. Bei der Analyse von Untersuchungen zur Wahrnehmung von Ganzkörperschwingungen wird in der Literatur an verschiedenen Stellen vermutet, dass durch vibratorische Anregung ausgelöster Knochenschall das Untersuchungsergebnis beeinflusst. In dieser Studie wird mit Hilfe von akustisch-vibratorisch ausgelösten Schwebungseffekten die prinzipielle Möglichkeit der Auslösung von Knochenschall durch Ganzkörperschwingungen nachgewiesen. Dieser Effekt ist frequenzabhängig, tritt jedoch erst bei deutlich überschwelligen Vibrationen auf.

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J. Angster, Fraunhofer-Institut für Bauphysik M. Kob, Hochschule für Musik Detmold

8:40	Klärende Messungen zu gegensätzlichen Argumenten der Orgelfachleute Judit Angster, András Miklós [Abstract] In der Orgelwelt werden viele gegensätzliche Argumente von Orgelfachleuten diskutiert. Dazu gehören zum Beispiel die folgenden Fragen: - Ist die Tonkanzellenlade (Schleiflade) klanglich besser, als die Kegellade, da durch die gemeinsame Tonkanzelle eine Kopplung zwischen den Pfeifen auftritt? - Hat das Stimmfenster (die Expression-Öffnung), das für das Stimmen der Lippenorgelpfeifen benutz wird, neben der Tonhöhenänderung auch einen weiteren Einfluss auf den Klang? - Sind die Kernstiche (Feine Kerben, die in die Kernspalte der Lippenpfeifen gefeilt werden) bei der Ansprache der Pfeifen nützlich? - Wird der Pfeifenklang durch das Pfeifenmaterial beeinflusst? Diese und ähnliche Fragen werden im Vortrag anhand von Messergebnissen beantwortet und diskutiert.
9:00	Untersuchungen zur Ansprache von Zupfinstrumenten Gunter Ziegenhals [Abstract] Im Falle der Blasinstrumente gilt die Ansprache seit Jahrzehnten unwidersprochen als wichtiges Qualitätsmerkmal, für das auch akustische Merkmale, gewonnen aus Eingangsimpedanzmessungen, zur Verfügung stehen. Im Falle der Zupfinstrumente existiert zunächst eine plausible Beschreibung des Phänomens: Beim Anzupfen der Saite und der Übertragung des Zupfimpulses auf den Korpus werden zunächst dessen Eigenschwingungen angeregt. Die Einschwingphase beinhaltet des Abklingen der Eigenschwingungen und den Übergang zur erzwungenen Schwingung durch die periodischen Saitenkräfte auf den Korpus. Der Vorgang beinhaltet gleichzeitig die Beschleunigung der Korpusmassen durch die Saitenkräfte. Beide Vorgänge gestalten sich bei kleineren Massen im Sinne einer schnellen Reaktion auf die Anschläge (das Anzupfen) des Musikers günstig. Dies sollte sich auch in der Frequenzkurve widerspiegeln. Die Frage ist: empfindet es auch der Musiker so, sind die entsprechenden akustischen Merkmale relevant? Hinzu kommt eine zweite Fragestellung. Will man Dinge anhand von Merkmalen beschreiben, so sollen diese Merkmale möglichst (linear) unabhängig sein. Die Frage stellt sich sowohl für die subjektive Beschreibung als auch für die aus den Messungen gewonnenen Merkmale. Der Beitrag widmet sich diesen Fragen anhand von Untersuchungen an Gitarren. Die Basis der Untersuchungen bilden Spieltests.
9:20	Observations of Torsion on Bowed Strings Robert Mores [Abstract] Translational and torsional vibrations on bowed strings are well investigated, leaving the torsion with the less important role. Present models and simulations of the stick-slip interaction gain fidelity while incorporating limited bow hair elasticity, string stiffness, or bow width, but they do not explain some recent observations of collaboration between translational and torsional vibrations on the string. Torsion is measured on both sides of the bow contact point for a variety of bridge-bow distances on a cello string. Torsional vibrations decline over the course of the stick phase but then regain strength when the next release comes near. Phase relations between torsional impulses and instants of release / sticking suggest a rather important role: torsional impulses strongly co-determine the stick-slip action.
10:00	Acoustical evaluation of a novel flute head construction Péter Rucz [Abstract] Most modern flutes are designed based on the construction proposed by Theobald Boehm in the middle of the 19th century. Since the appearance of Boehm’s reformed flute several flautists and flute makers suggested minor improvements to compensate certain imperfections of the instrument. Recently, a new flute head construction was proposed and patented by an expert flute player. The novel flute head family introduces a revised geometry of the tuning plug and uses different materials for the tuning and crown plugs. In this contribution the results of measurements performed on different flute heads are presented. During the measurements sound samples played using one traditional flute head and five novel tuning plugs made of different materials were recorded in a semi-anechoic chamber. Spectral and transient properties of the recordings were evaluated and it was found that by means of the novel construction significantly different and enhanced sound characteristics can be produced by the flute. An acoustical model of the flute is also elaborated and predictions based on this model are compared to the measurement results.
10:20	Instrumentalakustische Messungen im Tieftonbereich Jörg Mühlhans, Christoph Reuter [Abstract] Die tiefsten spielbaren Töne etlicher großer Musikinstrumente liegen in der Contra-Oktave mit Grundfrequenzen zwischen 32,7-65,4 Hz (gleichschwebende Stimmung). Einige erreichen sogar das obere Ende der Sub-Contra-Oktave (Klavier, Kontrafagott, Kontrabasstuba, Harfe), während das untere Ende, ein Sub-Contra C mit 16,35 Hz Grundfrequenz lediglich von großen Kirchenorgeln mit 32-Fuß Register und dem Boesendorfer Imperial 290 (Konzertflügel) gespielt werden kann. Wenn die Grundschwingungen überhaupt ausgeprägt sind, liegen sie meist deutlich unterhalb der Hörschwelle, können aber durch Residualtonwahrnehmung dennoch erkannt werden. Bereits in der Contra Oktave fällt es Absoluthörern schwer, Tonhöhen exakt zuzuordnen, bis zu einer Grenze von 30-35 Hz sind Hörer in der Lage, Änderungen eines Ganztons in einen Halbton (und umgekehrt) wahrzunehmen. Darunter können primär Helligkeitsunterschiede erkannt werden. Zudem kommt es im Bereich um 20 Hz je nach Schwingungsform zu Oktavverwechslungen. Bisher wurden Hörversuche im Tieftonbereich meist mit artifiziellen Stimuli wie Sinustönen oder Dreieckschwingungen durchgeführt. Ziel des Projekts ist eine Sammlung realer Instrumentalklänge beider Oktaven, die sowohl akustische bzw. klangfarbliche Analysen wie auch Hörversuche mit größerer externer Validität ermöglichen. Korrelationen zwischen akustischen Parametern und subjektiven Urteilen können neue Erkenntnisse zur Wahrnehmung tiefster Tonhöhen liefern und einen besseren Einblick in die Rolle dieser Basstöne in der musikalischen Praxis gewähren.
10:40	Bestimmung der Körperschallleistung von Streichinstrumenten durch Eintrag über den Stachel in den Boden Alexander Lee, Robert Mores, Steffi Reinhold, Berndt Zeitler [Abstract] Aus der Bauakustik ist die Empfangsplattenmethode bekannt, mit der die eingeleitete Körperschallleistung einer stationär betriebenen Quelle in eine massive Baustruktur ermittelt wird. Diese Daten können als Eingangswerte für die Prognose der Direkt- und Flankenschallübertragung in angrenzende Räume eingesetzt werden. Zur Ermittlung der Körperschallleistung wird die Schallquelle auf einer Empfangsplatte aus Beton aufgebaut, deren akustischen Eigenschaften bekannt sind. In dieser Studie wurde diese Methode aus der Bauakustik für die musikalische Akustik eingesetzt, womit eine Prognose der Körperschallübertragung für das Musizieren in Gebäuden, wie beispielsweise in einem Mehrfamilienhaus, möglich ist. Gegenstand der Untersuchung ist die Charakterisierung des eingeleiteten Körperschalls über einen Stachel, wie sie bei den Streichinstrumenten Violoncello oder Kontrabass vorzufinden sind. Aus den Messwerten wird gezeigt, welche Parameter Einfluss auf die eingeleitete Leistung über den Stachel des Streichinstruments haben.
11:00	Erkennung von Musikinstrumenten in polyphoner Musik mithilfe neuronaler Netze Jutta Schierling, Jörg Becker-Schweitzer, Michael Oehler [Abstract] Die Instrumentierung eines Musikstückes bzw. einer Audioaufnahme zu kennen, ist in vielerlei Hinsicht von Vorteil. So ermöglicht dieses Wissen zum Beispiel die Musiksuche nach einem bestimmten Instrument, hilft bei der Suche nach einem musikalischen Genre oder erleichtert die Bearbeitung eines Musikstückes. In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, welches mithilfe neuronaler Netze die vorherrschenden Musikinstrumente in realer polyphoner Musik automatisch erkennt. Zahlreiche Ansätze im polyphonen Bereich beruhen auf einer Vorverarbeitung der Audiodaten gefolgt von einem maschinellen Lernverfahren. Zur Vorverarbeitung werden aus den Eingabedaten, die teilweise vorher einer rechnerischen Quellentrennung unterzogen werden, bekannte Merkmale des Music Information Retrieval (MIR) extrahiert. Die Identifikation der Instrumente erfolgt dann anhand der ermittelten MIR- Merkmale durch Support Vector Machines. Der hier vorgestellte Ansatz verzichtet auf diese beschriebene Vorgehensweise und wendet stattdessen das Prinzip des End-to-End-Lernens an. Dabei werden die Eingabedaten ohne jegliche Vorverarbeitung einem maschinellen Lernverfahren übergeben, welches in diesem Fall ein neuronales Netz ist. Da das End-to-End- Lernen in der Bildverarbeitung bzw. der Bilderkennung schon seit längerer Zeit mit großen Erfolgen angewandt wird, wird dieses Prinzip in Bezug auf die Instrumentenerkennung im Audiobereich untersucht. Die Ergebnisse werden mit den Standardverfahren der Instrumentenerkennung im polyphonen Bereich verglichen.
14:20	The Musician's Bowing Hand as a Bowing Parameter and Related Sound Geza Horvath, Robert Mores [Abstract] This work uses an existing precise bowing pendulum to measure the impact of the musician’s bowing hand during sustained tones in the Helmholtz regime. Current models of the bowed string usually employ the three playing parameters normal bow force, bow velocity and relative distance to the bridge, but do not account for varying states of tension in the players bowing hand. In order to emulate a relaxed bowing hand, the bow is mounted to the bowing pendulum with the help of soft foam, alternative to a more rigid leather-cladded mounting. The alternative mounting audibly influences the sound produced on a cello’s open G string. In particular, the spectral centroid is shifted to lower or higher frequencies, depending on the three playing parameters. This is a step towards understanding the playability of bowed instruments, which is of interest to string and bow makers, luthiers and players/teachers alike.
14:40	Die physikalischen Korrelate von Instrumentalklangfarben Saleh Siddiq, Christoph Reuter, Isabella Czedik-Eysenberg, Denis Knauf [Abstract] Hintergrund: In der Klangfarbenforschung wurde immer wieder die Frage nach den perzeptiven Dimensionen von Instrumentalklangfarben und ihren physikalischen Korrelaten aufgeworfen. Viele Studien fanden übereinstimmend die gleichen Klangfarbenparameter (Schärfe, Einschwingzeit). Allerdings wurden Musikinstrumente in den meisten Studien auf jeweils einen einzigen Ton reduziert, sodass die Klangfarbenparameter folglich an Einzelklängen und nicht an Musikinstrumenten ermittelt wurden. Fragestellung: Studien mit verschiedenen Tonhöhen zeigen, dass mehrere Töne pro Instrument zu anderen Klangfarbendimensionen führen. Dies wirft die Frage auf, welche physikalischen Klangeigenschaften den Eindruck bzw. die Unterscheidung von Instrumentalklangfarben unter Einbeziehung von Tonhöhe und Spieldynamik bestimmen. Methoden: Im Hörversuch (Paarvergleich) wurden subjektive Unterschiede von Instrumentenklängen auf verschiedenen Tonhöhen und Dynamikstufen zueinander ermittelt und in Unähnlichkeitsmatrizen festgehalten. Mittels multidimensionaler Skalierung wurde eine mehrdimensionale Konfiguration errechnet, die Klangfarbenunterschiede als Distanzen darstellt. Mit den Möglichkeiten des Music Information Retrieval wurden relevante psychoakustische Features der Klänge extrahiert und anschließend deren Korrelation mit den Hauptachsen der Konfiguration berechnet, um auf die physikalischen Korrelate der Klangfarbendimensionen schließen zu können. Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen, (1.) dass v.a. die Tonhöhe ein starker ähnlichkeitsbestimmender Faktor ist (man bedenke z.B. verschiedene Register) und (2.) Musikinstrumente folglich über weite Bereiche des virtuellen Ähnlichkeitsraums streuen. Im Detail werden die Ergebnisse auf der DAGA im März vorgestellt.
15:00	Klangverhalten von passiven Kapselgehörschützern Harald Altmann, Gerhard Krump [Abstract] Lärmschwerhörigkeit ist ein Problem, das im Wesentlichen auf die fortschreitende Technisierung in den modernen Industriegesellschaften zurückzuführen ist und damit eine Thematik, die zukünftig deutlich an Brisanz und Relevanz gewinnen wird. Es existieren Prognosen, wonach jeder dritte der heute Heranwachsenden in höherem Alter ein Hörgerät benötigt, da eine Schädigung des Gehörs bisher medizinisch nicht heilbar ist. Einen großen Anteil an cochleären Hörschäden haben Wiedergabegeräte, aber auch zu laute Beschallungen. Zur Risikogruppe für Gehörschäden zählen daher oft auch Musiker, insbesondere Schlagzeuger, die ohne Gehörschutz musizieren. Das allgemeine Bewusstsein über eine mögliche Gehörschädigung ist zudem nicht sehr ausgeprägt. Vor diesem Hintergrund wurden verschiedene passive Kapselgehörschutzmodelle aus den Anwendungsbereichen ”Industrie” und ”Musik” hinsichtlich ihres klangästhetischen Verhaltens untersucht und mittels Hörversuchen evaluiert. Zur Prävention von Hörschäden bei Musikern kann damit nicht nur (negativerweise) mit der Gefahr einer irreversiblen Gehörschädigung, sondern auch (positiverweise) mit einem klangästhetischen Gewinn beim Musizieren argumentiert werden.
15:20	„Bridging the Semantic Gap“ - Kann der semantische Ausdruck von Musik mithilfe von akustischen Signaleigenschaften vorhergesagt werden? Jochen Steffens, Steffen Lepa, Martin Herzog, Andreas Schönrock, Hauke Egermann [Abstract] Inwieweit kann der subjektiv wahrgenommene semantische Ausdruck von Musik mithilfe ihrer akustischen Signaleigenschaften erklärt und vorhergesagt werden? Welchen Einfluss haben dabei Charakteristika des Hörers, wie z.B. soziodemografische und kulturelle Faktoren? Ein Ziel des EU-geförderten Projektes ABC_DJ ist es, den Zusammenhang zwischen akustischen und semantischen Eigenschaften von Musik im Kontext des Audio Branding zu untersuchen, um Softwarelösungen zu entwickeln, die eine automatische Identifikation markenrelevanter Musikstücke aus großen Archiven ermöglicht. Daher wurden zunächst 549 Musikstücke aus 10 verschiedenen Genres und 61 Stilistiken mithilfe von Audio Features in Bezug auf Klangfarbe, Harmonie, Rhythmus und Struktur analysiert. Dazu wurden neuartige Features, beispielsweise zur Beschreibung der Verteilung von Dur- und Mollakkorden oder der Häufigkeit spezifischer Akkordfolgen und Kadenzen entwickelt. Im Rahmen zweier Online-Experimente mit insgesamt 10.047 Teilnehmern aus Deutschland, England und Spanien wurden die Stücke dann hinsichtlich ihres musikalisch-semantischen Ausdrucks bewertet. Die Bewertung erfolgte anhand eines selbstentwickelten Inventars (General Music Branding Inventory), welches die vier Faktoren Easy-Going, Joyful, Authentic und Progressive umfasst. Ergebnisse aus Random-Forest-Regressionsanalysen zeigen, dass der subjektiv wahrgenommene semantische Musikausdruck mithilfe der Audio Features verlässlich vorhergesagt werden kann, wobei Hörerattribute eine untergeordnete Rolle bei der Vorhersage spielen. Die Ergebnisse stellen die Basis für einen Musikempfehlungsalgorithmus dar, welcher derzeit in ein Softwaremodul implementiert wird.
16:00	Influence of Early Recording and Playing Devices on Voice Sounds: Modification of singing voice formants Malte Kob, Sebastià Vicenç Amengual Garí, Boris A. Bolles, Doris Maria Ritter, Polina Pirch [Abstract] Historic voice recordings suffer from numerous artefacts such as bandwidth limitations, noise and distortions. Apart from these unwanted effects voice signals also exhibit changes in the timbre due to interaction of the the uneven transfer characteristics with voice formants. Such modifications are responsible for the characteristic timbre of historic recordings and could help to explain why some singers could profit from timbre changes induced by the recording technology. This paper describes the effect of the interaction of device transfer functions and voice formants. Our approach is the analysis and perceptual evaluation of timbre changes of singing voice signals due to modelled transfer functions based upon simple resonators as found in the acoustic path of historic recording devices.
16:20	Influence of Early Recording and Playing Devices on Musical Sound: FRF Measurements of Horn, Soundbox and Tonearm Tobias Andreas Weege, Dorota Habasinska, Malte Kob [Abstract] The development of sound recording techniques had dramatic consequences, that were often discussed from the media revolution perspective. Not much attention has been given, however, to understanding the influence of the early recording and playing devices on the musical sound and possibly on the singing practice. On our way to a deeper level of understanding in this matter, the influence of different elements in the chain from musician to listener, passing through recording and reproducing processes, has been objectively assessed. In this paper, the acoustically most relevant parts of a gramophone (soundbox, tonearm and horn) as well as replicas of elements in the recording chain were investigated using frequency transfer function measurements with sweeps. The results confirm the major influence of the soundbox as a bandpass filtering element in both reproducing and recording setups. For the reproducing soundbox, the first three radial modes with major influence have been identified. The horn resonances, as well as resonances introduced by tonearms and ducts, the elements linking horn and soundbox, are responsible for characteristic shapes in the frequency response curves.
16:40	'... wenn das Gute liegt so nah' - Instrumentale Formantnähe und Klangfarbenähnlichkeit aus menschlicher und rechnerischer Perspektive Christoph Reuter, Isabella Czedik-Eysenberg, Saleh Siddiq, Michael Oehler [Abstract] Hintergrund: Für die Beschreibung von Instrumentalklangfarben wurde auf der DAGA2017 auf der Grundlage von 586 Instrumentalklängen ein zweidimensionales Formantenfeld vorgestellt, in das sich besonders Doppelrohrblatt- und Blechblasinstrumente auf der Basis der ersten beiden Formanten (X-/Y-Achse) nach Instrument, Dynamik und Register einordnen lassen. Die im Formantenfeld ermittelten Formantpositionen entsprechen größtenteils den in der Literatur zu findenden Beschreibungen. Fragestellung: Werden im Formantenfeld nahe beieinanderliegende Klangfarben auch als ähnlich klingend empfunden? Bietet das Formantenfeld eine genügend große Genauigkeit, um Instrumentenklänge anhand ihrer Formantpositionen rechnerisch zu unterscheiden und klassifizieren? Welche zusätzlichen Timbre-Features können das Klassifikationsergebnis verbessern? Methode: Im Hörversuch wurden 40 lautheitsangeglichene Klangpaare mit sehr nahen oder weit voneinander entfernten Formantpositionen von 22 Versuchspersonen auf einer (Un-)ähnlichkeits-Skala von 1-8 bewertet (8 = maximale Unähnlichkeit). Mit Hilfe von Support-Vector-Machines (SVM), k-Nearest-Neighbor (KNN) u.ä. Klassifikationsverfahren wurde die Genauigkeit errechnet, mit der Instrumentalklänge anhand ihrer Formantbereiche richtig klassifiziert werden können. Durch Korrelation der Hörerbewertungen mit knapp 90 Signaldeskriptoren konnten ergänzende Featurebündel für eine möglichst hohe Klassifikationspräzision ermittelt werden. Ergebnisse: Die Formantpositionen korrelieren stark mit der Klangfarbenähnlichkeitsbewertung (r=0,759; p<0,001; je näher die Formantpositionen desto ähnlicher die Klangfarbenempfindung). Auf der Grundlage von Formantbereichen und in Kombination mit weiteren Timbre-Features wird eine Klassifikationspräzision von 84,6% erreicht.

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J. Angster, Fraunhofer-Institut für Bauphysik M. Kob, Hochschule für Musik Detmold

11:20	Vibroacoustics of Oud Sinan Inanli, M. Ercan Altinsoy [Abstract] Vibroacoustic behavior of oud is an untouched area in scientific research. This historical musical instrument involves many structural parts effecting its acoustics and sound quality. Oud makers have been developed their own building techniques depending on their many years experience and sense of the wood and sound quality. The body shape and volume, soundboard thickness/thickness distribution, fan-brace configurations, number and diameters of holes together with their orientations have significant effect on oud acoustics and all have potential to be explored by scientific findings. This study aims at giving insight into the vibration characteristics of oud soundboard. An oud soundboard which has traditionally seven crossing fan-braces is manufactured and measurements were performed to obtain its vibroacoustic characteristics. Resonance frequencies and mode shapes are obtained for free-free and fixed boundary conditions by experimental modal analysis technique.
11:22	'Don't squelch your belch!' Effekte von Eruktationen in Blasinstrumenten Florian Schwarzenbacher, Christoph Reuter, Isabella Czedik-Eysenberg, Michael Oehler [Abstract] Hintergrund: In der Welt der Blasmusik begegnet man oftmals dem Phänomen, dass sich die Tonhöhe kurzfristig und merklich senkt, wenn man während des Spiels - vor allem nach dem Genuss von Bier oder Sprudelgetränken - in sein Instrument aufstößt. Fragestellung: Wieso sinkt bei einer Eruktation die Tonhöhe während des Spiels eines Blasinstruments und wie groß ist der wahrzunehmende Tonhöhenunterschied? Methoden: Verschiedene Erklärungsansätze werden theoretisch und praktisch auf ihre Richtigkeit überprüft (u.A.: Änderung der Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Gasgemisch der einströmenden Gase, Spielweise während einer Eruktation,...). Hierbei scheint am ausschlaggebendsten die Änderung des Gasgemisches in der Instrumentenröhre zu sein, wodurch die die Schallgeschwindigkeit verringert wird. Um diese Annahme zu überprüfen wurden auf sechs Blasinstrumenten (Saxophon, Klarinette, Fagott, Querflöte, Blockflöte, Trompete und Tuba) Töne mit und ohne Eruktationen aufgenommen. Ergebnisse: Die Auswertung der Aufnahmen zeigen bei allen Instrumenten ein während des Efflationsvorgangs auftretenden Tonhöhenabfall von durchschnittlich 90 Cents. Um die Auswirkung des Gasgemisches auf die Tonhöhe weiter zu untersuchen wurde (neben gaschromatographischen Messungen des Eruktationsvorgangs) eine Blockflöte je einmal mit Atemluft, CO2 und Helium angeblasen. Hier zeigte sich ebenfalls der oben beschriebene Effekt der Tonhöhensenkung (CO2) bzw. -anhebung (Helium). Zusammenfassung: Die Ergebnisse bestätigen einen Zusammenhang zwischen dem hinzuströmenden Gasgemisch (v.a. CO2) und der Tonhöhenabsenkung.
11:24	„Düsterkeit“ in der Musik: Physikalische Entsprechungen und Vorhersagemodelle Isabella Czedik-Eysenberg, Christoph Reuter, Denis Knauf [Abstract] Hintergrund: Von Dowlands ”Songs of Darkness” bis hin zu Genres wie Gothic oder Doom Metal ist ”Düsterkeit” eine Dimension von Musik, die sich auch abseits melancholischer Texte im Klangbild niederschlagen kann. Von der Klangfarbenforschung ausgehend wird ”Helligkeit” häufig als eine zentrale perzeptuelle Klangfarbendimension angesehen. Dies wirft u.a. die Frage auf, ob es hierbei einen (umgekehrt proportionalen) Zusammenhang gibt, bzw. ob es andere/zusätzliche Faktoren für die klangliche Düsterkeitsbewertung gibt. Fragestellungen/Ziele: Wie lässt sich das Wahrnehmungskonzept klanglicher ”Düsterkeit” anhand von Audiomerkmalen charakterisieren? Korreliert die empfundene musikalische ”Düsterkeit” antiproportional mit der klangfarblichen ”Helligkeit”? Ziel ist die Erstellung eines Modells zur automatischen Vorhersage der wahrgenommenen ”Düsterkeit” von Musikstücken. Methode: 150 Musikbeispiele aus 10 unterschiedlichen Subgenres der Bereiche Metal, Techno, Gothic und Pop wurden anhand von Hörerstatistiken der Internetplattform LastFM selektiert. Die Refrains dieser Stücke wurden 40 Versuchspersonen zur Bewertung dargeboten, um eine Ground Truth für die Wahrnehmung der ”Düsterkeit” von Musikbeispielen zu erheben. Mittels Machine Learning-Verfahren unter Kreuzvalidierung wurden 230 erhobene Signaleigenschaften über spektrale Verteilung, zeitliche und dynamische Klangfaktoren ausgewertet und auf Basis der Hörversuchsdaten lineare Regressionsmodelle zur Vorhersage erstellt. Ergebnisse: Erste Auswertungen legen einen Zusammenhang mit spektraler Komplexität, harmonischen Faktoren (Dur/Moll) und Tempo-/Dynamikeigenschaften nahe. Finale Ergebnisse werden auf der Tagung präsentiert.
11:26	Sparse Grid Application in the Stochastic Physics-based Model of the Piano Soundboard Dora Jenei-Kulcsar, Péter Fiala [Abstract] Soundboard is a key element in piano sound production, both its geometry and material selection are important factors. Traditional soundboards are built from solid high quality music wood, but in many instruments wood-laminates or composite soundboards are installed instead. In both cases, parameter variability - resulting either from natural wood characteristics or manufacturing tolerances - plays an important role in the instrument’s desig. In composite laminates both the fibre direction and layer thickness vary, that introduces uncertainty in the soundboard mechanics. We have developed a stochastic finite element model of the laminated piano soundboard that handles uncertain fibre direction and soundboard thickness. The nonlinear relationship between uncertain parameters and the response are modelled using a collocational polynomial chaos expansion technique. We examine the application of sparse grid methods-depending on modelling dimension and nonlinearities-instead of Monte Carlo simulation technique, to compute the uncertain eigenfrequencies and mode shapes of laminated piano soundboards.
11:28	Untersuchungen zur Tauglichkeit von einheimischen Holzarten für die Verwendung im hochwertigen Konzertgitarrenbau – Native Guitars Mario Zauer, Robert Krüger, Armin Hanika, André Wagenführ [Abstract] Die einzelnen Bauteile von hochwertigen Konzertgitarren bestehen üblicherweise aus tropischen Holzarten wie z. B. Westindische Zedrele (Hals), ostindischer Palisander, Ziricote, Mahagoni (Zargen und Boden) sowie Ebenholz (Griffbretter). Dies begründet sich in der hohen Steifigkeit und Dimensionsstabilität und den bedeutenden klangrelevanten Materialeigenschaften sowie ausgezeichneten farblichen Nuancen. Für die Erzielung geeigneter Eigenschaften für den Musikinstrumentenbau, insbesondere einer hohen Resonanzgüte, hohen Dimensionsstabilität sowie reduzierte Wachstumsspannungen, werden die verwendeten Hölzer im Konzertgitarrenbau zum Teil über einen sehr großen Zeitraum gelagert, um das Holz natürlich altern zu lassen. Während dieser Lagerungszeiten erfolgen natürliche Umwandlungs- und Abbauprozesse an den chemischen Holzzellwandbestandteilen, was zu den erwähnten Eigenschaftsänderungen führt. Es ist bekannt, dass sich bei einer thermischen Modifikation in Abhängigkeit der Behandlungszeit, -temperatur und -atmosphäre ähnliche Alterungsprozesse im Holz ”beschleunigt” einstellen. Der Beitrag widmet sich der gezielten thermischen Modifikation von einheimischen Holzarten (z.B. Elsbeere, Ahorn, Kirsche) für den entsprechenden bauteilspezifischen Einsatz zur Substitution von tropischen Holzarten. Die Untersuchungen umfassten sorptive, mechanische und akustische Messungen am Material sowie Spiel- und Hörtests anhand von Gitarren, jeweils im Vergleich zu den bisher verwendeten tropischen Holzarten. Im Ergebnis sind vier Gitarrenmodelle entstanden, welche aus 100% einheimischen Holzarten bestehen und analoge Eigenschaften (Sorption, Mechanik, Akustik, Optik) mit den bisher verwendeten tropischen Holzarten aufweisen.

Organisation:

F. Zotter, Kunstuniversität Graz, Inst. f. Elektronische Musik u. Akustik S. Werner, Technische Universität Ilmenau

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A real-time application for sound source localization inside a spherical microphone array Tim Lübeck, Johannes M. Arend, Christoph Pörschmann [Abstract] In the ongoing research project NarDasS, we developed a system for binaural reproduction of self-generated sound in virtual acoustic environments (VAEs). A 32-channel surrounding spherical microphone array captures the direction-dependent sound of an acting user. Based on these captured signals and specific BRIRs (BRIR - Binaural Room Impulse Response), a room response is then calculated by dynamic binaural synthesis in real time, and auralized via headphones. The system is designed for a sound source located in the center of the array. However, in real life, the user and in particular the sound source might be slightly off-center. To compensate for this offset, the microphone signals need to be adjusted in level according to the 1/r distance law. This requires information on the exact position of the sound source inside the array. This work presents a C++ implementation for sound source localization in real time. The time differences of arrival (TDOAs) between the microphones are calculated by a cross-correlation with phase-transform weighting, and a linear equation system is set up. This equation system is then solved by the least-square method. In a technical evaluation, we analyze the localization accuracy for several test cases and real-life scenarios.

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SoundSäule - Interaktiver Geräuschumgebungs-Simulator Siegbert Versümer, Sabrina Skoda, Jörg Becker-Schweitzer [Abstract] Zur Untersuchung der Wechselwirkungen einzelner Geräusche in komplexen akustischen Umgebungen wurde die SoundSäule im Rahmen eines studentischen Projektes im Institute of Sound and Vibration Engineering (ISAVE) entwickelt. Sie ermöglicht es Versuchspersonen an einem Terminal mit Touchdisplay eine binaurale Soundszene aus Einzelgeräuschen zu erstellen. Die Geräusche aus den Lebensbereichen Büro, Küche, Werkstatt und Natur sind statisch in Richtung und Entfernung in Bezug zum Hörer, sowie auf einer 30-sekündigen Zeitachse zu positionieren. Sie werden zudem binaural in Echtzeit gerendert und in einem von vier virtuellen akustischen Räumen eingebettet über Kopfhörer dargeboten. Die durch die Versuchspersonen erstellten Soundszenen können in einem zweiten Betriebsmodus durch andere Probanden per Fragebogen beurteilt werden. Hierdurch sollen Rückschlüsse auf die Wirkung einzelner Geräusche und deren Kombination auf das Gesamturteil ermöglicht werden. So lässt sich zum Beispiel untersuchen, welche Geräusche bevorzugt verwendet werden, wie sich rhythmische oder wiederholende Anordnungen von Geräuschen auswirken oder wie Art und Anzahl von Geräuschquellen einer Soundszene die empfundene Geräuschqualität beeinflussen. Um den Interaktion- und Immersionsgrad der Soundszenen zu steigern, ist in einer zweiten Projektphase geplant, dass die Probanden nicht nur die Umgebungen erstellen, hören und bewerten, sondern sich frei und gestaltend in der Soundszene bewegen können.

Organisation:

F. Zotter, Kunstuniversität Graz, Inst. f. Elektronische Musik u. Akustik S. Werner, TU Ilmenau, Institut für Medientechnik

14:00	Overview and Status of Binaural Rendering in Browsers Michael Weitnauer [Abstract] Mit der Einführung von HTML5 wurde es von einigen Jahren erstmals möglich, Audiodateien nativ im Internet-Browser zu steuern. Dies war eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung der sog. ”Web Audio API” des W3C, welche die notwendigen technischen Grundlagen bereitstellt um binaurales Rendern von Audiosignalen im Browser zu ermöglichen. Die Web Audio API ist mittlerweile in so gut wie allen Browsern implementiert, was völlig neue Möglichkeiten für die Verbreitung und den Konsum von räumlichen bzw. binauralen Inhalten über das Internet eröffnet. Diese Präsentation stellt die grundlegenden Funktionsweisen, Möglichkeiten und Einschränkungen der Web Audio API vor und liefert einen Überblick über aktuelle Frameworks und Anwendungen im binauralen Kontext. Des Weiteren wird ein Ausblick über die geplante Weiterentwicklung der Web Audio API präsentiert.
14:20	Entwicklung und Evaluation eines Motion-Tracked-Binaural-Mikrofonarrays für die Aufnahme und Wiedergabe von räumlichen Schallfeldern Felicitas Fiedler, David Ackermann, Fabian Brinkmann, Martin Schneider, Stefan Weinzierl [Abstract] Das Motion-Tracked Binaural (MTB) Verfahren ermöglicht die Aufnahme pseudo-binauraler Signale durch ein zirkulares Mikrofonarray, das in die Oberfläche einer Kugel integriert ist, deren Durchmesser den Maßen eines durchschnittlichen Kopfes entspricht. Durch den Einsatz von Head Tracking kann das Signal bei der Wiedergabe auf die aktuelle Kopforientierung des Hörers nachgeführt werden. Für den Übergang zwischen den Mikrofonsignalen bei Kopfdrehungen werden die Signale im tieffrequenten Bereich im Zeitbereich und im hochfrequenten Bereich spektral interpoliert. Das mit dem Array aufgenommene Mehrkanalsignal kann somit, auch in Echtzeit, für die Aufnahme realer Schallfelder in der dynamischen Binauralsynthese verwendet werden. Nach einer Voruntersuchung auf der Grundlage simulierter Impulsantworten wurde an der TU Berlin ein 16-kanaliges MTB-Array mit omnidirektionalen, diffusfeldentzerrten Elektret- Kondensatormikrofonkapseln gebaut. Die Qualität der damit produzierten, pseudo-binauralen Signale wurde im Hinblick auf ihre akustische Plausibilität sowie im Hinblick auf spezielle Attribute aus dem Spatial Audio Quality Inventory (SAQI) perzeptiv evaluiert.
14:40	The audible influence of different rotation speeds during continuous HRTF measurements Jan-Gerrit Richter, Janina Fels [Abstract] One factor for the quality of binaural synthesis is the head-related transfer function (HRTF). Several studies showed that individual HRTFs will lead to overall better performance than generic HRTFs from artificial heads. To make individual measurements feasible, fast measurement techniques have been developed which are often some kind of loudspeaker array. The time reduction is typically achieved by parallelization of measurement signals. One such fast system was developed at the Institute of Technical Acoustics, RWTH Aachen University and is used in this paper. When measuring HRTFs, the subject is usually rotated by some angle, stops and waits for the measurement signal to complete before moving to the next measurement angle. It was shown that with this approach comparable results to a traditional measurement could be achieved. Continuous rotation of subjects during measurements can be used to reduce overall measurement time even more. It has been shown that the measurement error caused by the continuous rotation is anti proportional to the speed with which the subject is rotated. The audibility of these additional measurement errors is studied in this paper. To this end, several different measurements, obtained with different speeds are compared in a ABX listening experiment to a reference measurement.
15:00	Head-Related-Transfer-Functions aus Fotos Piotr Majdak, Wolfgang Kreuzer, Robert Baumgartner [Abstract] Head-Related-Transfer-Functions (HRTFs) beschreiben die individuelle räumliche Filterung akustischer Signale durch den Körper des Hörers. Als Alternative zu aufwändigen akustischen Messungen können HRTFs numerisch berechnet werden, wenn die drei-dimensionalen (3D) Geometrien von Kopf und Ohren hinreichend bekannt sind. 3D Geometrien können unter Einhaltung gewisser Bedingungen auf Grundlage von zwei-dimensionalen (2D) Fotos berechnet werden. In diesem Vortrag wird die Verarbeitungskette von 2D Fotos über 3D Geometrien bis hin zu HRTFs vorgestellt. Es werden Details der Fotoerstellung, effizienter Berechnung, und psychoakustischer Evaluierung diskutiert.
16:40	Simple Reduction of Front-Back Confusion in Static Binaural Rendering Matthias Frank, Franz Zotter [Abstract] The confusion of front and back directions is a typical problem in static binaural rendering due to ambiguous interaural cues and thus solely monaural spectral differences. The ambiguities can be resolved by dynamic rendering that incorporates head movements. Moreover, spectral differences are more distinct when using individual head-related impulse responses (HRIRs). However, in many applications, binaural rendering is static and cannot use individual HRIRs. This contribution proposes a simple approach to reduce front-back confusion and investigates its effectiveness in a listening experiment, using static binaural rendering.
17:00	Untersuchungen zur Wahrnehmbarkeitsschwelle bei Änderung der Mittenfrequenz von Einbrüchen im Frequenzgang von Außenohrübertragungsfunktionen Hark Braren, Janina Fels [Abstract] In der individualisierten Binauraltechnik werden kopfbezogene Außenohrübertragungsfunktionen (eng. HRTFs) unter anderem mit statistischen Verfahren anhand von biometrischen Abmessungen geschätzt. Die kann dazu führen, dass sowohl die Tiefe als auch die Mittenfrequenz der charakteristischen Einbrüche (notches) im Vergleich zu einem real gemessenen Frequenzgang derselben Person nicht exakt getroffen werden. Bezüglich der Tiefe der Einbrüche konnte in vorherigen Studien bereits gezeigt werden, dass das Glätten des Frequenzgangs einer HRTF mit einem 1/5 Oktavfilter möglich ist, ohne die subjektive Wahrnehmung der akustischen Darbietung zu verändern. In der vorliegenden Studie wurde nun die Wahrnehmbarkeitsschwelle bezüglich der Mittenfrequenz von schmalbandigen Einbrüchen im Frequenzgang der HRTF genauer untersucht. Die Ergebnisse aus einem Hörexperiment mit einem 2-AFC Verfahren und adaptiven QUEST-Verfahren mit manipulierten HRTFs werden präsentiert und diskutiert.
17:20	Just noticeable notch smoothing of head-related transfer functions Michael Kohnen, Ramona Bomhardt, Janina Fels, Michael Vorländer [Abstract] Head-related transfer functions (HRTFs) are essential for binaural reproduction over headphones and modern 3-D audio systems such as Crosstalk-Cancellation (CTC). Distinct peaks and notches are a main factor of coloration in perceived sound when it comes to mismatched HRTFs, e.g. when using artificial head HRTFs. As a countermeasure, smoothing algorithms are used to reduce this effect. Strong smoothing however results in poor localization performance as crucial cues vanish. To find the best trade-off the just noticeable difference of smoothed HRTFs are determined direction-dependent in an expert listening test using individual HRTFs and headphone transfer function compensation.
17:40	Experiment on externalization in binaural directional-source auralization Bartlomiej Mroz, Franz Zotter, Florian Wendt, Markus Zaunschirm, Matthias Frank [Abstract] Our paper deals with important perceptual qualities in a head-tracked rendering system based on: a simulated source-and- receiver-directional room impulse response (SRDRIR), head-related impulse responses (HRIRs), and a source of artificial directivity; all represented in Ambisonics. The aim of this paper is to check on a paramount ingredient of successful headphone rendering. For this purpose, we explore the extent of a comprehensive set of influence factors on externalization: head tracking, individual HRIRs, room model (and room divergence effect), and individual headphone equalisation. The results obtained show that head tracking as well as individual HRIRs are crucial for faithful reproduction. Moreover, the room divergence effect and headphone equalisation prove to be considerable aspects in the overall auralisation process.
18:00	Binaural Rendering of Ambisonic Signals via Magnitude Least Squares Christian Schörkhuber, Markus Zaunschirm, Robert Höldrich [Abstract] Binaural rendering of Ambisonic signals is of great interest in the fields of virtual reality, immersive media, and virtual acoustics. Typically, the spatial order of head related transfer functions (HRTFs) is considerably higher than the order of the Ambisonic signals. However, rendering of binaural signals in the Ambisonics domain requires matching orders which are usually achieved by removing higher order components of the HRTF representation. This order reduction has a detrimental effect on the binaurally rendered signals, and perceptual evaluations indicate limited externalization, localization accuracy, and altered timbre. In this contribution HRTF preprocessing methods which allow for effective reduction of spatial complexity and near- transparent binaural rendering of Ambisonic signals are investigated.

Organisation:

S. Werner, TU Ilmenau, Institut für Medientechnik F. Zotter, Kunstuniversität Graz, Inst. f. Elektronische Musik u. Akustik

16:40	Comparison of Different Methods to Create an Interactive Augmented Auditory Reality Scenario using Sparse Binaural Room Impulse Response Measurements Stephan Werner, Annika Neidhardt, Florian Klein, Karlheinz Brandenburg [Abstract] Auditory illusion of a spatial acoustic environment can be created with the help of existing spatial audio systems. Psychoacoustically adequate ear signals can be created by using binaural synthesis approaches. The creation of a plausible auditory illusion is shown coherently in a wide range of research projects. But the occurrence of such a plausible auditory illusion depends on an adequate technical realization and on several context dependent quality parameters like congruence between synthesized scene and the listening environment. A room divergent scenario yields a clear decrease of perceived externalization. Room acoustic divergence can occur if synthesis methods of binaural room impulse response (BRIRs) are used. The contribution presents a binaural synthesis system, which adds a virtual sound source to the real room. The realization is based on BRIRs measured with a sparse distribution in that room. To provide a certain area of action for the listener, a dense grid of BRIRs is generated using energy- and time- based BRIRs synthesis approaches. The evaluation of the system includes the quality features overall impression, localization stability, and externalization under test condition with translation and head movement of the test person. For comparison purposes, a fully measured dataset was included in the test.
17:00	Low-frequency trick to improve externalization with non-individual HRIRs Franz Zotter, Matthias Frank [Abstract] For headphone rendering of sounds in virtual acoustic environments, we know that externalization as perfect auditory illusion benefits from individual HRIRs, dynamic rendering with head tracking, from avoiding the room divergence effect, and therefore also from rendering a natural acoustical room. And yet in many cases, it is impossible to implement all of these steps, but simple tricks prove to be useful. Low frequency content often impedes a successful illusion of external sounds, that is why one could just remove them by a high-pass filter. While this may be acceptable in applications supporting speech communication, it is inacceptable in audio application. In this contribution we propose to keep, but decorrelate low frequencies to improve externalization, and we compare the result to the high-pass and studio-auralization reference cases in a listening experiment.
17:20	Investigating continuous adaptation of binaural reproduction to changing listening position Annika Neidhardt, Kai-Peter Jurgeit, Afrooz Nasrollahnejad, Johannes Nowak [Abstract] For virtual and augmented reality using binaural technology it is of interest to reproduce sound scenes based on measurements of real rooms. Furthermore, it has become state of the art to explore a provided scene by walking around. Several methods for interpolation of or extrapolation from measured impulse responses have been proposed in the past to provide a convincing continuous binaural reproduction for position changes. However, there is still a lack of experience regarding the practicability and the perceived quality of the various approaches. Only in rare cases a psychoacoustic evaluation considering interactive listener translation was conducted. In the presented study, a reproduction area of about 1mx3m was created from binaural room impulse response (BRIR) measurements from one loudspeaker to a dummy head at three positions with a distance of 1m in two different rooms. A continuous adaptation of relative source angle, level and direct-to- reverberant energy ratio was applied to achieve a seamless auralization. A listening experiment was conducted to evaluate the continuity of level and timbre as well as sound source stability and plausibility of the resulting virtual auditory scenes. In case of pop music the results were satisfying. The reproduction of noise revealed weaknesses.
17:40	Improved localization in the median plane with cue-preserving headphones Hannes Pomberger, Alois Sontacchi, Matthias Frank, Thomas Gmeiner, Michele Lucchi [Abstract] Headphone based binaural reproduction of sound sources from directions in the median plane are rarely perceived from the intended direction, as in this case there are no interaural time or level differences. In a real-world scenario, the only perceivable cue is the individual spectral coloration of the source signal, which is mainly caused by the listeners pinna. Typically, the usage of individual head-related transfer functions (HRTFs) improves the conformance of perceived and intended sound source direction. However, the individualization of binaural audio reproduction requires time-consuming measurements of the individual HRTFs for each user. This study examines the localization improvement by activating individual directional cues with tiny loudspeakers in the closest sagittal plane in front and above the ear added to a conventional headphone. In an informal listening test this specific hardware setup has been examined by nine (male) experienced listeners. Since our concept tries to profit from both conventional dynamic loudspeakers (basically low frequencies) and MEMS loudspeakers to activate individual directional cues related to Blauert’s directional bands the optimal operation range of the MEMS loudspeakers has been set to the frequency range from 1.6 to 10 kHz.
18:00	Evaluierung einer virtuellen akustischen Umgebung für Hörgeräte Florian Klein, Stephan Werner, Martin Rekitt [Abstract] Ziel dieses Beitrags ist die Evaluierung einer virtuellen akustischen Umgebung für Hörgeräte unter Verwendung der Binauralsynthese. Forschungshörgeräte wurden sowohl für die Messung von HATFs (”hearing aid transfer functions”) als auch für die Wiedergabe der binaural gerenderten Signale verwendet. Das System wurde mit einer Binauralsynthese basierend auf Kunstkopfaufnahmen mit Kopfhörerwiedergabe verglichen. Dazu wurden perzeptiven Tests zur Lokalisation und Wahrnehmung von Externalität und Distanz durchgeführt. Das gewählte Hörtestdesign erlaubt aufnahmeseitig einen Vergleich von Kunstkopf BRIRs (”binaural room impulse respones”) mit Hörgeräte HATFs sowie wiedergabeseitig einen Vergleich zwischen Kopfhörer und Hörgerät. Die Ergebnisse zeigen nur einen geringen Einfluss der Aufnahmemethode auf die Wahrnehmung von Externalität und Distanz aber erwartungsgemäß einen starken Einfluss auf die Lokalisationsfähigkeit. Die verschiedenen Wiedergabemethoden hatten ebenfalls keinen signifikanten Einfluss auf die getesteten Parameter. Insgesamt zeigt dieser Beitrag die Funktionsfähigkeit der getesteten virtuellen akustischen Umgebung für Hörgeräte. Perspektivisch kann diese Technik zur Emulation und zum Test von Hörgerätealgorithmen genutzt werden. Darüber hinaus bietet die Technologie die Möglichkeit eine Trainingsumgebung für Hörgerätenutzer zu schaffen.

Organisation:

C. Grosse, TU München B. Seeber, TU München, Audio-Signalverarbeitung

14:40	Luftschallbasierte Rissdetektion von Metallteilen Judith Liebetrau, Sascha Grollmisch, Johannes Nowak [Abstract] In diesem Paper wird die aktuelle Forschungsarbeit zur luftschallbasierten Detektion von Rissen in kleinen Metallbauteilen vorgestellt. Unter der Annahme, dass ein Riss das Vibrationsverhalten des Bauteils beeinflusst, und damit auch seine Klangeigenschaften, wird ein Experiment durchgeführt, bei dem das Aufprallgeräusch von kleinen Metallbauteilen auf eine Klangplatte untersucht wird. Dabei fallen die Metallbauteile unter kontrollierten Bedingungen auf eine Klangplatte. Das Aufprallgeräusch wird aufgezeichnet und mittels maschinellen Lernverfahren bewertet. Der Zustand des Metallbauteils wird anhand dieses Geräusches automatisch erkannt und dieses entsprechend als ”in Ordnung” bzw. ”nicht in Ordnung” klassifiziert. Bei dem Experiment wird der Einfluss von unterschiedlichen Mikrofonanordungen und Materialeigenschaften der Klangplatte auf die Klassifikationsgenauigkeit untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass mit dem hier vorgestellten Ansatz Risse in kleinen Bauteilen erkannt werden können. Die Genauigkeit hängt dabei jedoch stark von der Mikrofonanordung zur Aufnahme des Aufprallgeräusches, als auch vom gewählten Material der Klangplatte ab.
15:00	Optical Microphone as Laser-Ultrasound Detector Wolfgang Rohringer, Thomas Heine, Ryan Sommerhuber, Nico Lehmann, Balthasar Fischer [Abstract] Bislang kommen für die kontaktfreie Ultraschall-Prüfung vorwiegend zwei unterschiedliche Ansätze zum Einsatz: Einerseits werden Luft-gekoppelte piezoelektrische Wandler paarweise für die Durchschallungsprüfung verwendet. Andererseits spielt Laser- Ultraschall (LUS) eine immer größere Rolle, dabei werden Ultraschalltransienten durch optische Absorption eines Laserpulses direkt im Prüfling erzeugt. Die Signaledetektion erfolgt zumeist laser-vibrometrisch anhand der resultierenden Oberflächenvibrationen. Im Rahmen dieses Vortrags präsentieren wir ein neuartiges LUSPrüfsystem, welches die Anregung mittels Laser-Absorption mit der Detektion durch ein breitbandiges optisches Mikrofon kombiniert. Das Mikrofon basiert auf einem Faser-gekoppelten, starren Fabry-Pérot Interferometer, das Messprinzip stützt sich auf die Detektion von druckinduzierten Änderungen des optischen Brechungsindex in der Luft unter Verzicht auf mechanisch bewegliche Teile. Dies ermöglicht eine breitbandige Detektion kurzer Ultraschallpulse, wie sie durch Laser-Anregung erzeugt werden. Das System kombiniert die Vorteile Luft-gekoppelter Detektion, etwa die einfache Handhabbarkeit oder die Unempfindlichkeit gegenüber den Oberflächeneigenschaften der Probe, mit jenen des Laser-Ultraschalls, beispielsweise große Signalamplituden und hohe zeitliche Auflösung durch die breitbandige Anregung direkt im Probenmaterial. Der kleine Footprint des optischen Mikrofons erlaubt die Implementierung kompakter, rein optischer Prüfköpfe zur Untersuchung komplex geformter Bauteile. Benchmark-Messungen sowie Tests an industriell relevanten Proben, mit Fokus auf Faserverbund-Werkstoffe sowie akustische Oberflächenwellen in Metallen, demonstrieren die Anwendungstauglichkeit des Systems im Vergleich mit herkömmlichen Prüfsystemen.
15:20	Luftgekoppelte Ultraschallprüfung von Faserverbundwerkstoffen mit einem neuartigen optischen Mikrofon Jan-Carl Grager, Jakob Gamper, Balthasar Fischer, Rainer Stößel, Wolfgang Rohringer, Christian Grosse [Abstract] Bei konventionellen Ultraschallprüfverfahren zur zerstörungsfreien Prüfung werden flüssige Koppelmittel verwendet, um ausreichend Schallenergie zwischen Ultraschallwandler und Prüfgegenstand übertragen zu können. Im Gegensatz dazu dient bei der Luftultraschallprüfung die Umgebungsluft als Koppelmittel, wodurch sich eine kontaktfreie Inspektion bei konstanten Ankoppelbedingungen realisieren lässt. Um der großen akustischen Fehlanpassung zwischen Gasen und Festkörpern in der Prüfkonfiguration entgegenzuwirken, ist die Weiterentwicklung der luftgekoppelten Ultraschallprüftechnik noch immer stark von der Verbesserung der Ultraschallwandler-Technologie bestimmt. Voruntersuchungen unserer Arbeitsgruppe zeigten den erstmaligen erfolgreichen Einsatz eines neuartigen optischen Mikrofons für Luftultraschallmessungen. Dessen Funktionsprinzip, basierend auf einem Fabry-Pérot-Etalon, ermöglicht eine direkte Messung des Schalldrucks ohne bewegliche Komponenten, wie Membrane oder Piezokeramiken. Dadurch kann ein Grenzflächenübergang des Schalls (von Luft in den Prüfkopf) im Messaufbau vermieden werden. Im Rahmen der hier vorgestellten Untersuchungen werden kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) und CFK-Sandwichstrukturen mit künstlich eingebrachten Fehlstellen untersucht. Die Luftultraschallmessungen beschränken sich dabei auf das Durchschallungsverfahren mit resonanten, piezokeramischen Sendeprüfköpfen. Die aufgezeichneten Ultraschall-C-Bilder werden anhand zweier Gütekriterien - laterale Auflösung und Empfindlichkeit - bewertet. Ein Vergleich der mit dem optischen Mikrofon und der Empfangsprüfköpfe erstellten C-Bilder zeigt, dass mit dem neuartigen Sensor eine deutlich verbesserte laterale Auflösung erzielt werden kann. Das optische Mikrofon kann sowohl den empfängerseitigen Vorverstärker als auch den Empfangsprüfkopf erfolgreich ersetzen.
15:40	Untersuchung und Vergleich verschiedener berührender und berührungsloser Methoden zur Schwingungsanregung bei der akustischen Resonanzanalyse Marius Gipperich, Matthias Heinrich, Ute Rabe, Thomas Westphalen, Sebastian Nyga [Abstract] Für die akustische Resonanzanalyse wird in der Praxis meist auf eine Impulsanregung durch einen Hammerschlag zurückgegriffen. Diese Methode ist einerseits nur eingeschränkt zerstörungsfrei, da plastische Verformungen je nach Hammer- und Bauteilmaterial schon bei geringen Impactgeschwindigkeiten auftreten, und andererseits nur bedingt reproduzierbar, was durch natürliche Schwankungen hinsichtlich der eingeleiteten Kraft, des Auftreffpunktes und der Anregungsrichtung bedingt ist. Auch eine gezielte Anregung eines relevanten Frequenzbereichs ist nicht ohne Weiteres möglich. In dieser Arbeit wurden deshalb zunächst unter möglichst konstanten Versuchsbedingungen Impacts mit verschieden großen Kugeln aus Stahl, Siliziumnitrid und Polypropylen auf einer Aluminium-Pleuelstange realisiert, wodurch verschiedene Kontaktdauern und Energieeinträge in das Bauteil eingestellt wurden. Es erfolgte eine Auswertung der jeweils angeregten Eigenmoden und spektralen Amplituden. Im Anschluss wurde die Schwingungsanregung mit Laser- und Druckluftimpulsen hinsichtlich ihrer Anregungseigenschaften für Aluminiumwerkstoffe untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass mit Laserstrahlung und mit Druckluft sowohl eine kontinuierliche Anregung - bei geeigneter Repetitionsrate der Pulse - als auch eine Anregung durch Einzelpulse mit entsprechender Pulslänge möglich ist. Die Druckluftanregung ist zudem vollständig zerstörungsfrei und mit vergleichsweise geringem technischem und finanziellem Aufwand umsetzbar. Die Ergebnisse zeigen, dass die beiden berührungslosen Methoden prinzipiell realistische Alternativen zur Hammeranregung darstellen und nach einer Übertragung auf Industriemaßstab der akustischen Resonanzanalyse neue Anwendungsfelder eröffnen können.
16:40	Lokale Akustische Resonanz-Spektroskopie (LARS): Eine Eskalationstechnik für die schnelle zerstörungsfreie Prüfung Christian Grosse, Philipp Jatzlau, Robin Groschup [Abstract] Die Lokale Akustische Resonanz-Spektroskopie ist eine zerstörungsfreie Prüftechnik, die sich für den schnellen Prüfeinsatz zur Fehlstellendetektion eignet. Angewendet im akustischen Frequenzspektrum ist sie eng verwandt mit der Klopfprüfung, jedoch sind auch Analysen im Ultraschallbereich zulässig. In den letzten Jahren haben sich einige Anwendungen im Maschinenwesen etabliert, bei denen die Eignung von LARS nachgewiesen wurde. Dazu zählen die Inspektion von Rotorblättern u.a. aus Glasfaserverstärkten-Kunststoffen ebenso wie die Defektdetektion in Carbonfaserverstärkten-Kunststoffbauteilen der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Zudem gibt es Parallelen zur Impakt-Echo-Technik, die im Bauwesen beispielsweise zur Analyse von Verbundstörungen in Fahrbahndecken oder zur Dickenbestimmung von Betonbauteilen angewendet wird. In allen Fällen eignet sich LARS aufgrund der guten Automatisierungsfähigkeit für schnelle (preiswerte) Messungen. Potentielle Schädigungsstellen können dann im Rahmen einer Eskalationsprüfung mit aufwändigeren zerstörungsfreien oder zerstörenden Prüftechniken näher untersucht werden. Der Vortrag gibt einen Überblick über die verschiedenen Anwendungen und die jeweils verwendeten Mess- und Analysetechniken. Von großer Bedeutung ist dabei die Anregungstechnik sowie die Empfangssensorik. Das Antwortsignal wird typischerweise durch ein oder mehrere Messmikrofone (kapazitive oder MEMS-Mikrofone) aufgezeichnet. Besonders hilfreich ist die numerische Simulation der Impulsantwort im Bauteil, weil dies hilft, die Konfiguration auf Geber- und Empfangsseite zu optimieren und frühzeitig Störeinflüsse zu identifizieren.
17:00	Der moderne Klopftest der zerstörungsfreien Materialprüfung von Rotorblättern von Windkraftanlagen Gaetano Andreisek, Bernhard Seeber [Abstract] Als Teil von wiederkehrenden Prüfungen von Windkraftanlagen werden Rotorblätter von erfahrenen Prüfern auf sichtbare Fehlstellen begutachtet und bei Bedarf mit einem Hammer abgeklopft um verborgene Fehlstellen im Material zu lokalisieren. Aufgrund der schweren Zugänglichkeit der vielen installierten Blätter sind Geräteschlankheit und Zeiteffizienz gefordert, weshalb moderne zerstörungsfreie Prüfmethoden, wie die tieffrequente Phased-Array Ultraschallprüfung, nur schwer Einzug in gängige Prüfabläufe finden. Der Klopftest, der jedoch eine effiziente und schnelle Rotorblattprüfung ermöglicht, wird häufig als nicht mehr zeitgemäß eingestuft, was der Subjektivität und der ungeklärten Detektionsfähigkeit geschuldet ist. Dieser Beitrag erörtert die Detektionsfähigkeit des Klopftests hinsichtlich Defektgröße und -tiefe, wobei der Fokus auf Lufteinschlüsse und Delaminationen in Rotorblattholmen aus Glasfaserverbundwerkstoff liegt. Fehlstellen konnten mit Hilfe von ausgewählten akustischen Merkmalen in Tiefen bis zu 25 mm zuverlässig detektiert werden, wobei sich die Fehlstellen ebenfalls nach der Schwere des Defekts klassifizieren ließen. Darüber hinaus erweist sich der Klopftest als robust gegenüber sich ändernden strukturellen Randbedingungen (z.B. Materialstärke oder Lagerungsbedingungen). Die Ergebnisse unterstreichen, dass der Klopftest Defekte anhand von objektiven Kriterien lokalisieren und quantifizieren kann, was neue Möglichkeiten wie eine automatisierte, robotergestützte Untersuchung eröffnet.
17:20	Anwendungen der lokalen akustischen Resonanzspektroskopie (LARS) an Rotorblättern von Windenergieanlagen Anne Jüngert, Christian Grosse [Abstract] Die lokale akustische Resonanzspektroskopie (LARS) ist eine Weiterentwicklung der Klopfprüfungen, die üblicherweise an faserverstärkten Kunststoffen zur Detektion von Delaminationen und Hohlstellen verwendet wird. Bei einer einfachen Klopfprüfung wird die zu untersuchende Oberfläche mit einem harten Gegenstand, z.b. einer Münze (coin-tapping test), abgeklopft. Die Anwesenheit oberflächennaher Defekte verändert das Schwingverhalten und somit die erzeugte Klangantwort des Materials. LARS verwendet zur Klanganregung entweder instrumentierte Impulshammer oder einen automatisierten Impact. Im Fall des instrumentierten Hammers, kann die Hammeranregung zur Bewertung des Bauteils zusätzliche Informationen liefern. Die Klangsignale werden mit einem Mikrofon aufgezeichnet und im Frequenzbereich ausgewertet. LARS lässt sich an verschiedenen Materialien anwenden, und funktioniert sehr gut an faserverstärkten Kunststoffen. Rotorblätter von Windenergieanlagen bestehen zu großen Teilen aus glasfaserverstärkten Kunststoffen. Zur Detektion von Lufteinschlüssen, Hohlstellen und Delaminationen kommen Klopfprüfungen in der Praxis regelmäßig zum Einsatz. Die Anwendung von LARS am Rotorblatt bietet sich also ebenfalls an. Die Ergebnisse von Messungen an Teilstücken und an Bereichen ganzer Rotorblätter werden hier demonstriert und bewertet.
17:40	Investigation and Testing of Fiber Bragg Grating Sensors for Ultrasonic Applications Datong Wu, Gabriele Marchi, Janez Rus, Barbara Hopf, Peter Drexler, Johannes Roths [Abstract] Untersuchung und Anwendung von Faser-Bragg-Gitter-Sensoren für hochfrequente Schallwellendetektion Auf optischen Fasern beruhende Sensoren finden bereits viele technische Anwendungen, was auf ihre hohe Empfindlichkeit, ihren kompakten Sensoraufbau und ihre Robustheit zurückzuführen ist. Für Ultraschall-Anwendungen weisen optische Faser-Bragg-Gitter-Sensoren weitere Vorteile auf. Die größere Bandbreite im Vergleich zu Piezosensoren spielt dabei eine wichtige Rolle, insbesondere bei der nichtlinearen Akustik im Bereich der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung mittels Ultraschall, z. B. zur Detektion nichtlinearer Lamb-Wellen unterschiedlicher Moden. Untersuchungen mit FBG- Sensoren für Ultraschall-Anwendungen wurden insbesondere im Hochfrequenzbereich (> 4 MHz) durchgeführt, wobei die Empfindlichkeit des FBG-Sensors in Abhängigkeit der Bragg-Gitter-Länge, sowie die Richtcharakteristik die Hauptmerkmale waren. Um die Empfindlichkeit und die Bandbreite des Sensors deutlich zu erhöhen, wurden pi-shifted-FBG-Sensoren mit verbesserten spektrale Kanteneigenschaften für höhere Sensorempfindlichkeit gefertigt und für die Anwendung untersucht. Die experimentellen Untersuchungen wurden mit den Simulationsergebnissen vergleichend analysiert. Das Untersuchungsergebnis zeigt das vielversprechende Potential der pi-shifted-FBG-Sensoren hinsichtlich der Sensorempfindlichkeit und der Ortsauflösung für hochfrequente Ultraschall- Anwendungen.

Sitzungsleitung:

E. Sarradj, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik S. Langer, TU Braunschweig, Institut für Konstruktionstechnik H. Waubke, Österr. Akademie d. Wissenschaften, Inst. f. Schallforschung C. Kasess, Österr. Akademie d. Wissenschaften, Inst. f. Schallforschung

11:20	Uncertainty Quantification of Numerical Transmission Loss Calculations of an Aircraft Fuselage Section Shreyas Mysore Guruprasad, Christopher Blech, Ulrich Römer, Hermann G. Matthies, Sabine Langer [Abstract] The prediction of aircraft cabin noise is important in preliminary design stages as potential acoustic problems can be detected in these stages to consider damping measures as early as possible. In these early design stages a final design is not yet given and design parameters are uncertain. Especially for the cabin noise assessment concerning new technologies, the predicted behavior is crucially sensitive to the chosen deterministic design parameters. Hence, the combination of an uncertainty quantification with a deterministic acoustic model is a promising approach. In this contribution, a finite element model of an aircraft fuselage section is used to predict the transmission loss. The finite element model is treated as black box with certain input parameters on the basis of which a statistical analysis and a global sensitivity analysis is conducted. A non-intrusive surrogate modeling technique is applied in frequency domain to reduce the computational costs significantly. The results show a reliable fit of the transmission loss curve by the polynomial surrogate model. However, a limit of the polynomial surrogate model is indicated by a convergence study (polynomial order and numbers of samples) due to the occurrence of problems in the strongly non-monotonic resonances.
11:22	Verwendung des auf Raytracing basierenden Lösers BEAM zur Auswertung von Übertragungsfunktionen im Zeitbereich Ralf Burgschweiger, Ingo Schäfer, Martin Ochmann [Abstract] Im Rahmen des Forschungsprojekts ”Computational Acoustics” wurde in den letzten Jahren der auf Raytracing basierende Löser BEAM zur Ermittlung des rückgestreuten Schalldrucks im Fernfeld entwickelt. Dieser kann die Streuung an komplexen Strukturen, die aus Fluiden und/oder elastischen Materialien (in Form dünner Schichten) zusammengesetzt sind, berechnen. Aufgrund seiner hohen Rechengeschwindigkeit eignet er sich daher gut für Sweeps über einen vorgegebenen Frequenzbereich. Der Beitrag stellt eine Erweiterung des zugehörigen Postprozessors vor, welche eine so berechnete Übertragungsfunktion mittels der FFT in eine zeitliche bzw. räumliche Impulsantwort umwandeln und grafisch, auch in 3D, darstellen kann. Diese Darstellung ermöglicht dem Anwender eine visuelle Zuordnung der Signale zum äußeren und ggf. inneren Aufbau der betrachteten Objekte. An Strukturen mit unterschiedlichen Formen und Materialkombinationen werden erste Resultate für das rückgestreute Schallfeld vorgestellt, analysiert und, soweit verfügbar, mit Ergebnissen vergleichbarer BEM- und FEM-Berechnungen verglichen.
11:24	FMM-modelling of acoustic scattering with geometrical uncertainty Péter Fiala, Péter Rucz [Abstract] Predicting the sound field scattered by objects with uncertain geometry plays an important role in source localisation, shape optimisation or modelling reflections from rough surfaces. Boundary integral equation methods are an adequate choice for the simulation of scattering into free field, as they inherently model the radiation condition. In the high frequency regime, fast multipole methods are usually applied to the fast evaluation of boundary integrals. For the case of scatteres with random geometry, the nonlinear dependency of the boundary integrals on the scatterer’s geometry poses a tough modelling challenge. However, assuming small variations of the geometry, low order perturbations of the scattered field and their statistics can be computed by solving boundary integral equations on the mean boundary. This paper investigates the application of the fast multipole method (FMM) for the simulation of acoustic scattering from 2D objects with geometrical uncertainty. The uncertain geometry is characterised by its two point autocorrelation function, and is decomposed into a polynomial chaos (PC) expansion. The low order dependency of the scattered field on the PC coefficients is computed by solving similar deterministic boundary value problems. The advantages of applying the FMM for the deterministic problems are highlighted by numerical examples.
11:26	Vergleich der h- und p-Version der FEM zur Prognose des Körperschalls in Massivholzkonstruktionen Alexander Paolini, Christoph Winter, Gerhard Müller, Stefan Kollmannsberger, Ernst Rank [Abstract] Bei der Planung eines Massivholzgebäudes sollte der Schallschutz sorgfältig berücksichtigt werden. Für die Bestimmung des Körperschalls in Massivholzkonstruktionen ist beispielsweise die Energieflussanalyse geeignet, die auf der Finite-Elemente-Methode (FEM) basiert. Der Berechnungsaufwand kann jedoch insbesondere im hohen Frequenzbereich groß sein, weil eine feine Diskretisierung zur Berücksichtigung geringer Wellenlängen erforderlich ist. Im vorliegenden Beitrag wird deshalb der Einfluss verschiedener Diskretisierungsansätze auf den Aufwand von Körperschallprognosen im bauakustisch relevanten Bereich bis etwa 3000 Hz anhand eines repräsentativen Decken-Wandanschlusses untersucht. Dabei werden zwei unterschiedliche Strategien zur Erhöhung der Genauigkeit der Lösung angewendet: h-Verfeinerung und p-Verfeinerung. Im Fall der h-Verfeinerung wird das Finite-Elemente-Netz verfeinert, ohne den Polynomgrad der Ansatzfunktionen zu erhöhen. Im Fall der p-Verfeinerung wird der Polynomgrad erhöht, während das Netz grob bleibt. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen, dass die Recheneffizienz im betrachteten Frequenzbereich durch die Verwendung von Ansatzfunktionen hoher Ordnung deutlich gesteigert werden kann.
11:28	Effect of Flight Schedule and Fleet Mix on the Ground Noise around Airports based on a Multi-Level, Multi-Fidelity Approach Ehsan Kian Far, Tatjana Wolters, Christoph Zellmann, Sabine Langer [Abstract] One of the central objectives within the strategic paper Flightpath 2050 is to reduce the aircraft ground noise. A recently published approach [1] introduces a three-level system in order to assess and predict the effect of low-noise vehicles along their individual flight onto the overall ground noise around an airport. Three aircraft types, the reference aircraft (V-R), the modified reference aircraft (retrofit) and the modified low noise configuration (gamechanger) have been transferred into the airport scenario. The initial assessment was limited to a fixed airport scenario, as described in Ref. [1]. Each scenario includes multiple aircraft, the runway system, individual flight paths and flight routes over ground (departure and approach). A given Swiss Aircraft Noise Calculation Test Environment (SANC-TE) is used and the aircraft type A320 is substituted by V-R and low-noise aircraft concepts ”retrofit” and ”gamechanger”. This contribution will now apply modifications to the basic scenario, i.e., adapting the number of flights, the ground routing, and the flight procedures. Multiple scenarios are defined and assessed in detail. The total sound exposure level in different scenarios of the three aircraft types will be given and compared. [1] Aircraft Noise Assessment-From Single Components to Large Scenarios, Energies, 11(2), 2018.

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E. Sarradj, TU Berlin, Fachgebiet Technische Akustik S. Langer, TU Braunschweig, Institut für Konstruktionstechnik

8:40	Numerische Simulation des Strömungsgeräusches eines wandbündigen Zylinders Erik Wilhelm Schneehagen, Ennes Sarradj, Thomas Geyer [Abstract] In vielen modernen technischen Anwendungen ist Strömungslärm eine entscheidende Komponente des Gesamtgeräusches. Die Vorhersage des Strömungsgeräusches ist durch die Komplexität des Strömungsfelds selbst bei simplen Geometrien meist schwierig. Ein möglicher Ansatz für die Berechnung ist die numerische Simulation. Die großen Unterschiede der räumlichen Skalen von Akustik- und Strömungsvariablen machen jedoch eine direkte Simulation mit derzeitigen Rechnerleistungen zu teuer. Eine Lösung bietet die getrennte Berechnung des turbulenten Strömungsfelds und der Akustik. In diesem Vortrag wird die beispielhafte Umsetzung eines solchen hybriden Ansatzes für die Umströmung eines wandgebundenen Zylinders mit der OpenFOAM-Software vorgestellt. Der Ansatz besteht aus der Kombination einer Grobstruktursimulation (LES) des Strömungsfeldes mit der akustischen Analogie von Ffowcs-Williams-Hawkings (FW-H). Die zeitlich veränderlichen Druckschwankungen auf der Wand- und Zylinderoberfläche werden als akustische Quellterme für die FW-H-Gleichung verwendet und die Wirkung im Fernfeld berechnet. Die Ergebnisse werden für verschiedene Strömungsgeschwindigkeiten im inkompressiblen Bereich gezeigt. Die Qualität der Simulationsergebnisse wird anhand von experimentellen Messdaten der Konfiguration aus einem aeroakustischen Windkanal bewertet.
9:00	Superposition frequenzunabhängiger Moden im akustischen Außenraum Lennart Moheit, Steffen Marburg [Abstract] Die abgestrahlte Schallleistung von Schallquellen muss unter Freifeldbedingungen ermittelt werden, um Reflexionen an umliegenden Wänden zu verhindern. Dies gilt auch für die numerische Simulation der Schallabstrahlung. Unterschiedliche numerische Verfahren wie die Randelementmethode (BEM) oder Perfectly Matched Layers (PML) erfüllen die nicht reflektierende Sommerfeld’sche Abstrahlbedingung. Die harmonische Analyse erfordert jedoch eine Inversion von frequenzabhängigen Matrizen für jede einzelne interessierende Frequenz. Die Autoren verwenden das Konzept der normal modes für Schallquellen in unberandeten Rechengebieten durch Anwendung der Astley-Leis-Methode der infiniten Elemente. Die Systemmatrizen hängen nicht von der Frequenz ab, und entsprechend auch nicht die normal modes, die als Eigenwerte und Eigenvektoren eines einzelnen linearisierten quadratischen Eigenwertproblems gefunden werden können. Der Rechenaufwand kann verringert werden, wenn die modale Basis reduziert wird. Eine reduzierte Anzahl von normal modes wird überlagert und der abgestrahlte Schalldruck und die Leistung können mit ausreichender Genauigkeit vorhergesagt werden. Die Untersuchungen in dieser Arbeit zielen darauf ab, a priori Kriterien für die Unterscheidung relevanter und vernachlässigbarer normal modes zu entwickeln. Da nur ein einziges Eigenwertproblem gelöst werden muss und aufgrund der Tatsache, dass die Moden nicht von der Anregung abhängen, kann der Rechenaufwand im Vergleich zur harmonischen Analyse signifikant reduziert werden.
9:20	Efficient Simulation of Acoustic Measures using Krylov Subspaces and System Simulation Maximilian Zinner, Fabian Duddeck [Abstract] In der Antriebsstrangentwicklung wird häufig die Systemsimulation eingesetzt, um in frühen Produktphasen schnell und effizient Gesamtkonzepte bewerten zu können. Neben der multiphysikalischen Abbildung im Zeitbereich kann auch das mechanische Schwingungsverhalten abgebildet werden. Die hohe Effizienz der Systemsimulation basiert dabei auf der Abstraktion des Systems, welche zu einer geringen Anzahl an Freiheitsgraden führt. Dabei lässt genau dieser hohe Grad an Abstraktion üblicherweise keine Aussagen zu räumlich aufgelösten, lokalen Effekten wie z.B. das akustische Verhalten zu. Es wird ein neues Vorgehen mittels des Krylov-Unterraumverfahrens vorgestellt um FE-Modelle unter Beibehaltung der schnellen Rechenzeiten in die Systemsimulation einzubinden und somit detaillierte Aussagen über das Schwingungsverhalten des Systems zu erhalten. Hierzu wird eine Methode zur Bestimmung der optimalen Reduktionsparameter eingeführt, um auf kleinstmögliche Systeme bei gleichzeitig hoher Prognosegüte zu kommen. Zudem werden Schwingungen in der Struktur automatisch mitsimuliert. Somit ist es möglich, akustische Vergleichsgrößen wie etwa die Schwingung auf der Oberfläche einer Komponente über einen gesamten Fahrzyklus effizient bestimmen zu können, was mit den aktuell gängigen numerischen Verfahren zu einem nicht tragbaren Aufwand an Ressourcen und Rechenzeit führt. Am Beispiel des Getriebes eines Elektrofahrzeuges werden die Ergebnisse bezüglich Reduktionsdauer, Prognosegüte und Rechenzeit vorgestellt und mit den Ergebnissen der FE-Simulation sowie der gängigen Craig-Bampton Methode verglichen.
9:40	Iterative Lösungsverfahren für die Randelementemethode am Beispiel der akustischen Helmholtzgleichung Christopher Jelich, Steffen Marburg [Abstract] Lineare zeit-harmonische akustische Problemstellungen lassen sich effizient mit der Randelementemethode (BEM) lösen. Für Außenraumprobleme erweist sich die BEM als besonders vorteilhaft gegenüber der Finiten Elemente Methode, da lediglich der Rand des Gebiets modelliert werden muss. Allerdings ergibt sich infolge der räumlichen Diskretisierung der Integralgleichungen eine vollbesetzte Systemmatrix, wodurch direkte Lösungsalgorithmen eine kubische Komplexität bezüglich der Anzahl an Freiheitsgraden besitzen. Die Entwicklung der letzten Jahrzehnte hat viele leistungsstarke Methoden hervorgebracht, welche eine quasi-lineare oder sogar lineare Aufwandsabhängigkeit bieten. Hierbei sind vor allem die Fast Multipole Methode, die hierarchischen Matrizen und die so genannten H2-Matrizen zu erwähnen. In Kombination mit iterativen Lösungsverfahren erlauben diese Methoden die effiziente Lösung heutiger Ingenieursprobleme in der Akustik auf herkömmlichen Desktop-PCs. In diesem Beitrag wird ein Teil der neueren Fortschritte im Bereich der iterativen Lösungsverfahren und Vorkonditionierern vorgestellt und den gängigen Verfahren gegenübergestellt. Für diesen Vergleich werden die Benchmark-Fälle der European Acoustics Association und der Open-Source Galerkin BEM-Code BEM++ verwendet.
10:20	Schallabstrahlung eines Hochtonlautsprechers in einer Schallwand mittels der komplexen Ersatzstrahlermethode (CESM) Rafael Piscoya, Martin Ochmann [Abstract] Die Ersatzstrahlermethode (ESM) ist ein Verfahren, das eine Alternative zur Boundary-Elemente-Methode (BEM) für die Lösung von äußeren Problemen darstellt. Die ESM weist Vorteile gegenüber der BEM auf: a) Beispielsweise ist die Anzahl der Ersatzstrahler im allgemeinen sehr viel niedriger als die Anzahl der Oberflächenelemente, und damit erhält man eine kleinere Systemmatrix; b) eine Vernetzung der Oberfläche des schwingenden Körpers aus finiten Elementen ist nicht unbedingt nötig. Die Methode hat aber auch Nachteile: a) die optimalen Positionen der Ersatzstrahler sind a priori nicht bekannt; b) die Matrix ist im Allgemeinen schlecht konditioniert. Infolgedessen sind oft Regularisierungstechniken erforderlich. Eine Erweiterung der ESM, die wir ”komplexe ESM” (CESM) genannt haben, schließt Multipole mit komplexen Quellpositionen ein, da diese fokussiert abstrahlen. In der vorliegenden Arbeit wird die CESM angewandt, um die Schallabstrahlung eines Hochtonlautsprechers in einer Schallwand zu bestimmen. Zur Auswertung der Genauigkeit der Simulation wurde eine Berechnung mit dem FEM-Programm Comsol durchgeführt. Die CESM erreicht eine gute Übereinstimmung mit Comsol, wobei es ausreichend ist, mit einer kleinen Anzahl von reellen und komplexen Monopolen zu arbeiten.
10:40	Untersuchungen zur Dämpfung durch Schallabstrahlung durch gekoppelte Akustik-Struktur-Simulationen. Suhaib Koji Baydoun, Steffen Marburg [Abstract] Dämpfung durch Schallabstrahlung beschreibt die Dissipation kinetischer Energie vibrierender Strukturen ins akustische Fernfeld. Vor allem bei Leichtbauanwendungen trägt die Schallabstrahlung wesentlich zur Gesamtdämpfung der Struktur bei. Der mathematische Zugang zu Dämpfung durch Schallabstrahlung umfasst gekoppelte, akustische und strukturdynamische Gleichungen und erlaubt im Allgemeinen keine analytische Lösung. Experimentelle Bestimmungen durch Referenzmessungen in Vakuumkammern sind aufgrund des damit verbundenen Aufwands und der Frequenzabhängigkeit der Schallabstrahlung oftmals nicht vertretbar. In diesem Beitrag wird die Dämpfung durch Schallabstrahlung numerisch unter Verwendung einer gekoppelten Formulierung untersucht. Dabei werden die Gleichungen der linearen, zeit-harmonischen Akustik und Elastodynamik mittels der Randelementemethode (BEM) und der Finite Elemente Methode (FEM) diskretisiert und monolithisch gelöst. Das Ausmaß der Dämpfung wird durch das Verhältnis von abgestrahlter Schallenergie zur Gesamtenergie quantifiziert und mittels des Verlustfaktors ausgedrückt. Die vorgestellten Untersuchungen umfassen geometrische Konfigurationen wie Platten und Schalenstrukturen und typische Leichtbaumaterialien. Die Analysen werden im Wesentlichen im unterkritischen Frequenzbereich durchgeführt. Die vorgestellten Ergebnisse ebnen den Weg zu einem besseren Verständnis von Dämpfung durch Schallabstrahlung und der Abschätzung ihrer Relevanz für die zukünftige Forschung und Entwicklung.
11:00	Entwicklung eines Ultraschallsensors zur Flüssigkeitsanalyse in Rohrleitungen Paul Wasmer, Fabian Krome, Jannis Bulling, Jens Prager [Abstract] Zur Messung von Konzentrationen in Flüssigkeiten können akustische Sensoren genutzt werden. Ziel der vorliegend Arbeit ist es einen Sensor zu entwerfen der sehr hohe Messgenauigkeiten erzielen kann. Der Sensor besteht aus einem rechteckigen Rohr, welches auf einem Halbraum angebracht ist. Die Konzentrationsbestimmung erfolgt anhand des Resonanzverhaltens der Struktur, wodurch eine hohe Messgenauigkeit erreicht werden kann. Um den Sensors zu verwirklichen, muss eine Optimierung der Geometrie mit vielen Iterationsschritten durchlaufen werden. Da keine analytische Beschreibung des akustischen Verhaltens vorliegt, wird eine effiziente Simulationsmethode benötigt. Die Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) für prismatische Strukturen erscheint für die Simulation geeignet, da Teile der Geometrie ohne neue Vernetzung geändert werden können. Für die Berechnung des Sensors wird ein Modell der akustischen Fluid-Struktur Interaktion benötigt, das bisher nicht vorhanden ist. Die Präsentation behandelt die Implementierung des Fluidmodells in die SBFEM und deren Validierung. Für die Validierung werden die Ergebnisse mit analytischen Beispielen ohne Fluid-Struktur Kopplung und mit Comsol-Ergebnissen der Dispersionskurven mit Wasser gefüllter Rohre verglichen. Schließlich wird das neuartige Verfahren für die Modellierung der Sensorgeometrie angewendet. An einer einfachen Geometrie wird das Sensorprinzip zur Bestimmung der Salzkonzentration demonstriert.

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H. Waubke, Österr. Akademie d. Wissenschaften, Inst. f. Schallforschung C. Kasess, Österr. Akademie d. Wissenschaften, Inst. f. Schallforschung

8:40	Untersuchung der Anwendung des Abstrahlgrades in der Energie- basierten-Finite-Elemente-Methode Henning Lohmann, Boris Dilba, Olgierd Zaleski, Otto von Estorff [Abstract] Die Berechnung von hochfrequenter Schallausbreitung und Abstrahlung stellt mit klassischen Methoden wie der Finite-Elemente- Methode (FEM) und der Randelemente-Methode (BEM) auch mit vergleichsweise hohen Rechenkapazitäten derzeitig ein Problem dar. Es besteht hier die Möglichkeit auf energiebasierte Rechenmethoden wie die Statistische-Energie- Analyse (SEA), oder die energiebasierte Finite-Elemente-Methode (EFEM) zurückzugreifen. Durch Beschränkung auf Energiegrößen, erhält man ein Gleichungssystem mit einer im Vergleich zur FEM reduzierten Anzahl an Freiheitsgraden. Dazu werden in diesem Beitrag zunächst die mathematischen Ansätze aufgezeigt. Für die Berechnung der Schallabstrahlung von Strukturen ist die Bestimmung des Abstrahlgrades erforderlich. Hier existieren unterschiedliche Ansätze. Diese wurden untereinander verglichen und auf ihre Eignung in verschiedenen Anwendungsbereichen untersucht. Die Ergebnisse werden im Hinblick auf Genauigkeit und Rechenzeit im Zusammenhang mit der jeweiligen Lösungsmethode beurteilt.
9:00	Energiebasierte BEM und Fast-Multipole BEM für Hochfrequenzprobleme: Eine Gegenüberstellung Matthias Ram, Sören Keuchel, Joscha Piepiorka, Otto von Estorff [Abstract] Die Boundary-Elemente-Methode (BEM) ist ein etabliertes Verfahren zur Lösung akustischer Fragestellungen. Da nur der Rand eines Berechnungsgebiets diskretisiert werden muss, entfällt die Diskretisierung des Fluids selbst und die Zahl der Freiheitsgrade kann im Allgemeinen gering gehalten werden. Die zur Modellierung eines Problems notwendige Elementgröße und damit die Zahl der Freiheitsgrade hängt sowohl von der Geometrie der untersuchten Struktur als auch vom betrachteten Frequenzbereich ab. Zur Erfassung akustischer Größen bei hohen Frequenzen werden kleinere Elemente benötigt. Da die sich ergebende Systemmatrix des zu lösenden Gleichungssystems zudem im Allgemeinen voll besetzt und nicht symmetrisch ist, wird der Speicherbedarf bei der Berechnung von Hochfrequenzproblemen sehr schnell sehr groß und limitiert den Anwendungsbereich auf niedrige bis mittlere Frequenzen. Es existieren verschiedene Ansätze, diese Limitierung zu verschieben oder gänzlich zu umgehen. Hierzu zählen zum einen die Energiebasierte Boundary-Elemente-Methode (EBEM), bei der die Korrelation zwischen betrachtetem Frequenzbereich und Diskretisierung weitgehend aufgehoben ist und zum anderen die Fast-Multipole Boundary-Elemente-Methode (FMBEM), die eine effiziente Berechnung vieler Freiheitsgrade ermöglicht. Insbesondere bei der EBEM handelt es sich um ein jüngeres Verfahren, dass sich durch den Übergang auf energetische Zustandsgrößen erheblich von anderen Boundary-Elemente-Formulierungen unterscheidet. In dem gegenwärtigen Beitrag sollen die beiden Methoden gegenübergestellt und anhand eines realitätsnahen Anwendungsbeispiels verglichen werden.
9:20	Sensitivities in the acoustic modeling of damping materials for automobile applications Maria Gavila Lloret, Ulrich Gabbert, Gregor Müller [Abstract] The product design in a virtual phase gains importance as the acoustic requirements become stricter and the development cycles are shortened. Reliable statements at an early stage are only possible when the performance of the different components is described with sufficient mathematical accuracy. Special attention must be paid to the modeling of acoustic treatments containing poroelastic materials, since these media show complex, high-dissipative properties. To evaluate the quality of the available finite element models this paper examines the sound transmission through different spring-mass systems under airborne noise excitation, with a particular focus on the behavior of the poroelastic layers. After the introduction of the selected test setup, several variables that may influence the modeling are examined, including the material formulation, uncertainties in the input parameters as well as the impact of the coupling and boundary conditions. The different configurations are evaluated by comparing their results with experimental. Finally, conclusions on the sensitivities of the models and recommendations on their practical application are given.
10:00	Acoustic topology optimization of porous material distribution by FMBEM-based sensitivity analysis Wenchang Zhao, Steffen Marburg, Haibo Chen [Abstract] This work applies an acoustic topology optimization technique for structure surface design with porous materials, where the fast multipole boundary element method (FMBEM) is employed for sound scattering analysis. The acoustic absorption characteristics of porous materials are numerically modeled using the Delany-Bazley-Miki empirical model, and are subsequently introduced to impedance boundary conditions in boundary element (BE) simulations. Based on the solid isotropic material with penalization (SIMP) method, the optimization is performed by setting the artifcial element densities of porous material as design variables and the minimization of sound pressure at reference points as design objective. In this study, a fast sensitivity analysis approach based on an adjoint variable method (AVM) and fast multipole method (FMM) is developed to calculate the sensitivities of the objective function with respect to a large number of design variables. We validate the proposed topology optimization approach through numerical examples of acoustic scattering over a single infinite cylinder and multiple cylinders. Remarkable pressure attenuations due to porous material are observed in the simulation results. Furthermore, we demonstrate the ability of the proposed approach to handle large scale problems.
10:20	Methoden- und Softwarevergleich zur numerischen Berechnung der Schallausbreitung und -abstrahlung einer Schiffsstruktur Sandra Buss-Eertmoed, Insa Bech, Gerrit Langer [Abstract] Im Schiffbau spielt die Beherrschung der Schallausbreitung im Schiff eine große Rolle, da es einerseits viele Schallquellen gibt, die auch Schall hoher Intensität abstrahlen wie z.B. Antriebsmotoren. Andererseits ist es von Bedeutung, möglichst niedrige Schallpegel in den Aufenthaltsbereichen, insbesondere den Ruhebereichen, der Besatzung zu erzielen. Für die Schallausbreitung ist neben der Luftschallausbreitung die Körperschallausbreitung sehr bedeutend. Maschinenschwingungen werden über das Fundament in die Schiffsstruktur eingeleitet, als Körperschall weitergeleitet und als Luftschall in die Räume abgestrahlt. Aufgrund der Größe und Komplexität eines Schiffes stellt die Prognose von Schallpegeln im Schiff eine große Herausforderung dar. Dabei ist im Schiffbau eine Prognose der Schallausbreitung wichtig, da es keinen Prototypen des Schiffs gibt und akustische Fehler in der Konstruktion daher später kostspielige und zeitintensive Nachbesserungen am fertigen Schiff erfordern. In einem Vergleich verschiedener kommerziell erhältlicher Softwares zur numerischen Schallberechnung wird deren Anwendbarkeit zur Prognose der Schallausbreitung und -abstrahlung im Schiffbau evaluiert. Verschiedene implementierte Berechnungsverfahren werden verglichen. Der Vergleich wird anhand einer beispielhaften Schiffsstruktur durchgeführt. Betrachtet werden sowohl die FEM und BEM als auch energiebasierte Verfahren. Wichtige Randbedingungen sind die Größe des Modells und der betrachtete Frequenzbereich. Untersucht wird u.a., welche Berechnungsmethode geeignet ist und welchen Detailierungsgrad die Geometrie aufweisen muss/darf.
10:40	Ein-Freiheitsgrad System mit Bouc-Hysterese unter gefilterten weißen Rauschen Holger Waubke, Christian Kasess [Abstract] Mit Hilfe der Gaussian Closure Technique soll ein System mit einem Freiheitsgrad vorgestellt werden, welches mit gefilterten weißen Rauschen belastet wird. Das System hat ein hysteretisches Verhalten, wie es mit dem Bouc Modell beschrieben wird. Das gefilterte weiße Rauschen wird durch eine Differentialgleichung zweiter Ordnung erzeugt. Diese Gleichung wird der nichtlinearen Differentialgleichung des Ein-Massenschwingers im Zustandsvektor hinzugefügt, wodurch letztendlich ein einseitig gekoppeltes Zwei-Freiheitsgrad-System entsteht. Zusätzlich kann auch die Amplitude des Rauschens langsamen zeitlichen Veränderungen unterworfen werden. Ebenso ist es möglich auf viskose Dämpfung und elastische Rückstellkräfte zu verzichten und eine Asymmetrie des Systems durch eine konstante Zusatzlast einzuführen. Die Ergebnisse werden mit der Monte-Carlo Methode verglichen und die Stabilität der neuen Methode untersucht.
11:00	Bouc Hysterese und die Beta-Verteilung bei stochastischer Anregung mittels weißen Rauschens Christian Kasess, Holger Waubke [Abstract] Zur Beschreibung hysteretischen Verhaltens gibt es unter anderem das Bouc-Modell bestehend aus 3 gekoppelten, teils nichtlinearen Differentialgleichungen erster Ordnung. Um die statistischen Momente unter stochastischer Anregung mittels weißen Rauschens zu bestimmen, wurden in der Vergangenheit Momentengleichungen hergeleitet, die sehr effizient durch eine Gaussian-Closure-Ansatz gelöst werden können. Dabei wird als Näherung eine multivariate Gauss-Verteilung für die Zustandsvariablen angenommen. Aufgrund der Nichtlinearität des Systems können sich bei hoher Anregungsintensität allerdings Abweichungen ergeben unter anderem durch die Beschränktheit der hysteretischen Rückstellkraft. Zur Modellierung dieser Rückstellkraft eignet sich die Beta-Verteilung besser, da diese beschränkt ist. Vergleiche mit Monte-Carlo Simulationen zeigen eine sehr gute Übereinstimmung, für die Closure-Methode muss allerdings noch ein nichtlinearer Zusammenhang von hysteretischer Kraft zu Knotenverformung und Geschwindigkeit angenommen werden. Dieser sigmoidale Zusammenhang kann zum Beispiel durch den Areatangens hyperbolicus (atanh), der durch die Differenz zweier Logarithmen dargestellbar ist, modelliert werden. Dadurch lassen sich fast alle auftretenden Integrale analytisch lösen, und es müssen nur vier eindimensionale Integrale numerisch berechnet werden. Vergleiche mit Monte-Carlo und Gaussian-Closure Berechnungen zeigen eine Verbesserung bei den höheren Momenten der hysteretischen Kraft, es gibt aber teilweise größere Abweichungen bei Knotenverformung und Geschwindigkeit, vermutlich aufgrund der relativ fix vorgegebenen Form des atanh, der hier nur gedehnt/gestaucht und verschoben wird.

Organisation:

M. Gatt, TU München, Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme M. Maeder, TU München, München

16:40	Akustik als philosophisches Problem Monika Gatt, Marcus Mäder, Steffen Marburg [Abstract] Seit einigen Jahren ist in der Akustik ein kontinuierlich wachsendes Interesse an Philosophie und ihrem Weltverständnis zu beobachten. Dabei steht die Frage nach der ganzheitlichen Erfahrung des Menschen im Mittelpunkt. Obwohl sich schon Pythagoras mit dem Hören auseinandersetzte, ist die phänomenologische und philosophische Erforschung von Klangerlebnissen sehr jung. Daher ist spannend, die beiden Disziplinen miteinander ins Gespräch zu bringen. Will man Akustik als Einzeldisziplin, das Hören des Menschen, in die gesamte sinnliche Wirklichkeit einbetten, kann dies nur als mehr, als Einheit von Natur und Geist geschehen, denn Wissen von akustischen Einzelphänomenen gibt nur teilweise Auskunft über ganzheitliche sinnliche Erlebnisqualitäten wie Wohlklang und Glück. Aus philosophischer Sicht wird streitbar bleiben, gemessene, simulierte und berechnete Phänomene auf ein gutes und gesundes Leben zu beziehen und aus der Resonanz universale, das heißt objektive Schlüsse zu ziehen. Wie wird Denken durch Hören beeinflusst - Hören durch Denken? Gibt es narrative Hörerlebnisse? Hör-Vorurteile? Wie unabhängig sind Messergebnisse? Welche Anwendungen sind ethisch nachhaltig? Wie sind psycho-physische Empfindungen verallgemeinerbar? Man fragt nach nicht-materiellen Werten wie einer Erinnerung beim Hören von Glocken oder der Toleranz von Straßenlärm und sucht Unterstützung in philosophischen Lehren, um in ethischen Spannungsfeldern eine rücksichtsvolle und zukunftsweisende Entscheidung zu treffen.
17:00	Generation Y vor der Resonanzkatastrophe Andrea Ebner [Abstract] Das System ”Jugendlicher Y” wird von außen mit hoher Amplitude angeregt, kommt ins Schwingen und darf erst aufhören, wenn es zur Resonanzkatastrophe kommt. Es zählt die Devise: Höher, schneller, weiter! Du hast die Möglichkeit! Ergreife die Chance, bevor es zu spät ist! Geh ins Ausland, sammle Erfahrung. Mach ein Praktikum, bewirb dich jetzt! DU bist der Leistungsträger, du bist die Zukunft Deutschlands, Europas und der Welt. Der wirtschaftliche Erfolg hängt von dir ab. Du hast dich ja nicht umsonst jahrelang durch ein hartes Studium gequält. Mit deinem Abschluss steigst du höher auf, kommst schneller voran, kannst weit reisen. Warum? Why? Meine Generation hat nicht umsonst diesen Zusatz: Y. Meine Generation sollte sich fragen dürfen, WARUM sie das macht, warum sie den Idealen und den Erwartungen von außen nachjagt. Aus welchem Grund muss sie den linearen Lebenslauf haben, die Erfahrungen im Ausland sammeln und den idealen Bewerber mit mindestens einem Industriepraktikum stellen? Weshalb muss meine Generation mit allen Jugendlichen weltweit konkurrieren, bald womöglich auch noch mit künstlich intelligenten Robotern? Darf sie nicht kurz innehalten, durchatmen und sich reflektieren: Warum muss ich das eigentlich machen? Warum kann ich mir keine Zeit für mich selbst nehmen?
17:20	Resonanz – das Beste wiederfinden Elisabeth Steiner, Irmtraud Tarr [Abstract] Immer mehr Menschen erfahren in ihrem Tun zu wenig Resonanz. Sie verausgaben sich,ohne dass zurückkommt,was sie so sehnlich wünschen - Resonanz. Die Folge sind Entfremdungserfahrungen bis hin zu stetig anwachsenden Burnout-Raten. Wir brauchen heute ein beherztes Ja zu atmosphärisch-schöpferischen Fragen, die Positivkräfte in Gang setzen: ”Womit stehe ich in Resonanz?” ”Was bewegt,berührt,ergreift und verwandelt mich?” ”Was führt mich über mich selbst hinaus?” Im Resonanzraum entsteht ein Feld wechselseitiger Prozesse und Inspiration. Wer Aufmerksamkeit für die eigene Befindlichkeit entwickelt,sensibilisiert sich für die entsprechenden Prozesse seiner Kollegen und Mitmenschen. Resonanz lässt zu sich kommen und gleichzeitig Verbundenheit erfahren. Sie ist nicht nur Grundlage kreativen Lernen und Lehrens,sondern schlichtweg das Medium,der Isolation und Zerrissenheit unter Menschen entgegenzuwirken und sie zu überwinden. Es gilt mehr über eigene Resonanzen zu erfahren und damit Quellen des Mitschwingens,der Empathie und wechselseitigen Einfühlung zu erschließen - letztlich zu verstehen wie zwei Systeme einen gemeinsamen Rhythmus finden und in Wechselwirkung treten. Dieses Konzept erweist sich nicht nur in der Wissenschaft, sondern auch auf künstlerischer,therapeutischer und alltäglicher Ebene als wertvoller Ansatz,um die Kompetenzen für gesellschaftliche Herausforderungen zu stärken und die Reflexionsfähigkeit zu fördern. Auf dieser Grundlage können Weichen für einen offenen Dialog zwischen Wissenschaft,Praxis und Gesellschaft gestellt werden.
17:40	Die Philosophie des Geräusches - Eine persönliche Annäherung als Schlagzeuger des zeitgenössischen Jazz Tilo Weber [Abstract] Thema des Vortrags ist die philosophische Betrachtung des Geräusches. Die vermeintlich klare Abgrenzung zum Klang steht dabei im Vordergrund. Ich nähere mich diesem Thema bewusst subjektiv als Musiker mit meinem Hauptinstrument Schlagzeug. Meine Faszination über akustische (im Unterschied zu elektronischer) Klangerzeugung führt zwangsläufig zu Fragestellungen die sich nicht allein durch die Betrachtung von Wellen oder Obertonstrukturen beantworten lassen. Das Schlagzeug als Sammelsurium von Klangerzeugern lässt die Grenzen zwischen Klang und Geräusch verschwinden und ist durch diese Eigenschaft der akustische ”Klebstoff” in jedem Ensemble. In meinem Vortrag zeige ich meine empirischen Forschungsergebnisse über die Funktion des Geräusches in der Musik.

Sitzungsleitung:

S. Marburg, TU München, Lehrstuhl für Akustik mobiler Systeme

14:00	Vergleich von Inversionsmodellen zur Charakterisierung von porösen Materialien mit starrem Rahmen Ferina Saati Khosroshahi, Christian A. Geweth, Kirill Horoshenkov, Steffen Marburg [Abstract] This study evaluates the performance of a number of inversion methods on porous samples. A comparative investigation is performed using detreministic characterisation models for macroscopically homogeneous rigid frame porous media from sound impedance tube measurement data, including Johnson-Champoux-Allard model. Several porous samples with different thicknesses and pore properties are tested. Acoustic impedance and complex wavenumber of the samples are retrieved using the inversion methods. Input parameters to the models include porosity, tortuosity, flow resistivity, viscous and thermal characteristic lengths, and mean pore size which are extracted using literature. The compared errors are shown and discussed to demonstrate the performance of each model corresponding to the type of material porosity.
14:20	Erzeugung und Validierung strukturierter 3D Ultraschallfelder Kai Melde, Peer Fischer [Abstract] Ultraschallfelder werden üblicherweise mit kombinierten Sendern und Linsen/Hörnern oder Phased-Array-Wandlern erzeugt und geformt. Außerdem gibt es noch Time-Reversal Methoden, um komplexere Schallfelder zu erzeugen. In diesem Vortrag stelle ich das akustische Hologramm als neue Methode der Schallfeldformung vor. Das Hologramm ist eine strukturierte Phasenplatte, die -analog zu Beugungselementen in der Optik- die Wellenfront der durchlaufenden oder reflektierten Schallwelle modifiziert. Dazu existieren Konzepte zur einfachen Phasenmanipulation und auch kombinierten Phasen- und Amplitudenmodulation. Durch diese einfachen Elemente können hochkomplexe 2- und 3-dimensionale Felder auf einfache Art und Weise erzeugt werden. Die Validierung dieser Felder stellt jedoch wieder eine Herausforderung dar, da serielle Messungen eines 3-dimensionalen Schallfeldes mittels Hydrophon sehr zeitaufwendig sind. Im Vortrag stelle ich deswegen auch eine Methode vor, mit der Ultraschallfelder weitaus schneller qualitativ überprüft werden können. Diese basiert auf der lokalen Erwärmung einer schall-absorbierenden Membran, welche durch das Schallfeld bewegt wird. Die lokale Erwärmung des Films durch fokussierten Ultraschall gibt ein Bild der Ultraschallintensität und beschleunigt die Messung hundertfach im Vergleich zur Hydrophonmessung.
14:40	Partikelmanipulation in strukturierten Ultraschallfeldern Peer Fischer, Kai Melde [Abstract] Kontaktfreie Partikelmanipulation mittels Schallwellen ist ein aktives Forschungsfeld, welches potentielle Anwendungen in der Biomedizintechnik oder additiven Fertigung aufzeigt. Etablierte Ansätze nutzen zum Beispiel stehende Wellen, um in Flüssigkeiten suspendierte Partikel oder Zellen entlang der Druckknoten zu sammeln und zu separieren. Durch die stehenden Wellen sind die resultierenden Anordnungen hoch-symmetrisch und oft nur ein- dimensional. Ein völlig anderer Ansatz sind akustische Pinzetten, welche Partikel in einem Punkt fangen können. Diese basieren auf stark fokussierten fortlaufenden Wellen oder Besselstrahlen. Mit akustischen Hologrammen, also strukturierten Phasenplatten, erzeugen wir weitaus beliebigere und komplexere Schallfelder, welche sich ebenfalls für die Partikelmanipulation eignen. In diesem Vortrag zeige ich, wie wir mit Hilfe akustischer Hologramme Mikropartikel zu komplexen, asymmetrischen Formen anordnen können. Eine chemische Funktionalisierung ermöglicht es dann auch, diese Partikel fest aneinander zu binden und somit mechanisch stabile, selbst-tragende Objekte zu erschaffen, welche anschließend der Lösung entnommen werden können. Dies ist ein erster Schritt hin zur Fabrikation von komplexen Objekten mittels Ultraschall.
15:00	Giant wall shear stress from cavitation bubble collapse Claus-Dieter Ohl, Qingyun Zeng [Abstract] The collapse of a cavitation bubble near a rigid boundary induces a high-speed transient jet accelerating liquid onto the boundary. The shear flow produced by this event has many applications, examples are surface cleaning, cell membrane poration, and enhanced cooling. Yet the magnitude and spatio-temporal distribution of the wall shear stress are not well understood, neither experimentally nor by simulations. Here we solve the flow in the boundary layer using an axisymmetric compressible Volume of Fluid (VOF) solver from the OpenFOAM framework and discuss the resulting wall shear stress generated for two cases of the non-dimensional distance, γ=1 and γ=0.85 (γ=h/Rmax, where h is the distance of the initial bubble centre to the boundary, Rmax the maximum spherical equivalent radius of the bubble). Very high wall shear stresses of 10kPa and more are found during the early spreading of the jet followed by complex flows composed of annular stagnation rings. Although the simulated bubble dynamics is agreeing very well with experiments we obtain only qualitative agreement with experiments due to inherent experimental challenges.

Sitzungsleitung:

M. Takanen, TU München, Audio-Signalverarbeitung

14:00	Localization cues of a spherical head model Silke Bögelein, Fabian Brinkmann, David Ackermann, Stefan Weinzierl [Abstract] It is widely accepted that the accurate localization of sound source elevation re-lies on spectral cues originating from the fine structure of the human outer ear. However, weaker elevation dependent spectral cues can also be observed on a spherical head model with offset ears. They stem from sound travelling around the sphere in different ways, and thus reaching the ears at different times. This phenomenon causes elevation and azimuth dependent notch patterns, that are strongest for lateral source positions. Besides spectral cues, motion induced dy-namic cues are also known to improve the localization accuracy. This includes elevation dependent changes in the interaural time and level differences caused by a motion of the listener, or sound source. Again, these cues already exist on a spherical head model. In order to evaluate the relative influence of pinnae, head, and motion induced localization cues , we have analyzed numerically simulated transfer functions for ears only, for a head with and without ears, and for a spherical head model with and without offset ears.
14:20	Threshold Interaural Time Differences under Optimal Conditions Mathias Dietz, Sinthiya Thavam [Abstract] In the 1950s several studies have investigated human threshold ITDs with various stimuli and reported lowest thresholds to be near 10 µs. Despite the fact that these studies were partly preliminary reports and that they did not attempt to systematically find the smallest threshold ITD, they still serve as best available references. The goal of this study is to systematically determine the stimulus and the experimental paradigm that results in the smallest threshold ITD and to provide an accurate reference value. We varied seven stimulus and procedure parameters: stimulus waveform, stimulation level, stimulus duration, adaptive versus constant stimulus procedure, alternative-forced-choice (AFC) procedure, inter-stimulus pause duration, and complete waveform versus ongoing ITD. The condition yielding the lowest threshold ITD was Gaussian noise band-pass filtered from 20-1400 Hz, presented at 70 dB SPL, with a short inter-stimulus pause of 50 ms, and an interval duration of 0.5 s. The average threshold ITD for this condition at the 79% correct level was 8 µs. Compared to Klumpp and Eady (JASA 1956) the shorter inter-stimulus pause, shorter stimulus duration and extensive training are the most apparent factors that result in slightly lower thresholds in our study.
14:40	Perceptual Effects of Adaptation to Binaural Cues Marko Takanen, Nelli H. Salminen, Bernhard Seeber [Abstract] Neuronal adaptation affects our sound localization ability. Here, we investigated how the auditory system adapts to binaural cues using broadband stimuli containing the natural ITD- and/or ILD (interaural time and level difference) cues that exist in free-field conditions. The cues were extracted from non-individual head-related transfer functions and imposed independently on white-noise sequences. We used a spatial-discrimination experiment to investigate effects of lateral adaptors (directional cues corresponding to ±60∘) and a lateralization experiment to study effects of a central adaptor. We found that the criterion for left/right discrimination becomes biased after repeated exposure to an alternating sequence consisting of an ILD adaptor on one side and an ITD adaptor on the other, potentially because the ILD adaptor affects the ILD channel tuned to that side. When similar (ITD or ILD) adaptors are used on both sides, discriminability around mid-line worsens: lateral ITD adaptors reduced sensitivity to ITD cues in the target and this effect was pronounced with ILD . On the other hand, preliminary lateralization results show that a central adaptor increases the sensitivity to binaural cues around midline. Overall, the results imply that both ITD- and ILD processing are prone to adaptation, the latter perhaps more than the former.
15:00	Reflection Properties Influencing the Precedence Effect Florian Wendt, Robert Höldrich [Abstract] The precedence effect refers to a perceptual phenomenon whereby the direct sound dominates the perception. This allows us to localize sound sources in challenging reverberant environments in which the direct sound is followed by multiple reflections. Measurements on the precedence effect have traditionally been made by presenting two similar sound instances, one representing the direct sound and the other simulating a specular reflection. If sound is reflected from a spatially structured surface, energy is scattered away from the specular reflection direction yielding a spatial and temporal widening of the reflection. This spatio-temporal smearing is characterized by the scattering coefficient, defined as the ratio of the non-specularly reflected energy to the total energy reflected by the surface. Our contribution presents a listening experiment which studies the influence of reflection properties on the precedence effect. Different levels of the scattering coefficient are simulated with the scattered energy assumed to be distributed according to Lambert’s cosine law. The auralization of direct sound and reflection employs a loudspeaker ring and the experiment evaluates the impact of spatial and temporal spread on measures of the precedence effect.
15:20	How Masking Affects Auditory Objects of Beamformed Sounds Julian Linke, Florian Wendt, Franz Zotter, Matthias Frank [Abstract] Sound beams steered into a room modify the balance between wall reflections and direct sound. To some extent, this not only enables lateral auditory object positioning between direct sound and wall reflections, but also in distance, as the level of diffuse reverberation is influenced by directivity. These features made the icosahedral loudspeaker array (IKO), a spherical beamformer, an interesting instrument in electroacoustic music. In agreement with studies on the precedence effect, previous experiments with the IKO indicated a dependency of the perceived location on how transient the sound is: Precedence is stronger for transient sounds, therefore these sounds are more strongly determined by the direct sound, hence appear closer to the IKO than continuous sounds. This contribution investigates how maskers reduce this impact of the precedence effect on transient sounds. For compositions, the experiment of our contribution discusses how far maskers are useful to regain a larger positioning range for transient auditory objects if (a) an audible masker is presented accompanying the transient sound, (b) the the direct sound of the transient sound is as quiet to fall below the threshold of hearing, in contrast to the beamforming-emphasized wall reflections.

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J. Fels, Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen J. Verhey, Otto-von-Guericke-Univ. Magdeburg, Abt. f. Experim. Audiologie M. Takanen, TU München, Audio-Signalverarbeitung

15:40	Evaluierung eines Verfahrens für psychoakustische Lateralisationsexperimente Jörg Encke, Jasmin Kreh, Werner Hemmert, Florian Völk [Abstract] Unter gewissen Bedingungen, insbesondere bei diotischer Kopfhörerwiedergabe, können Hörempfindungen im Kopf auftreten. Durch dichotische Wiedergabe kann dabei Lateralisation ausgelöst werden: Verzögerung eines der Kopfhörereingangssignale oder Reduzierung seiner Amplitude führt meist zu Verschiebung der Hörempfindung zur kontralateralen Seite innerhalb des Kopfes. Systematische Zusammenhänge zwischen Stimulusparametern und den Positionen der Hörempfindungen können Aufschluss über auditive Lokalisationsmechanismen geben und bei deren Modellierung unterstützen. Da typische Verfahren für psychoakustische Lateralisationsstudien, z.B. Größenschätzung oder Zeigerverfahren, von systematischen Antwortverschiebungen betroffen sein können, wird in dieser Studie die Eignung eines 2AFC-Verfahrens adressiert: 15 normalhörende Probanden erhielten die Aufgabe, durch Drücken einer von zwei Tasten anzugeben, ob die zu einer reinen interauralen Phasen- oder Amplitudendifferenz korrespondierende Hörempfindung ”links oder rechts” auftrat, ohne Referenz oder weitere Anweisungen. Insbesondere durch die relativ einfache Aufgabe, die keine interne Abbildung erfordert, erscheint dieses Verfahren vorteilhaft hinsichtlich systematischer Antwortverschiebungen. Die Ergebnisse deuten auf eine hohe intraindividuelle Reproduzierbarkeit und plausible interindividuelle Übereinstimmung hin. Keiner der Teilnehmer zeigte oder berichtete Schwierigkeiten, die inhärent angenommene ”interne Mitte” im Entscheidungsprozess zu verwenden. Die Daten lassen die Existenz eines interindividuell ähnlichen Entscheidungskriteriums vermuten. Anschaulich gesprochen deuten die Ergebnisse auf die Existenz eines für alle Probanden ähnlichen Lateralisationsmittelpunkts hin.
15:42	Lateralisation bei symmetrisch und asymmetrisch definierten interauralen Pegeldifferenzen Diana Reimann, Jörg Encke, Werner Hemmert, Florian Völk [Abstract] In dieser Studie wurden psychoakustische Experimente zur Lateralisation, also zur seitlichen Auslenkung von Hörempfindungen im Kopf, durchgeführt. Gegenstand der Untersuchung war der Einfluss der Definition der interauralen Pegeldifferenz (ILD) auf die Lateralisation. Es wurden Hörversuche mit dichotisch präsentierten 700ms-Tonimpulsen im Frequenzbereich zwischen 125Hz und 4kHz mit zwei unterschiedlichen ILD-Konfigurationen durchgeführt. Für die asymmetrische Konfiguration wurde eine unilaterale Dämpfung eingesetzt, was eher dem natürlichen Auftreten einer ILD durch Kopfschatten oder Quellabstandsdifferenz entsprechen sollte. Für die symmetrische Konfiguration wurde die ILD in unilaterale Verstärkung auf der einen und unilaterale Dämpfung auf der anderen Seite aufgeteilt, wodurch die Lautheit mit der ILD weniger als bei alleiniger unilateraler Dämpfung variiert. Für ILDs zwischen 1dB und 15dB wurden 13 erfahrene und für die Aufgabe trainierte Probanden im Alter zwischen 22 und 52 Jahren mittels einer 2AFC-Methode gebeten, per Tastendruck die Hemisphäre der Hörempfindung und dadurch Hinweise auf die Lateralisation anzugeben. Hierbei führten beide Konfigurationen zu beinahe übereinstimmenden Ergebnissen. Dies lässt für die betrachteten Konfigurationen eine Unabhängigkeit der Lateralisation von der ILD-Definition und auch von der Lautheit vermuten.
15:44	IPD, nicht ITD: Psychoakustische Hinweise auf phasennormierte Feinstrukturverarbeitung bei der Lateralisation Jasmin Kreh, Jörg Encke, Werner Hemmert, Florian Völk [Abstract] Diotisch präsentierte Tonimpulse werden typischerweise mittig im Kopf wahrgenommen. Ändert man die Phase eines der Töne unter Beibehaltung der Original-Hüllkurve, kann es zu seitlicher Auslenkung der Hörempfindung kommen (Lateralisation). Ein wesentlicher Einflussfaktor auf die seitliche Auslenkung ist, neben der Phasenverschiebung, die Frequenz der Tonimpulse. So ist z.B. bekannt, dass eine Phasenverschiebung bei Frequenzen oberhalb von etwa 2kHz zu keiner seitlichen Auslenkung mehr führt. In diesem Beitrag soll die Frage beantwortet werden, ob die Größenordnung der seitlichen Auslenkung frequenzunabhängig durch die interaurale Phasendifferenz (IPD) bestimmt ist, oder ob die interaurale Zeitdifferenz (ITD) die ausschlaggebende Größe ist. Dazu wurden geeignete 700ms-Tonimpulse bei sechs Frequenzen im Bereich von 125Hz bis 4kHz 15 freiwilligen, normalhörenden Probanden im Alter zwischen 25 und 38 Jahren über interaural entzerrte Kopfhörer präsentiert. Die Versuchsteilnehmer hatten die Aufgabe, mittels eines 2AFC-Verfahrens durch Tastendruck anzugeben, ob sich die jeweilige Hörempfindung in der linken oder rechten Hemisphäre befand. Die Ergebnisse zeigen im relevanten Bereich eine klare, bei allen untersuchten Frequenzen ähnliche Abhängigkeit von der IPD, nicht von der ITD. Anders ausgedrückt: In vorliegender Studie wurden keine Hinweise darauf gefunden, dass eine frequenzunabhängige Feinstruktur-ITD die laterale Auslenkung der Hörempfindung festlegt. Die Feinstruktur-IPD dagegen scheint ausschlaggebend zu sein.
15:46	Ein Zweikanalmodell der neuronalen Verarbeitung interauraler Phasendifferenzen Jörg Encke, Diana Reimann, Werner Hemmert, Florian Völk [Abstract] Die neuronale Verarbeitung interauraler Zeitdifferenzen (ITDs) bei Säugetieren wurde traditionell mithilfe der von Jeffress vorgeschlagenen, systematischen Anordnung von Laufzeitgliedern erklärt. Neuere Ergebnisse elektrophysiologischer und psychoakustischer Messungen sprechen allerdings für ein alternatives Modell, in dem statt der ITDs interaurale Phasendifferenzen (IPDs) durch die relative Aktivität zweier Neuronenpopulationen kodiert werden (ein sogenannter Kanal pro Gehirnhälfte). Die genaue Vorschrift zur Abbildung der neuronalen Aktivität dieser Kanäle auf die Wahrnehmung ist bisher nicht abschließend geklärt. Diese Studie stellt ein auf zwei Parameter reduziertes, empirisches Modell der neuronalen Verrechnung der beiden Kanäle vor. Anhand eines an dreizehn Personen durchgeführten psychoakustischen Versuchs zur Lateralisation von Tonimpulsen bei Kopfhörerdarbietung werden erste Vorhersagen dieses Modells bestätigt. Durch Parametrisierung des Modells anhand der Versuchsergebnisse können darüber hinaus IPD-abhängige Aktivitäten in den beiden Kanälen rekonstruiert werden. Die rekonstruierten Kanalaktivitäten zeigen gute Übereinstimmung mit Ergebnissen elektrophysiologischer Messungen der neuronalen Aktivität in für IPDs empfindlichen Neuronen im Stamm- und Mittelhirn.
15:48	CMR bei Flankenbändern mit fluktuierenden Mittenfrequenzen Florian Doleschal, Jesko Verhey [Abstract] Auch in komplexen Situationen kann das menschliche Gehör Geräuschmischungen unterschiedlichen Schallquellen zuordnen. Hierzu nutzt es zur Trennung der Geräuschmischungen kohärente Einhüllendenschwankungen von verschiedenen Frequenzkomponenten als typische Merkmale von Umweltschallen. Diese werden als Komodulation bezeichnet. Ein psychoakustischer Effekt, der mit der Sensitivität des Gehörs für Komodulationen assoziiert wird, ist ”Comodulation Masking Release” (CMR). CMR beschreibt hierbei die Reduktion der Schwelle eines verdeckten Sinustons, wenn der Verdecker kohärente Pegelschwankungen in verschiedenen Frequenzregionen aufweist. Ein typisches CMR-Paradigma ist das Flankenbandexperiment, bei dem zusätzlich zu einer schmalbandigen Verdeckerkomponente an der Signalfrequenz (”On-Frequency Masker”, OFM) zusätzliche eine oder mehrere spektral entfernte Komponenten (Flankenbänder, FBs) dargeboten wurde. CMR kann hierbei als Schwellendifferenz zwischen einer Verdeckung ohne kohärente Pegelschwankungen und einer mit komodulierten Verdeckerkomponenten definiert werden. In den bisherigen Versuchen war die Mittenfrequenz der Flankenbänder über die Zeitdauer meist konstant. Dieser Beitrag untersucht, ob Komodulation auch bei zeitlich zufällig in der Mittenfrequenz fluktuierenden Flankenbändern zu einer Schwellenreduktion führt. Die Mittenfrequenz änderte sich dabei bei jedem Nulldurchgang der Einhüllenden. Schwellen wurden für verschiedene Begrenzungen der Fluktuationsbreite bestimmt, wobei für jede ein CMR bestimmt werden konnte. Die Ergebnisse zeigen, dass Komodulation auch erkannt wird, wenn die Pegelschwankungen in den Frequenzgruppen nicht gleich sind.
15:50	Psychoakustische Untersuchungen verschiedener Rumpelstreifenausführungen Thomas Maly, Christian Kasess, Wolfgang Kluger-Eigl, Holger Waubke [Abstract] Während Schallemissionen konventioneller Rumpelstreifen im Fahrzeuginneren zur Warnung von Fahrzeuglenkern beabsichtigt sind, können sich Anrainer durch den entstehenden Lärm belästigt fühlen. Die Emissionseigenschaften werden von der konkreten Rumpelstreifenausführung (Fugenform und -tiefe, Fugenabstand, etc.) beeinflusst. Zur Verbesserung der Lärmproblematik wurden einzelne Designparameter auf einem Testfeld gezielt variiert und deren Auswirkungen im Fahrzeuginneren eines PKWs und eines LKWs unter anderem mittels binauraler Messtechnik erfasst. Zudem wurden theoretische Modelle erstellt und Simulation der akustischen Auswirkungen, sowie Wahrnehmungstests mit Probanden zur Beurteilung von Lästigkeit, Dringlichkeit und zur Bestimmung von Reaktionszeiten durchgeführt. Die Untersuchungen zeigten, dass die Wirkung innen wie außen stark von den jeweiligen Fahrzeugeigenschaften und Rahmenbedingungen abhängt und die Warnwirkung im LKW deutlich geringer als im PKW ist. Innen- und Außengeräusche korrelieren, sodass eine Senkung des Außenpegels in der Regel mit einer Senkung des Innengeräusches einhergeht. Durch eine zufällige Variation des Fugenabstandes können tonale Komponenten in den Schallimmissionen zwar wirkungsvoll vermindert werden, gleichzeitig werden jedoch - vermutlich durch die breitbandigere Anregung - höhere Schalldruckpegel hervorgerufen. Speziell Rumpelstreifen mit sinusförmigem Längsprofil weisen bei ausreichend großer Wellenlänge eine starke Verminderung der akustischen Schallabstrahlung bei meist vergleichbaren Vibrationen am Lenkrad auf. Allerdings muss abgewogen werden, inwieweit die aufmerksamkeitssteigernde Wirkung bei Entfall der akustischen Komponente bestehen bleibt.

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J. Verhey, Otto-von-Guericke-Univ. Magdeburg, Abt. f. Experim. Audiologie

16:40	A Bayesian active-learning approach for obtaining notched-noise data Josef Schlittenlacher, Tom Baer, Richard E. Turner, Brian C. J. Moore [Abstract] A popular method for characterising frequency selectivity is the notched-noise method, but this is time consuming, requiring measurement of masked thresholds in a two-dimensional space with the lower and upper spectral edges of the notch (Fl and Fu) as parameters. We used a Gaussian Process (GP) for classification, with the masker level as a third dimension, to determine the probability of a fixed pure-tone signal being detected. The GP used the assumptions that: the detection probability is correlated for similar notch parameters; wider notches increase the detection probability; decreasing the noise level increases the detection probability according to a cumulative Gaussian psychometric function. The masker parameters chosen for the next trial were chosen to yield the highest mutual information about the parameter space. The thresholds predicted by the GP after 100 trials using normal- hearing listeners changed more rapidly with changes in Fu than with changes in Fl, as expected from the Zwicker-Fastl excitation-pattern model. The predictions of the GP were used to fit rounded-exponential auditory filters. The slope parameters determined in this way agreed with published values. The method may provide a quick test for determining asymmetries in the auditory filter shapes of hearing-impaired listeners.
17:00	Modellierung der Zwei-Ton-Suppression in einem Filtermodell der Cochlea Martin Gottschalk, Jesko Verhey [Abstract] Die Nichtlinearität der Basilarmembran-Bewegung äußert sich in einer kompressiven Wachstumsfunktion für Sinustöne. Für komplexere Stimuli gibt es neben dieser Kompression auch andere nichtlineare Effekte der Cochlea. Hierzu gehört die Zwei-Ton-Suppression, d.h. die Reduktion der Membranantwort auf einen Ton durch das Hinzufügen eines zweiten Tons. Suppression könnte eine wichtige Rolle bei der frequenzübergreifenden Verarbeitung von kohärenten Pegelschwankungen spielen. Zur Modellierung der nichtlinearen cochleären Verarbeitung hat der ”Dual resonance non-linear” (DRNL) Filter (Meddis et al. 2001) weite Verbreitung in der Hörmodellierung gefunden. Dieses effektive Modell besteht aus zwei parallelen Signalpfaden. Im nichtlinearen Pfad ist eine nichtlineare Kennlinie zwischen zwei Gammatonfiltern angeordnet, der lineare Pfad besteht im Wesentlichen aus einem Gammatonfilter. Zur Simulation des menschlichen Gehörs sind verschiedene Implementierungen des DRNL-Modells vorgeschlagen worden, jeweils mit verschiedenen Parametersätzen. In dieser Studie werden die Suppressionsvorhersagen dieser unterschiedlichen DRNL-Modelle untersucht und mit psychoakustischen Daten zur Suppression (Ernst et al. 2010) verglichen. Eine realistische Vorhersage von Suppression ist von grundlegender Bedeutung, um modellbasiert die Relevanz von Suppression bei der frequenzübergreifenden Verarbeitung von kohärenten Pegelschwankungen beurteilen zu können.
17:20	Funktionsschema des Zwicker-Tones bei Hörschädigung Gerhard Krump [Abstract] Nach dem Abschalten eines etwa 10 Sekunden andauernden Schallreizes mit spektraler Lücke kann von 94 Prozent der normalhörenden Versuchspersonen ein leiser, abklingender Nachton (Zwicker-Ton) wahrgenommen werden, dessen Vergleichsfrequenz sich stets innerhalb dieser Lücke befindet. Ebenso erzeugen Schallreize mit spektraler Überhöhung einen Nachton, jedoch mit einer Vergleichsfrequenz tieffrequent zur spektralen Anhebung. Ein auf Angaben normalhörender Versuchspersonen beruhendes Funktionsschema erklärt die Tonhöhe bzw. die Vergleichsfrequenz des Nachtones ausgehend von tiefen zu hohen Frequenzen beim ersten Schnittpunkt der Mithörschwelle mit der Ruhehörschwelle bzw. beim Minimum der Mithörschwelle, wenn infolge höherer Anregungspegel kein Schnittpunkt mit der Ruhehörschwelle erfolgt. Versuchspersonen mit stark angehobener Ruhehörschwelle stellen andere Vergleichsfrequenzen ein als Normalhörende, mitunter sogar außerhalb der spektralen Lücke der Anregung bzw. höherfrequent zur spektralen Anhebung. Das Funktionsschema wird daher in diesen Fällen mit Hilfe individuell gemessener Mithörschwellen von Hörgeschädigten untersucht.
17:40	Der Einfluss von Signalpausen auf die zeitliche Gewichtung bei der Lautheitswahrnehmung Jan Hots, Jesko Verhey, Daniel Oberfeld-Twistel [Abstract] Die Lautheit eines Geräusches wird von dessen zeitlicher Struktur beeinflusst. Mehrere Studien zeigen, dass Stimulusanteile am Anfang eine größere Bedeutung bei der Gesamtbewertung des Schalls bezüglich seiner Lautheit spielen als spätere Stimulusanteile. Dieses als Primacy-Effekt bezeichnete Phänomen widerspricht der üblichen Annahme bei der Lautheitsmodellierung, dass alle zeitlichen Signalanteile ungewichtet in die Lautheitsbestimmung einfließen. Eine offene Frage ist, wie sich die Gewichtung einzelner zeitlicher Signalanteile bei der Lautheitsbewertung ändert, wenn eine Pause in das Signal eingefügt wird. Um dies zu untersuchen wurden im vorliegenden Beitrag breitbandige Stimuli präsentiert, die aus 10 zeitlichen Segmenten à 100ms bestanden. Die Segmente 1-5 wurden von den Segmenten 6-10 durch eine Pause getrennt. Die Dauer der Pause lag zwischen 0 und 1400ms. Die Pegel der Segmente fluktuierten zufällig. Aus den kategorialen Lautheitsurteilen der Versuchspersonen wurden mittels eines behavioral-reverse-correlation Ansatzes die zeitlichen Gewichte bei der Lautheitsbewertung geschätzt. Die Ergebnisse zeigen einen mit der Pausendauer zunehmenden zweiten Primacy-Effekt für den Stimulusanteil nach der Pause. Die Bedeutung der Ergebnisse für die Lautheitsmodellierung wird diskutiert.
18:00	Evaluation of similarity measures for spectro-temporal grouping with receiver operating characteristics Sarinah Sutojo, Steven van de Par, Joachim Thiemann [Abstract] In order to segregate different sources from a mixture of sounds, it is useful to decompose the mixture into smaller time-frequency units and estimate which source is dominating within the regarded segment. To determine the dominant source, acoustic features such as periodicity or binaural cues are extracted for each of the small units. By comparing the features of neighboring time-frequency units, it can be estimated whether the two should be considered as being dominated by the same source (”joint”), or whether they should be treated as ”disjoint” since they show rather different attributes. Thus, the estimation can be regarded as classification problem in which each transition between adjacent segments is classified as either joint or disjoint transition. As a classification criterion, the similarity between specific acoustic features (which reflect the characteristics of the dominant source) can be used. Such a similarity measure can e.g. be the correlation coefficient. This study is concerned with the suitability of different similarity measures for the classification of next-neighbor transitions based on periodicity and binaural features. By means of receiver operating characteristics, several measures are evaluated to determine how useful they are for source segregation.

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C. Huth, Möhler + Partner Ingenieure AG G. Krump, Technische Hochschule Deggendorf M.E. Altinsoy, TU Dresden, Lehrstuhl für Akustik und Haptik

15:40	Einfluss von Efferenzen auf die monaurale und binaurale Frequenzselektivität des Gehörs Felix Dymel, Monika Kordus, Jesko Verhey [Abstract] Ein wesentlicher Aspekt des Hörsystems ist seine Fähigkeit, den Schall spektral zu analysieren. Psychoakustisch kann diese Frequenzselektivität durch Ergebnisse von Verdeckungsexperimenten charakterisiert werden, z.B., bei dem ein Sinuszielsignal von einem Rauschen verdeckt wird, dass eine spektrale Lücke um das Zielsignal aufweist (engl. Notched-noise). Mehrere physiologische und psychoakustische Studien der letzten Jahre zeigten, dass die für die Frequenzselektivität verantwortliche Dynamik des Innenohres durch efferente Erregung verändert wird. Eine efferente Erregung kann z.B. durch einen zusätzlichen vorgeschalteten Schall (engl. Precursor) ausgelöst werden. Der vorliegende Beitrag untersucht, wie sich die Ergebnisse eines Notched-noise Experiments ändern, wenn dem Signal-Verdecker-Komplex ein Precursor vorangestellt wird. Als Precursor wurde eine Bandpassrauschen mit oder ohne spektrale Lücke an der Signalfrequenz verwendet. Um den Unterschied zwischen monauraler und binauraler Frequenzselektivität zu untersuchen wurden Schwellen für ein diotisches und ein dichotisches Signal mit einer interauralen Phasendifferenz von π bestimmt; der Verdecker und der Precursor wurden immer diotisch dargeboten. Eine zusätzliche Bestimmung der Schwellen ohne Verdecker zeigte eine nur geringe Nachverdeckung des Signals durch den Precursor. Der Vergleich zwischen den Schwellen mit diotischen Signal und denen mit dem dichotischen Signal zeigen, dass die effektive binaurale Frequenzselektivität sich von der monauralen unterscheidet und dass sich beide durch die Anwesenheit von Precursoren verändern.
15:42	Effekt von Ultraschalllautsprechern auf auditorische ereigniskorrelierte Potentiale Jan Rennies, Christian Volkmar, Axel Winneke [Abstract] Der Einsatz von Ultraschalllautsprechern (USL) ist aufgrund der hohen Direktionalität von steigendem Interesse für unterschiedliche Anwendungsfelder. Die Technologie unterscheidet sich allerdings deutlich von der Technologie konventioneller Lautsprecher (KL). Es gibt einige wenige, jedoch unsystematische Hinweise darauf, dass nicht-wahrnehmbare Frequenzen neurophysiologische Prozesse beeinflussen. Ziel dieses Projektes war die Untersuchung des Effekts von USL auf ereigniskorrelierte Potentiale (EKP). Dazu wurde ein klassisches auditorisches Oddball-Paradigma eingesetzt. Die Stimuli bestanden aus kurzem Schmalbandrauschen (600 und 1600 Hz; 80 ms). Bei der Hälfte der Probanden (n = 9) wurde das 600 Hz Schmalbandrauschen in 87% der Durchgänge (Standards) präsentiert und das 1600 Hz Schmalbandrauschen in 13% der Durchgänge (Devianten). Bei der anderen Hälfte der Probanden bestanden die Devianten aus 600Hz Schmalbandrauschen. Die Stimuli wurden bei 65 dB(A) über USL oder KL präsentiert und mit (60 dB(A)) oder ohne Hintergrundrauschen. Erste Analysen zeigen schnellere Reaktionszeiten zu devianten Stimuli bei USL im Vergleich zu KL. Die EKP Daten zeigen eine größere Amplitude des auditorischen N1-P2 Komplexes bei Präsentation über USL. Die Daten deuten darauf hin, dass akustische Stimuli, die über US präsentiert werden anders verarbeitet werden als Stimuli aus KL. Möglicherweise beeinflussen nicht wahrnehmbare Frequenzen der Trägerfrequenz des ULS (40 kHz) neurophysiologische Prozesse.
15:44	Verringerung der Höranstrengung von TV-Mischungen durch Vorverarbeitung einzelner Spuren während der Mischung Hannah Baumgartner, Andreas Volgenandt, Jan Rennies [Abstract] Leserbriefe und Beschwerden aufgrund schlechter Sprachverständlichkeit in Film und Fernsehen häufen sich, besonders aufwendig produzierte Fernsehfilme wie Tatort” oder Polizeiruf” geraten in die Kritik. Wie eine Studie zeigte, bewerten schwerhörende Probanden die Höranstrengung für eine Original-Fernsehmischung im Mittel so, wie Normalhörende eine Mischung mit einem um 6dB verringerten SNR (DAGA 2017). Würde man auf Hintergrundgeräusche verzichten, wären Dialoge leichter verständlich. Dies liegt aber nicht im Interesse der Filmschaffenden, da der Einsatz von Atmosphären, aufwendigen Soundeffekten und musikalischer Untermalung eine bessere Identifikation der Zuschauer mit der visuellen Szenerie erzielt, für Spannung sorgt und die emotionale Beteiligung fördert. Um die Höranstrengung trotz aufwendiger Untermalung zu verringern wurden in dieser Studie Algorithmen getestet, welche vor dem Mixing sowohl auf Sprache als auch Hintergrundsignale angewandt werden können. Hierbei zielten die Algorithmen darauf ab am Ausgang der Verarbeitung automatisch eine als maximalgesetzte, beliebig definierte Höranstrengung nicht zu überschreiten. Mit Hilfe eines an das MUSHRA-Testdesigns angelehnten Verfahrens bewerteten normal- und schwerhörende Probanden die unterschiedlich prozessierten TV-Mischsignale und signalisierten ihre Präferenzen. Durch den Einsatz der Algorithmen konnte die Höranstrengung für beide Zielgruppen deutlich verringert werden. Außerdem wurden die vorverarbeitete Mischungen mit geringerer Höranstrengung von Probanden aus beiden Zielgruppen gegenüber der Vergleichsmischung in den meisten Fällen bevorzugt.
15:46	[Abstract] Nicht nur ältere Zuschauerinnen und Zuschauer von Film- und Fernsehproduktionen beschweren sich des Öfteren über eine schlechte Sprachverständlichkeit der Produktionen. Aufgrund des demografischen Wandels und des damit einhergehenden steigenden Anteils schwerhörender Menschen ist mit einer zunehmenden Verschärfung dieser Problematik zu rechnen. In der Postproduktion arbeiten überwiegend vergleichsweise junge Menschen, die die Sprachverständlichkeit ihrer Produktionen für ältere Menschen eher schwer abschätzen können. Ein Lösungsansatz wäre ein objektives Messinstrument zur Abschätzung der Sprachverständlichkeit bzw. Höranstrengung. In Hörversuchen wurde für eine Auswahl an Rundfunkmaterial (Sequenzen aus Sprache plus Hintergrund in diversen Mischungsverhältnissen) die Höranstrengung normalhörender und schwerhörender Probanden erhoben und die Daten entsprechend annotiert. Mithilfe dieser Daten wurde ein gehörorientiertes Signalverarbeitungsmodells zur Abschätzung und Vorhersage der empfundenen Höranstrengung entwickelt. Zur Evaluation des vorgeschlagenen Modells wurde die Vorhersagegüte mit den Prognosen etablierter Sprachverständlichkeitsmodelle wie SII und STOI verglichen. Außerdem wurden die Sprach- und Audioqualitätsmaße PESQ und PEMO-Q zum Vergleich herangezogen. Das vorgeschlagene Modell konnte dabei die höchste Korrelation mit den gemittelten subjektiven Bewertungen erzielen.
15:48	Untersuchungen zur raumakustischen Aufenthaltsqualität in Innenhöfen von Wohnbauten Tessa Sievers, Kurt Eggenschwiler, Armin Taghipour, Matthias Blau [Abstract] Im Rahmen des verdichten Bauens werden im urbanen Raum häufig grosse Wohngebäude mit Innenhöfen neu erstellt. Dabei stellt sich u.a. die Frage nach der Aufenthaltsqualität bzw. dem Wohlbefinden im Innenhof, wobei Lärm und Akustik nicht selten zu Beanstandungen führen. Allerdings liefert die Literatur der Raumakustik und Soundscape-Forschung dazu noch nicht genügend Erkenntnisse. Im Rahmen dieser Laborstudie wurde anhand Veränderungen der Fassaden in einem Innenhof der Frage nachgegangen, ob die Raumakustik die Aufenthaltsqualität bzw. das momentane Wohlbefinden in einem virtuellen Innenhof beeinflusst und ob raumakustischen Parameter hilfreich zur Beschreibung sind. Dazu wurde ein psychoakustisches Experiment geplant und durchgeführt. Ein Innenhof wurde mit vier verschiedenen Ausführungen der Fassaden mit einer raumakustischen Software simuliert. An drei Empfängerpositionen im Innenhof wurde die simulierte Raumantwort für jeweils fünf unterschiedliche Quellensignale auralisiert. Die verwendeten Quellensignale basierten auf Aufnahmen in einem halb-reflexionsarmen Raum. Mit einer 5.2-Lautsprecheranordung wurden die Auralisationen den Probanden präsentiert, welche das eigene momentane Wohlbefinden anhand einer 7-Punkte-Skala bewerteten. Es zeigt sich, dass das Wohlbefinden signifikant davon abhängt, ob die Fassade schallhart, schallstreuend oder schallabsorbierend ist. Auch die raumakustischen Parameter konnten einen Teil zur Beschreibung der beobachteten Varianz beitragen.
15:50	An Acoustically Optimised Garden Fountain to improve Soundscape Quality in Domestic Environments Jan Kiene, Sabrina Skoda, Jörg Becker-Schweitzer [Abstract] Traffic noise and other unwanted sounds can have a negative impact on human’s health and quality of life, particularly in the domestic environment as a sensitive space of retreat. If noise reduction at the source is not feasible or does not yield the desired effect, introducing a pleasant sound into a noisy environment can improve the perceived pleasantness, as shown in several studies. To investigate this effect in private households, we designed an acoustically optimised garden fountain as such a pleasant sound source. The fountain was not designed to produce high sound pressure levels, as the intended effect was not to mask unpleasant sounds but to modify the focus of attention. In listening experiments, sounds of creeks were preferred over those of fountains or waterfalls. Therefore, we built the garden fountain as a three-step water cascade system with multiple outlets to achieve the acoustical characteristics of a small creek. The water flow rate and falling height were limited and a sawtooth edge design was applied. In a laboratory experiment, the fountain positively affected the pleasantness ratings of an auditory scene. To assess this effect under real-life conditions, we conducted an exploratory field study in households affected by traffic noise.
15:52	Generation of Architectural Designs Using Soundscapes: First Findings Josep Llorca, Ernesto Redondo, Jesús Alba, Héctor Mendoza [Abstract] Architectural design process contains a crucial stage called ”insight”, in which the vital creative phase of the design process begins. Additionally, ”design fixation”, or simply designing from external stimuli, has been one of the most common methods to approach this phase. Sound as external stimuli for designing, has been used in many historical cases. However, it has never been considered as a design engine for inhabited interior environments. For this reason, some experiments were taken in our Architecture School designing from a soundscape. This poster will present the first findings of this approach as well as defining the following steps towards a comprehensive study of this phenomena. A first exposition of the background idea in the framework of architectural acoustics representation will be presented. Secondly, the demonstration of the wide range of design possibilities of this method will be shown. Finally, it is going to be exposed the description of the future study.

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J. Fels, Institut für Technische Akustik, RWTH Aachen M. Takanen, TU München, Audio-Signalverarbeitung

16:40	Die Rolle des Kontextes in einer Shepard Illusion für Klangfarbe Kai Siedenburg [Abstract] In einer kürzlich erschienenen Studie berichten Chambers et al (2017, Nat. Comm.) über starke Effekte eines vorhergehenden auditorischen Kontextes auf die Wahrnehmung von ambivalenten Tonhöhenverschiebungen von sogenannten Shepard Tönen. In diesem Beitrag wird diese Arbeit ausgeweitet, indem ich zeige, dass ähnliche Effekte für Helligkeitsurteile in der Klangfarbenwahrnehmung entstehen können. Dafür werden harmonische Tonkomplexe benutzt, deren spektrale Einhüllende sowohl durch eine globale Gaussche Verteilung als auch durch eine lokale zyklische Struktur bestimmt ist. Durch Verschiebung der lokal Einhüllenden entlang der Frequenz, erhält man (zyklische) Verschiebungen der Tonhelligkeit bei gleichbleibender Tonhöhe. Bei der isolierten Präsentation von Verschiebungen um eine halbe Oktave sind Urteile der Probanden maximal ambivalent. Ähnlich wie in der Vorgängerarbeit (Chambers et al., 2017, Experiment 2) wird die Wahrnehmung dieser ambivalenten Verschiebung durch die Präsentation eines vorhergehenden Kontextes jedoch klar determiniert. Diese Beobachtungen weiten das Phänomen der Shepard Illusion auf den Bereich der Helligkeitswahrnehmung aus und werfen neues Licht auf die Gemeinsamkeiten der Wahrnehmung von Tonhöhe und Klangfarbe.
17:00	Verbal Data-Driven Semantic Dimensions of Musical Timbre Charalampos Saitis, Athanasios Lykartsis, Stefan Weinzierl [Abstract] The overall goal of this study is to better model semantic spaces and audio features that are particular to individual types of musical sound (e.g., sustained versus impulsive) and musician (e.g., violinists versus pianists), and which account for changes in musical context (i.e., horizontal and vertical combinations of pitches, dynamics, durations and articulations). As a first step, a Web-based survey using 64 short (on average 20 s) instrumental solo excerpts from recorded music (4 types of instruments x 4 excerpts x 4 recordings) was designed to obtain free-format verbal descriptions of violin, clarinet, piano, and guitar timbre from musicians describing their own as well as other instruments. We present preliminary results of a linguistic analysis, associated with psychological theories of perception and sensory categorization, aiming to understand the descriptions as a whole (e.g., linguistic resources, frequency distribution, discrimination ability) and to derive the emerging instrument-dependent and -independent semantic spaces that characterize the descriptions themselves. These results will form the basis for statistical models that not only predict semantic attributes of musical sounds, but also assess the extent to which these are universal or specific to instrument, musician, and context.
17:20	Das Konzept der Dissonanz zur Bewertung von technischen Geräuschen André Fiebig, Stefan Hank, Andreas Herweg, Julian Becker [Abstract] Geräusche können spezifische Empfindungen, Wahrnehmungen und Emotionen auslösen. Ein tieferes Verständnis der Zusammenhänge zwischen Reiz und Wirkung ist beispielsweise für eine gezielte Optimierung von Geräuschen von großer Bedeutung. Die Disziplin der Psychophysik untersucht diese Zusammenhänge und beschäftigt sich intensiv mit der Verknüpfung der perzeptiven bzw. phänomenalen Größen mit den physikalischen Eigenschaften der jeweiligen Reize. Psychoakustische Parameter, wie Lautheit, Schärfe, Tonalität oder Rauigkeit erlauben bereits die detaillierte Beschreibung von spezifischen Empfindungsgrößen. Darüber hinaus besteht großes Interesse, auch komplexere Wahrnehmungsdimensionen psychoakustisch zu charakterisieren und instrumentelle Modelle zur Vorhersage von Perzepten zu entwickeln. Im Bereich der Musik werden häufig die Bewertungsdimensionen ”Konsonanz” und ”Dissonanz” verwendet, denen ein musiktheoretisches Verständnis vor allem bezüglich der spezifischen Verhältnisse prominenter Töne zueinander zu Grunde liegt. Mittels verschiedener Hörversuche wurde die Übertragbarkeit des Dissonanzkonzeptes auf nicht-musikalische Stimuli untersucht. Erste Hörversuchsergebnisse lassen große interindividuelle Unterschiede bezüglich der Interpretation der Dissonanz vermuten und verdeutlichen spezifische Abhängigkeiten, die die Bewertung von Dissonanz in den Hörversuchen beeinflussen. Der Beitrag erörtert aktuelle Untersuchungsergebnisse und diskutiert deren Implikationen zur Vorhersage der Wahrnehmung von Dissonanz.
17:40	Einsatz eines Kompaktbrunnens zur Verbesserung der Geräuschqualität im lärmbelasteten häuslichen Umfeld Sabrina Skoda, Jan Kiene, Jörg Becker-Schweitzer [Abstract] Wassergeräusche, sowie andere Geräusche natürlichen Ursprungs, können zu einer Aufwertung der wahrgenommenen Geräuschqualität in lärmbelasteten Umgebungen beitragen. So ist der Einsatz von Springbrunnen und Wasserspielen in öffentlichen städtischen Parks gängige Praxis, um die Lästigkeit von Straßenverkehrslärm zu reduzieren. Ergebnisse eines Hörversuchs an der Hochschule Düsseldorf zeigten, dass ein Kompaktbrunnen, dessen Klang einem natürlichen Bachlauf ähnelnd gestaltet wurde, die Bewertung der Geräuschqualität in einem Innenhof verbessert. Inwiefern dieser Effekt auch im alltäglichen häuslichen Umfeld durch ein Wasserspiel erzielt werden kann, wurde im Rahmen einer weiteren Feldstudie untersucht. Vier baugleiche, akustisch optimierte, Kompaktbrunnen wurden für einen Zeitraum von zwei Monaten in vier Privathaushalten installiert, die von Geräuschimmissionen einer nahegelegenen Autobahn betroffen sind. Die Bewohner der Haushalte wurden vor Beginn der Studie zur Geräuschsituation in ihrem Garten befragt und gebeten, in den folgenden zwei Monaten den Kompaktbrunnen einzuschalten, wenn sie sich im Garten aufhalten. Mittels Fragebogen bewerteten sie während dieses Zeitraums die wahrgenommene Geräuschsituation und relevante Einflussfaktoren wie aktuelles Verkehrsaufkommen und Wetter. Nach der Testphase erfolgte eine abschließende Befragung. Ein klangoptimierter Kompaktbrunnen bietet einen mit einfachen Mitteln realisierbaren Lösungsansatz zur Verbesserung der Geräuschsituation in lärmbelasteten Haushalten.
18:00	Investigation of the relationship between acoustic perception and thermal comfort of an urban park in Aachen Margret Sibylle Engel, Bastian Paas, Christoph Schneider, Carmella Pfaffenbach, Janina Fels [Abstract] In soundscape studies, several aspects should be considered during field surveys, such as acoustic and visual perception, air quality conditions, context, physiological and psychological conditions, cognitive background, thermal comfort, etc. Recent studies on the association between acoustic perception and thermal comfort in different recreational spaces were conducted during a single season. In this paper, we report a study with a refined approach performed during different seasons that aims at establishing a relationship between objective (i.e. acoustic, psychoacoustic, meteorological and thermal comfort indices) and subjective (i.e. meteorological, background noise and sound sources perception) data collected at an inner-city park site. We are investigating the direct relationship of thermal comfort and acoustical perception. To minimize the variance of other parameters which can influence the final outcome, such as context, landscape perception and cognitive background, we selected a sample of subjects that participated in more than one soundwalk, during different seasons, on the same study site. To describe statistically the relationship between acoustic perception and thermal comfort aspects it will be used Canonical Correlation Analysis.

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C. Huth, Möhler + Partner Ingenieure AG G. Krump, Technische Hochschule Deggendorf

8:40	Eine modulare Hörversuchssteuerung auf Basis von Audio-Plugins Peter Meier, Gerhard Krump [Abstract] Das ”Kompendium zur Durchführung von Hörversuchen in Wissenschaft und industrieller Praxis” (DEGA 2008) zeigt einige Messmethoden auf, für die eine rechnerbasierte Hörversuchssteuerung von Vorteil ist. Die Implementierung von Hörversuchsabläufen als Computerprogramm ist in der Regel ein zeitaufwendiger Prozess. Daher ist es oft sinnvoll, die Software in einzelne Module zu unterteilen und nach dem Baukastenprinzip für verschiedene Anwendungsfälle wieder zusammenzusetzen. Dies vereinfacht nicht nur die Softwareentwicklung, sondern erhöht auch die Wiederverwendbarkeit der einzelnen Bausteine. Eine gute Möglichkeit der modularen Aufteilung von Audiosoftware bietet das Konzept der Audio-Plugins. Diese sind vor allem im kreativen Audiobereich weit verbreitet, lassen sich aber auch als wissenschaftliche Werkzeuge für Hörversuchssteuerungen einsetzen. Der Vorteil liegt hier in der Benutzung von sogenannten DAWs (Digital Audio Workstations). Diese stellen bereits eine gewisse Bandbreite an Grundfunktionen zur Verfügung, die dann durch Audio-Plugins gezielt erweitert werden können. Im Rahmen des vorliegenden Beitrags wird ein System zur Steuerung von Hörversuchen vorgestellt, welches an der Technischen Hochschule Deggendorf entwickelt wird. Es basiert auf der Software Ableton Live und einer Sammlung von Max for Live (Max/MSP) Plugins, die für unterschiedliche Hörversuchsszenarien verwendet werden können. Im Beitrag werden Erfahrungen bei der Entwicklung und der Benutzung des Systems weitergegeben und praktische Anwendungsbeispiele präsentiert.
9:00	Online listening test to evaluate the gear mesh noise of inequidistant gearings Philipp Neubauer, Joachim Bös, Tobias Melz [Abstract] Die am Fachgebiet SAM der TU Darmstadt entwickelte inäquidistante Verzahnung zeichnet sich durch eine unregelmäßige Zahnanordnung an Zahnrädern eines Getriebes aus. Ziel der Forschung ist es, das Zahneingriffsgeräusch von Getrieben zu mindern, insbesondere durch eine Veränderung des Geräuschcharakters hin zu einem weniger lästigen Geräuscheindruck. Die Möglichkeit einer Verringerung des Summenschalldruckpegels des Zahneingriffsgeräusches konnte bereits messtechnisch nachgewiesen werden. Jedoch konnte für die These von subjektiv weniger lästig empfundenen Zahneingriffsgeräuschen durch inäquidistante Verzahnungen bisher noch kein Nachweis erbracht werden. In diesem Beitrag wird nun dieser Nachweis mithilfe eines Online-Hörversuches durchgeführt. Die Erstellung der synthetisch erzeugten Hörproben, bestehend aus Zahneingriffsgeräuschen von verschiedenen inäquidistanten Verzahnungen, wird beschrieben, gefolgt von der Konzeption, Durchführung und Auswertung des Online-Hörversuches, an dem über 60 Probanden teilnahmen. Es wird auf Chancen und Herausforderungen eines Online-Hörversuchs eingegangen. Schließlich werden die Ergebnisse analysiert, wobei sich zeigt, dass die Geräusche von inäquidistanten Verzahnungen tatsächlich als weniger, teils sogar erheblich weniger lästig bewertet werden als jene von vergleichbaren konventionellen Verzahnungen. Weiterhin zeigen die Ergebnisse, dass sogar Geräusche mit einer höheren subjektiv empfundenen Lautstärke als weniger lästig empfunden werden können.
9:20	Hörstudie zum Vergleich von realen und synthetischen Motorgeräuschen Felix Gaerner, Robert Henneberger, Stefan Sentpali [Abstract] Basierend auf einfachen Modellierungsgrößen, wie der Angabe von Ordnungszahlen und -Amplituden oder Modulationsparametern wurden synthetische Nachbildungen von realen Motorgeräuschen erzeugt. In einer Studie wurden Probanden zu der Ähnlichkeit der Nachbildungen und der realen Geräusche befragt. Die Ergebnisse dieser Studie werden dargestellt und analysiert. Ziel der Untersuchungen ist es Zusammenhänge zwischen dem Aufwand der Parametrierung für die Geräuschsynthese und der empfundenen Ähnlichkeit der realen und synthetisierten Geräusche zu ermitteln. Außerdem wird die empfundene Ähnlichkeit wird mit objektiven Ähnlichkeitskriterien, wie Autokorrelationen, oder Übereinstimmungen in psychoakustischen Kenngrößen verglichen.
9:40	Personal Sound Zones: Study on the Threshold of Acceptability in an Automotive Environment Maximilian Schaab, Tobias Clauß, Jakob Bergner, Christoph Sladeczek [Abstract] Personal sound zones aim to spatially limit the audibility of reproduced audio content. An ideal solution supplies multiple listeners in the same room with different audio signals without the need for headphones or constructional acoustic barriers. These systems however suffer from physical limitations, resulting in crosstalk beyond the borders of a sound zone into another. Especially when reproducing multiple sound zones in small rooms (e.g. within vehicle cabins), significant interferences from adjacent sound zones can diminish the perceptive listening experience. While physical metrics can quantify the magnitude of these interferences, e.g. by measuring the sound pressure level, the actual impairment of the subjective listening experience can usually not be quantified on that basis. The studies presented in this work show the existence of a program-dependent threshold of acceptability of interfering audio signals as well as indications of different factors influencing this threshold.
10:20	Charakterisierung von Ventilatorgeräuschen mit einem semantischen Differential Stephan Töpken, Steven van de Par [Abstract] Ventilatorgeräusche sind häufig ein Bestandteil der täglich wahrgenommenen Geräuschkulisse. Je nach Ventilatortyp, Zuströmsituation und Betriebszustand ergeben sich Geräusche, die sich im A-bewerteten Schalldruckpegel und insbesondere auch in ihrem Klangcharakter deutlich unterscheiden. Das Ziel dieser Studie ist eine Bestimmung der Dimensionen des Wahrnehmungsraumes, eine Identifikation der bewertungsrelevanten Dimensionen und die Entwicklung von (psycho-)akustischen Parametern, die die bewertungsrelevantesten Wahrnehmungsdimensionen von Ventilatorgeräuschen abbilden. In einem Hörexperiment wurden 35 verschiedene Ventilatorgeräusche von insgesamt 45 Probanden mit einem semantischen Differential bewertet, welches aus 29 Adjektivpaaren bestand. Das semantische Differential wurde im Rahmen von zwei Pretests entwickelt. Aus ursprünglich 438 Adjektiven wurden 106 Adjektivpaare zusammengestellt und hinsichtlich ihrer Eignung beurteilt. Basierend auf zwei Faktoranalysen ergeben sich sechs Wahrnehmungsdimensionen und fünf Geräuschgruppen. Die sechs Wahrnehmungsdimensionen beschreiben wie (I) angenehm, (II) brummend, (III) schrill, (IV) monoton, (V) hallend und (VI) rauschhaft die Geräusche sind. Basierend auf den semantischen Profilen der Geräuschgruppen hinsichtlich dieser Wahrnehmungsdimensionen können die Geräuschgruppen als (A) unangenehm, (B) brummend, (C) angenehm, (D) rauschhaft und (E) abwechslungsreich charakterisiert werden. Es zeigt sich, daß die Gruppen der angenehmen und der unangenehmen Geräusche sich hauptsächlich hinsichtlich der ersten drei Wahrnehmungsdimensionen unterscheiden.
10:40	Psychoakustische Untersuchung tonaler Komponenten von Zugvorbeifahrten Christine Huth, Geske Eberlei, Manfred Liepert, Thomas Kempinger [Abstract] In der vorliegenden Untersuchung wurden Zugvorbeifahrten mit stark ausgeprägten tonalen Komponenten schrittweise modifiziert. Um die tonalen Komponenten schrittweise abzusenken wurde die Vorbeifahrt mit den tonalen Anteilen in unterschiedlichen Pegelverhältnissen zu einer Referenzvorbeifahrt ohne ausgeprägte tonale Komponenten addiert. Zusätzlich wurden unterschiedliche Bandbegrenzungen an der tonalen Vorbeifahrt durchgeführt. Die so realisierten Stimuli wurden im Hörversuch bezüglich ihrer Akzeptanz befragt. Die Ergebnisse werden in Bezug auf die tatsächlich zugrunde liegenden Änderungen im A-bewerteten Pegel diskutiert.
11:00	Comparison of Different Loudness Models with Subjective Evaluations of Real Sounds: Vacuum Cleaner and Shaver Examples Serkan Atamer, M. Ercan Altinsoy [Abstract] Loudness is a fundamental unit in psychoacoustics. There are different models and standards available for calculating loudness. In recent decade, there has been considerable amount of effort to apply these models and calculate the loudness of various product sounds to evaluate their perceived quality. This study focuses on the perception of the term ”loudness” using real vacuum cleaner and shaver sounds. Those two seperate sounds are particularly selected due to their stationary noise characteristics. Subjects are asked to evaluate the percieved loudness of the sound samples using different psychometrical tests and results are compared with the calculated loudness values from different standards. Advantages and shortcomings of different loudness models are compared for stationary real noise sources.

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M.E. Altinsoy, TU Dresden, Lehrstuhl für Akustik und Haptik

14:00	Detektionsschwellen von Infraschall in Kombination mit Hörschall Elisa Burke, Johannes Hensel, Thomas Fedtke, Stefan Uppenkamp, Christian Koch [Abstract] Eingebettet in das Verbundprojekt 15HLT03 Ears II, als Teil des europäischen Metrologie-Forschungsprogramms EMPIR, ist es das Ziel dieser Studie, einen Beitrag zum besseren Verständnis der Wahrnehmung von Infraschall zu leisten. Im Fokus steht dabei die Frage, ob die Wechselwirkung zwischen Infraschall (< 20 Hz) und Schall im ”klassischen” Hörfrequenzbereich (20 Hz bis 20 kHz, im Folgenden als Hörschall bezeichnet) die Wahrnehmbarkeit von Infraschall beeinflusst. Umgekehrt wird auch untersucht, ob die Anwesenheit von Infraschall einen Einfluss auf die Detektionsschwellen von Hörschall hat. Zur Untersuchung werden monaurale Schwellenmessungen unter Verwendung eines adaptiven 3-AFC-Verfahren durchgeführt. Für die Stimulation wird eine speziell entwickelte Schallquelle verwendet, mit der sowohl tieffrequenter Schall als auch Hörschall über einen Einsteckhörer dem Gehörgang zugeführt werden kann. Zunächst werden Detektionsschwellen von isolierten Infraschall- und Hörschallstimuli bestimmt. Dann werden Detektionsschwellen für Infraschall in Anwesenheit von Hörschall und Detektionsschwellen für Hörschall in Anwesenheit von Infraschall gemessen. Im Beitrag wird die Eignung des Messaufbaus zur Messung der Detektionsschwellen von kombinierten Infraschall- und Hörschallstimuli gezeigt. Außerdem werden die Ergebnisse der Detektionsschwellenmessungen präsentiert. Dabei werden interindividuelle und intraindividuelle Schwankungen diskutiert.
14:20	Taktile Wahrnehmungsmerkmale von Ganzkörperschwingungen und Hand-Arm-Schwingungen im Vergleich Robert Rosenkranz, Martin Wilberg, M. Ercan Altinsoy [Abstract] Im alltäglichen Leben ist der Mensch bei der Benutzung von Werkzeugmaschinen, Küchengeräten oder beim Auto- bzw. Fahrradfahren Hand-Arm- Schwingungen (HAS) ausgesetzt. Diese Vibrationen können ebenso wie Ganzkörperschwingungen (GKS) vom Nutzer taktil wahrgenommen werden. In Abhängigkeit der Eigenschaften der Vibrationen werden bei Ihm bestimmte Wahrnehmungsmerkale hervorgerufen, welche in Form von Deskriptoren verbalisierbar sind. Bisher wurden Wahrnehmungsmerkmale für GKS untersucht. Es stellte sich die Frage, ob HAS im Vergleich zu GKS gänzlich andere Wahrnehmungsmerkmale oder zumindest eine andere Ausprägung gleicher Wahrnehmungsmerkmale hervorrufen. In der vorliegenden Arbeit werden daher Wahrnehmungsmerkmale von HAS näher untersucht. Dazu wurden Sinus- und Rauschsignale (mit unterschiedlichen Bandbreiten) mit unterschiedlichen (Mitten)-frequenzen im Frequenzbereich von 1 Hz bis 500 Hz bei zwei Pegelstufen dargeboten. Zunächst nannten Probanden in einem freien Interview die bei ihnen durch diese GKS hervorgerufenen, signalbeschreibenden Wahrnehmungsmerkmale. Durch Korrelationsanalysen wurden die häufigsten Deskriptoren auf einen kleinen Satz von Deskriptoren reduziert. Schließlich wurden in einem zweiten Versuch bei wiederholter Präsentation der Stimuli diese Wahrnehmungsmerkmale auf ihre Ausprägungsstärke bewertet. Der Versuch zeigte interessante Zusammenhänge und Unterschiede zu den Wahrnehmungsmerkmalen von HAS im Vergleich zu GKS. Diese Erkenntnisse ermöglichen eine genauere Modellierung der taktilen Wahrnehmung von Vibrationen, wodurch gezielt Vibrationen beispielsweise für virtuelle Umgebungen gestaltet werden könnten.
14:40	Rendering by Tuning the Frequency and Amplitude of Single Tone Vibrotactile Feedback Ugur Alican Alma, M. Ercan Altinsoy [Abstract] When a finger moves on a surface of a material, textural information is perceived via the sensory receptors. Although the texture rendering is still not very clear phenomenon, it has become an emerging topic in surface haptics recently. However, it is known that even providing a single tone sinusoidal vibration on a tactile display creates considerable haptic feedback. In this study, a new method is proposed for texture rendering using a single tone vibrotactile feedback. Using an adjustment method, the subjects tuned the frequency and amplitude of single tone sinusoidal vibration on a tactile display to seek the most similar sensation for the several fabric textures. Then, second experiment is conducted to evaluate the realism ratings of the first experiment. Using a two alternative forced choise method, the subjects are asked to match the pair of textures with the pair of assigned vibratory signals. The results show that one single tone vibrotactile signal using an adjustment method can be used to distinguish the textile textures on a tactile surface.
15:00	Perceptual Auditory Display for Two-Dimensional Short-Range Navigation Tim Ziemer, Holger Schultheis [Abstract] An auditory display for short-range navigation in two-dimensional space is derived, implemented, and verified in an experiment. The auditory display design considers auditory qualities and auditory scene analysis principles. Orthogonal spatial dimensions are mapped to different auditory qualities in ranges at which they can be considered as orthogonal. This way, perceptual interactions are avoided and the auditory display is unambiguous. In particular, perceptual qualities - like perceived duration, loudness and loudness fluctuation, inharmonicity, roughness, noisiness, and pitch - and principles of simultaneous and sequential grouping, known from research in the field of auditory scene analysis, are considered. With the perceptual auditory display, 18 inexperienced users were able to find invisible targets on a computer screen. To quantify their performance, we calculated the length, entropy, box counting, target overshoots, motion interruptions, x- and y-flips of the mouse trajectories and measured the time needed to find the target. We furthermore identified six strategies, which the participants used to approach the target. The results show that they were able to combine the information of the two dimensions to derive the location of the target and approach it directly. But they were also able to find the target by approaching it dimension after dimension.
15:20	Automatic control procedure of the sound quality of engine starters in production Günther Hasna, Stephane Molla, Pierre Mollon [Abstract] Harmonic component analysis, click detection, study of the influence of shocks or resonance are basic tasks in acoustics, for numerous applications. Decomposing a complex signal in several single-component signals is a process which can often make further analysis tasks easier. GENESIS proposed a set of algorithms that allows the decomposition of an acoustic signal into four components: stationary noise, tonal part, transient part, remainder. For the sake of optimization, GENESIS proposed a sequential use of these computations, and integrated it in a procedure designed for facilitating the tuning task for the end user. In the context of quality assessments in automotive starter production lines, VALEO needs a reliable tool to detect and quantify the presence of high-frequency whistling with a method as non-intrusive as possible. A solution was found using an automatic component separation algorithm: tonal components are detected and extracted, allowing to estimate their contributions to the overall level with respect to the background noise. No tachometric measurement is required. Thus, an acceptation criterion is obtained, based only on the acoustic signal without any assumption over which orders are prominent.This paper describes the chosen algorithms and the tuning method that lead to the final implementation on the production line.

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W. Ahnert, ADA Acoustics & Media Consultants W. Lachenmayr, Müller-BBM GmbH M. Späh, Fraunhofer-Institut für Bauphysik U. Schanda, Labor für Schallmesstechnik, Hochschule Rosenheim

15:40	Berechnung des Schallfeldes in der Deutschen Oper Berlin mit Raytracing und der Finiten-Elemente-Methode Jan Michael Kimmich, Stefan Frank, Anton Schlesinger, Martin Ochmann, Martin Tschaikner [Abstract] Ziel des SIMOPERA-Projekts ist es, die Akustik in großen, komplex geformten Veranstaltungsräumen am Beispiel der Deutschen Oper Berlin zu simulieren und zu optimieren. Eine Optimierung der Akustik ist notwendig, da im Orchestergraben hohe Schalldruckpegel ein Problem für Kommunikation und Gesundheit der Musiker darstellen. In Opernhäusern wird die Raumakustik durch die Kopplung dreier Räume, des Bühnenhauses, des Orchestergrabens und des Zuschauerraums, bestimmt. Diese sind zu komplex, um mit nur einem numerischen Verfahren die Akustik in allen Räumen zufriedenstellend abbilden zu können. Daher soll eine Kombination mehrerer Verfahren angewendet werden. Um wellentheoretische Phänomene wie Raummoden im Orchestergraben und Beugungseffekte bei der Schallabstrahlung vom Orchestergraben in den Zuschauerraum berechnen zu können, wird die Finite-Elemente-Methode eingesetzt. Für Frequenzen oberhalb der Schröderfrequenz werden Methoden der geometrischen Akustik, wie das Raytracing, zum Einsatz kommen. Die Ergebnisse dieser Verfahren werden miteinander und mit den Ergebnissen begleitender raumakustischer Messungen verglichen. Gelingt es die Raumakustik der Deutschen Oper Berlin hinreichend durch Simulationen abzubilden, so können unterschiedliche Maßnahmen zur Verbesserung der Akustik im Orchestergraben und deren Auswirkungen auf die Akustik im Zuschauerraum untersucht werden. In einer virtuellen Simulationsumgebung ist es dann möglich, die Maßnahmen zu auralisieren und damit hör- und erfahrbar zu machen, um weitere Planungsschritte zu erleichtern.
15:42	Messtechnische Untersuchung der Raumakustik der Deutschen Oper Berlin Anton Schlesinger, Jan Michael Kimmich, Stefan Frank, Martin Ochmann [Abstract] Veränderten Hörgewohnheiten ist es zuzuschreiben, dass die Orchesterstärken im vergangenen Jahrhundert angewachsen sind und die Mehrzahl der Opernhäuser die einhergehend erhöhten Schallpegel in den Orchestergräben in Bezug auf das Ensemblespiel und die Gesundheit von Musikern kontrollieren muss. Auch die Deutsche Oper Berlin sieht sich mit dieser Herausforderung konfrontiert. Zu diesem Zweck werden raumakustische Messungen durchgeführt, die den Zustand der Oper nach einem Spielbetrieb von 67 Jahren seit Wiederaufbau des Zuschauerraums beschreiben. Neben standardisierten Messmethoden kommen Mikrofonarrays zum Einsatz, um das deterministische Schallfeld in den Raumdimensionen abzubilden. Diese Messungen ermöglichen zunächst den Vergleich mit den frühen Planungen und Untersuchungen von Cremer et al. aus dem Jahr 1962 während der Konstruktionsphase. Die Messergebnisse dienen zweitens zur Konservierung der allgemein für hervorragend befundenen Akustik des großen, aufgefächerten Zuschauerraums bei künftigen baulichen Vorschlägen zur Verringerung des Schallpegels im Orchestergraben. Vergleichbare Arbeiten zeigen, dass ein verbesserter akustischer Kontakt unter den Musiker im Orchestergraben zu langzeitlich betrachtet niedrigeren Schallpegeln führen kann, ohne die Dynamik zu beeinträchtigen. Vorrangiges Ziel dieses Projekts ist es daher nicht, die Schallleistung durch konstruktive Maßnahmen zu reduzieren, sondern die wechselseitige Hörbarkeit der Musiker durch ein differenzierteres Klangbild in Raum und Zeit zu erhöhen. Die präsentierten Messergebnisse gestatten erste Hinweise auf mögliche Lösungsansätze.
15:44	Das Zuschauermikrofon – Smartphones als Empfänger für raumakustische Besetztmessungen Andreas Wagner [Abstract] Raumakustische Messungen im Zuschauerraum stellen bei der Planung oder Analyse von Opernhäusern, Theatern und anderen großen Veranstaltungsräumen einen fundamentalen Baustein der akustischen Beratung dar. Im unbesetzten Raum werden daher umfangreiche Messungen mit einer Vielzahl an Sende- und Empfangspositionen durchgeführt, um ein möglichst umfassendes, objektives Bild der raumakustischen Verhältnisse zu erstellen. Bei Messungen im besetzten Raum hingegen ist die verfügbare Messzeit stark begrenzt, da die Messungen üblicherweise unmittelbar vor einer Veranstaltung mit bereits anwesendem Publikum durchgeführt werden. Dadurch kann für diesen Zustand - der ja eigentlich für eine Beurteilung ausschlaggebend ist - mit praktikablem Aufwand nur eine geringe Anzahl an Sender- Empfänger-Kombinationen gemessen und ausgewertet werden. Um auch im besetzten Raum mehr Messergebnisse zu erhalten, schlägt der Autor daher vor, das Publikum aktiv in die akustische Messung einzubinden, indem die Smartphones der Zuschauer als akustische Empfänger dienen. Der Vortrag zeigt, dass die heute in Smartphones verbauten Mikrofone für aussagekräftige akustische Messungen geeignet sind und stellt ein Verfahren vor, das die auf dem Smartphone erzeugten Messdaten automatisch erfasst, auswertet und übermittelt. Die Empfängerpositionen werden zudem anhand des akustischen Signals im Raum lokalisiert, was die Möglichkeit zu deutlich detaillierteren Analysen eröffnet, als sie mit bestehender Technik möglich sind.
15:46	Adaptation of singers to room acoustical conditions Paul Luizard, Erik Brauer, Stefan Weinzierl [Abstract] This research project currently running at the TU-Berlin aims to investigate the capacity of adaptation of trained singers to the acoustics of various rooms. The methodology is based on the level of correlation between room acoustical parameters and musical characteristics. The singers with the same short musical program in each room, are recorded by means of a near-field microphone, and the motion of their vocal folds is captured by means of electroglottography measurements. In addition, room acoustical measurements are performed using a dodecahedral sound source, omnidirectional microphones and a dummy head. Another set of measurements consists in placing the dummy head together with a directional loudspeaker on a rotative plate in order to measure impulse responses from different orientations, on stage. The second phase of the project is the replication of the first experiment in virtual conditions. Interactive auralization is perform, i.e. the singers could hear their own voice in the virtual room while singing. In addition, simulated room impulse responses are calculated, according to the position and orientation of the dummy head and the loudspeaker. Hence, the virtual environments generated using measured and simulated impulse responses are presented to the singers in order to study their potential discrepancies.
15:48	Applicability Analysis of the Revised Acoustic Energy Model for Concert Auditoriums to Predict Energy Relations in a Theatre Jianliang Gao, Shiu-Keung Tang [Abstract] The prediction of objective acoustical parameters, especially those based on energy relations, in theatres is generally not an easy work. Although Barron and Lee proposed a revised acoustic energy model for concert auditoriums which has proved to be the most reliable among the models for the prediction of acoustical energy parameters in this kind of spaces [M. Barron and L-J. Lee, J. Acoust. Soc. Am. 84, 618-628 (1988)], it is still left unaddressed whether this model is also valid for theatres or not. For this sake, the present study applied Barron’s model to a theatre in Hong Kong, and compared the predicted values and those measured in this hall for six energy-base parameters: early strength G80, late strength GL, sound strength G, clarity C80, definition D50 and center time Ts. The results show that the latter three parameters can be predicted with acceptable accuracy in general, while the former three are overall considerably overestimated. On the basis of these findings, a necessity is recommended in future research to propose a specific energy model for the acoustic prediction in theatres.

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M.E. Altinsoy, TU Dresden, Lehrstuhl für Akustik und Haptik

14:00	Die Elbphilharmonie im Vergleich mit anderen Konzertsälen von Rang Helmut Fuchs [Abstract] Für beide ’Weinberg’-Architekturen stand der ’Schuhkarton’-Musikvereinssaal Wien mit einer Nachhallzeit von 2s bei mittleren und bis 3s bei tiefen Frequenzen Modell. Die erste ”has become one of the models of successful acoustical designs ... A number of terrassed surround halls have been built, though none have been as acclaimed as the Berlin Philharmonie” (Beranek 2004). Die zweite ist für Chefdirigent Hengelbrock 2017 ”anders als alle anderen - ein phänomenales Wunderwerk”. Beide Planungen haben aber das angestrebte Bassverhältnis verfehlt, indem sie die Absorption der für die frühen Reflexionen wesentlichen Begrenzungsflächen deutlich unterschätzten. Die fast konstante Nachhallcharakteristik der Elbphilharmonie hat nach unisono vertretener Meinung von Musikern und Zuhörern zu einem verblüffenden, hellen, durchsichtigen, klaren, wuchtigen Klang geführt. Dies hat tatsächlich etwas mit der außerordentlich photogenen, extra schweren und teuren, aus 10.287 individuell vorgefertigten faserverstärkten Gipsplatten zusammengesetzten ’Weißen Haut’ zu tun. Allerdings nicht, wie von Ihren Erfindern wortreich verbreitet, dank der darin nach Berechnungen aufwändig eingefrästen Vertiefungen zwischen 5 und 90 mm. Man kann stattdessen, wie 1931 bei der Jesus-Christus-Kirche und 1963 der Philharmonie in Berlin, von einem weiteren glücklichen Zufall sprechen, obgleich oder weil das Ergebnis in einem wichtigen Punkt eben nicht der vorherrschenden Lehrmeinung und den Erwartungen der planenden Akustiker entspricht.
14:20	Akustik der Staatsoper Unter den Linden Berlin; Entwurf Martijn Vercammen, Margriet Lautenbach [Abstract] Im Oktober 2017hat die Staatsoper Unter den Linden in Berlin, nach einer Bauperiode von ca. 7 Jahren, wieder seine Türen geöffnet. Zielsetzung war sowohl eine denkmalgerechte Sanierung als auch eine erhebliche Verbesserung der Akustik. Neben den grundsätzlichen akustischen Schwierigkeiten einer Oper war die wichtigste Einschränkung das geringe Volumen. Auf Grund einer akustischen und baulichen Analyse wurden eingreifende Baumaßnahmen empfohlen und auch durchgeführt, unter Anderem eine Erhöhung der Decke mit ca. 5 m, ohne Erhöhung des Daches. Die Frage, die sich dabei gestellt hatte war, inwieweit ein gekoppelter Raum zur Raumakustik im Hauptvolumen beitragen kann. Anhand eines energetischen Modells gekoppelter Räume war zu zeigen, dass nur ein sehr gut angekoppelter Raum (mit großer Kopplungsfläche und geringer Absorption) einen wesentlichen Beitrag liefern kann. In diesem ersten Vortrag werden einige Ergebnisse der akustischen Berechnungen und Maßstabsmodelluntersuchungen 1:10 gezeigt, und wie diese Untersuchungsergebnisse den Entwurf beeinflusst haben.
14:40	Akustik der Staatsoper Unter den Linden Berlin; Ergebnisse Margriet Lautenbach, Martijn Vercammen [Abstract] Im Oktober 2017 hat die Staatsoper Unter den Linden in Berlin, nach einer Bauperiode von ca. 7 Jahren, wieder seine Türen geöffnet. Zielsetzung war sowohl eine denkmalgerechte Sanierung als auch eine erhebliche Verbesserung der Akustik. Neben den grundsätzlichen akustischen Schwierigkeiten einer Oper war die wichtigste Einschränkung das geringe Volumen. Auf Grund einer akustischen und baulichen Analyse wurden eingreifende Baumaßnahmen empfohlen und auch durchgeführt, unter Anderem eine Erhöhung der Decke mit ca. 5 m, ohne Erhöhung des Daches. In diesem zweiten Vortrag werden die Ergebnisse der Messungen im fertig gestellten Saal gezeigt und mit Messungen in einigen anderen Opernhäuser (DSO vor Umbau, Köln, Bayreuth, Komische Oper Berlin) verglichen.
15:00	Zur Raumakustik repräsentativer Säle von Schloss Benrath Tanja Graef, Klaus-Hendrik Lorenz-Kierakiewitz, Benjamin Pfändner, Alexandra Wagner [Abstract] Schloss Benrath liegt im Süden Düsseldorfs und wurde Mitte des 18. Jahrhunderts als Jagd- und Lustschloss erbaut. Darin befinden sich u.a. repräsentative Säle für Musikaufführungen. In Räumen des Schlosses (Vestibül, Gartensäle und zentraler Kuppelsaal) wurden detaillierte raumakustische Messungen im nahezu unverändert erhaltenen Originalzustand durchgeführt, darunter Messungen der Nachhallzeiten, Schallpegelabnahme mit zunehmendem Abstand von der Schallquelle und Raumimpulsantworten, jeweils mit und ohne Besetzungssimulation. Die - zur Validierung mit mehreren Programmen durchgeführte - Auswertung der Messergebnisse erlaubt eine Beurteilung der Hörsamkeit und einen Vergleich mit heutigen Empfehlungen zur Raumakustik von Kammermusik- und Festsälen. Die Gegenüberstellung der verwendeten Auswertungsprogramme ergab, dass die einzelnen Ergebnisse im Wesentlichen vergleichbar sind; teilweise ergaben sich zwischen den Programmen jedoch Parameterwertunterschiede oberhalb der Hörschwelle. Trotz der global konkaven Geometrie des Kuppelsaals wurden keine die Hörsamkeit ernsthaft beeinträchtigenden echoartigen Effekte festgestellt. Die Ursachen werden im Beitrag erläutert. Insgesamt sind die untersuchten Räume als typisch für die Epoche und für die Darbietung von damaliger festlicher Kammermusik als gut geeignet zu beurteilen. Zudem erlaubt die besondere Geometrie des Kuppelsaals mit zentraler Öffnung und Laterne eine ”unsichtbare” Musikerpositionierung als besonderen Klangeffekt. Hiervon wurde eine In-Situ-Auralisation im Vergleich zur üblichen Positionierung durchgeführt, die im Vortrag vorgestellt werden soll.
15:20	Zu akustischen Eigenschaften ungewöhnlicher Saalformen anhand des Neuen Zentralgebäudes der Leuphana Universität Lüneburg Tobias Behrens, Wolfgang Ahnert [Abstract] Anfang 2017 wurde das architektonisch exponierte ’Neue Zentralgebäude der Leuphana Universität Lüneburg’ fertiggestellt. Das darin befindliche Auditorium Maximum weist eine für den entwerfenden Architekten Daniel Libeskind typische schiefwinklige Raumform auf. Dabei prägen aus der Vertikalen nach außen geneigte Wände das Schallfeld. Im Vortrag wird der raumakustische Entwurfsprozess von Maßnahmen zur Wahrung einer nutzungsgerechten Hörsamkeit dargelegt. Auch wird auf die Beschallung und das architektonisch nicht minder faszinierende Foyer des Gebäudes eingegangen.

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W. Lachenmayr, Müller-BBM GmbH

16:40	Loudness-based reverberation analysis for room acoustics Winfried Lachenmayr [Abstract] Als eine Alternative zur klassischen Nachhallzeitberechnung wurde von Lee et al eine lautheitsbasierte Impulsantwortanalyse unter Verwendung der frei zugänglichen Lautheitsmodelle DLM und TVL vorgestellt. Durch den Ansatz sollen die beiden Aspekte Nachhallpegel und Nachhallzeit sowie weitere wahrnehmungsrelevante Effekte kombiniert werden. Der lautheitsbasierte Ansatz wurde bislang nur für relativ große Parameteränderungen getestet und nicht re-validiert, was für einen Schritt in Richtung der praktischen Nutzung nötig wäre. In einem Hörversuch in semi-virtueller Umgebung wurden Stimuli mit verschiedener Nachhallcharakteristik bezüglich ”gleicher Halligkeit” angepasst. Die zugehörigen Impulsantworten wurden in der Folge mit drei Lautheitsmodellen (DLM, TVL und zusätzlich ISO532-1:2016) analysiert und liefern die Lautheits-Nachhallzeiten EDTN und TN30. Es zeigt sich, dass das TVL-Modell eine passende EDTN liefert, die besser als der konventionelle Parameter EDT zum Höreindruck passt. Weitere Vergleiche zeigen, dass Nachhallwerte aus dem TVL-Modell durchweg länger sind als die des DLM. Das (genormte) ISO Lautheitsmodell scheint für Auswertungen des Nachhalls am wenigsten geeignet zu sein. In dem Beitrag werden die Versuche vorgestellt und Ergebnisse diskutiert.
17:00	Gekrümmte Abklingkurven in Hallräumen Jamilla Balint, Gerhard Graber [Abstract] ISO 354 Annex D gives recommendations to increase the diffusivity in reverberation chambers by installing diffusers. The absorption coefficient of a sample will be increased with the amount of diffusers until it reaches a maximum value. This paper discusses the reasons for the increase of the absorption coefficient and how this can influence the interlaboratory reproducibility. When an absorber is placed on the ground without any diffusing elements in the room, the energy decay will exhibit a non- exponential nature at mid and high frequencies due to the resulting vertical and horizontal sound field. Calculating the reverberation time with linear regression is questionable in those cases. Measurement results with varying number of diffusers will be discussed showing that the slopes of the inital and late part of the energy decay as well as the bending point are changed.
17:20	Mehrdimensionale visuelle Clusteranalyse raumakustischer Parameterwerte: Erweiterung auf andere Raumtypen und Vergleiche Vorher/Nachher Klaus-Hendrik Lorenz-Kierakiewitz, Benjamin Pfändner, Alexander Fuß, Stefan Ostrowski [Abstract] Auf der DAGA 2017 wurde ein Verfahren zur visuellen mehrdimensionalen Analyse raumkustischer Parameter in Konzertsälen, Opernhäusern und Kammermusikräumen vorgestellt. Mit dessen Hilfe wurden beispielhaft für die einen Raum kennzeichnenden raumakustischen Parameterwerte wie Nachhallzeit TMid, Stärkemaß GMid und Raumvolumen V mit mehrdimensionalen Darstellungen gezeigt, dass sich die verschiedenen Raumtypen innerhalb des von den Parametern aufgespannten Parameterraums in charakteristischen Raumbereichen bündeln und bezüglich der Hörsamkeit als gut beurteilte Räume innerhalb der verschiedenen Raumtypen als Cluster in einem begrenzten Teil-Raumbereich dieses Parameterraums lokalisiert werden können. Im diesem Beitrag soll dieses visuelle mehrdimensionale Analyseverfahren um weitere Raumtypen wie Kirchenräume und Theatersäle erweitert werden. Durch den Vergleich der Position von renovierten Räumen (wie z. B. der Royal Albert Hall, der Tonhalle Düsseldorf, der Oper Düsseldorf und anderer aktueller Beispiele) vorher /nachher soll gezeigt werden, ob und inwieweit die durchgeführten Renovierungen in der Lage waren, eine Positionsänderung der Beispielräume innerhalb des Parameterraums bzw. gar in die Cluster-Teilraumbereiche mit hohen Qualitätsbeurteilungen zu verursachen.
17:40	Acceptable reverberation times at various octave bands in halls for pop and rock music Niels Werner Adelman-Larsen [Abstract] Subjective ratings from 25 professional musicians and sound engineers were obtained to assess two Danish rock venues of similar size and similar low frequency reverberation times, but different high frequency reverberation times. The musicians judged one hall significantly better than the other, confirming a hypothesis that rock venues can have a longer reverberation time at mid to high frequencies at least in the empty condition. A fairly long reverberation time in the 63 Hz octave band is found to be acceptable, so the 125 Hz octave band is probably the single most important band to control for amplified music such as pop and rock.
18:00	Classification of Rooms in Educational Buildings using different Noise Indicators Karin Loh, Florian Pausch, Janina Fels [Abstract] Former studies provided different reasons for noise in schools and preschools. As such, room acoustic design and internal and external background noise sources are contributing to the overall noise level, in addition to the considerable proportion of noise which is generated by the children themselves. Current noise ratings mostly rely on single values, like dB(A), only, considering merely basic psychoacoustics. However, annoyance due to environmental noise is depending on a wider range of aspects which can be represented through psychoacoustic parameters. The aim of this work is to classify and to compare different types of rooms in educational buildings using room acoustic parameters and psychoacoustic parameters, both obtained from room acoustic measurements in silence and from in situ measurements in the presence of children, respectively. Results from different day care centres and primary schools in Aachen are presented in this instance.

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M. Späh, Fraunhofer-Institut für Bauphysik U. Schanda, Labor für Schallmesstechnik, Hochschule Rosenheim

14:20	Hoher Anspruch auf kleinem Raum: Tieffrequente Herausforderungen bei der akustischen Sanierung eines Aufnahmeraumes Valentin Huber, Jan Godde, Jamilla Balint [Abstract] Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der akustischen Sanierung eines Aufnahmeraums mit einem Volumen von 70 m3, wobei sich die Akustik an einen bestehenden Studioraum anlehnen sollte. Die besonders bei kleinen Räumen auftretenden Herausforderungen wie störende Raummoden im tieffrequenten Bereich stehen hierbei im Fokus. Eine frequenzunabhängige Nachhallzeit von 0.25 s wurde als Zielwert angestrebt. Mittels eines raumakustischen 3D-Modells wurden Optimierungsmaßnahmen entwickelt. Für die Grunddämpfung im tieffrequenten Bereich kamen Kantenabsorber zum Einsatz und wurden mit Verbundplattenresonatoren ergänzt. Um Flatterechos zu vermeiden sowie um eine ausreichende Absorption und Diffusität zu ermöglichen, wurde eine multifunktionale Deckenkonstruktion entworfen und Vorhänge angebracht. Abschließend wurden Messungen vorgenommen um die Planung in Hinblick auf Nachhallzeit, Raummoden und Reflexionen zu evaluieren sowie mit der Ausgangssituation zu vergleichen. Zudem wird ein großes Augenmerk auf die Krümmung der Abklingkurven sowie die dadurch uneindeutige Bestimmung von Nachhallzeiten mittels Regressionsgeraden gelegt.
14:40	Gesteigerte Bassabsorption von textilen Absorbern bei der Verwendung als Rollbanner Jonas Schira [Abstract] Bassabsorption ist bei textilen Absorbern meist nur unzureichend gegeben. Es gibt jedoch die Möglichkeit, durch den Einsatz des Textils als Membran vor einem geschlossenen Luftraum, die Absorptionsleistung im Bassbereich unter 250 Hz deutlich anzuheben. Anhand einer Messreihe, durchgeführt im Hallraum des Zentrums für Bauphysik (ZFB) der Hochschule für Technik in Stuttgart-Vaihingen nach DIN EN ISO 354, wird in diesem Vortrag gezeigt, mit welchen konstruktiven und architektonischen Mitteln die Bassabsorption in textilen Absorbern deutlich angehoben werden kann. Es werden unterschiedliche Messanordnungen ausgewertet und verglichen. Zudem wird anhand von Praxisbeispielen aufgezeigt, wie sich die theoretischen Überlegungen in der Praxis, explizit am Beispiel eines Absorptions-Rollbanners, umsetzen lassen.
15:00	Variable Raumakustik in musikalischen Probenräumen? Björn Knöfel, Marco Gnauck, Holger Kunze [Abstract] Musiker, die mit ihrem Instrument ein musikalisches Werk einstudieren, beschäftigen sich zumeist sehr intensiv mit den unterschiedlichsten Aspekten ihrer musikalischen Interpretation. Die Probenräume, in denen sie üben, nehmen sie mit ihrer nicht immer optimalen Raumakustik meist als gegeben hin. In Gesprächen mit Musikern ist häufig der Wunsch geäußert worden, Übungsräume raumakustisch zu verbessern und Räume auch akustisch variabel zu gestalten. Um diesen Bedarf an veränderlicher Akustik besser einschätzen zu können, wurde eine Befragung von 41 Musikern und Musikpädagogen im klassischen Bereich durchgeführt. Dabei wurden die Musiker gebeten, detaillierte Angaben zu den von Ihnen gespielten Instrumenten, musikalischen Genres und Ensembles zu machen. Ihre regelmäßigen Probenräume sollten die Musiker im akustischen Kontext mit 20 Attributen aus unterschiedlichen Wahrnehmungskategorien beschreiben. Aus diesen mehrdimensionalen subjektiven Einschätzungen werden anschließend mit statistischen Verfahren charakteristische Attribute ausgewählt, um möglichst objektive Parameter für die Kennzeichnung der Übungsräume ableiten zu können. Die Ergebnisse der Studie werden präsentiert, in dem der Schwerpunkt auf der akustischen Beschreibung der Übungsräume und den daraus gewünschten Veränderungen der Musiker liegt. Auf der Basis der Musikerwünsche werden schließlich raumakustisch variable Akustikelemente für Probenräume konzipiert, um jedem Musiker und jedem Instrument einen optimalen Übungsraum zur Verfügung stellen zu können.
15:20	An Instrument for Measuring the Perception of Room Acoustics from the Perspective of Musicians: The Stage Acoustic Quality Inventory (STAQI) Zora Schärer Kalkandjiev, Stefan Weinzierl [Abstract] We introduce the Stage Acoustic Quality Inventory (STAQI) as a new measuring instrument for the perception of room acoustical environments by musical performers. A combined qualitative-quantitative approach was employed to develop a list of attributes describing room acoustics that are commonly used and well-understood by musicians. In a first step, separate lists were developed with 6 solo musicians and 2 chamber music ensembles by using the repertory grid technique in simulated room acoustical environments. A total of 145 items was subsequently reduced to 65 items, eliminating identical or obviously redundant terms. In a second step, musicians participating in an online-study assessed the relevance of these 65 items and then used their personal selection to rate the performance space they had last played in. On the basis of these ratings, a set of terms could be chosen and evaluated to establish an inventory that can be used in the future to study the perception of stage acoustics by musicians and the correlation with physical room acoustical parameters.
15:40	Klassenraumakustik und Absorberverteilung - Messungen Klaudius Hengst, Moritz Späh, Xiaoru Zhou [Abstract] Um einen Raum akustisch nach DIN 18041 zu konzeptionieren, benötigt der Planer in der Regel im Vorfeld Angaben über das akustische Verhalten der Materialien, die zur Anwendung kommen sollen. Es bedarf somit frequenzabhängiger Absorptionsgrade von Akustikdecken, Wandabsorbern, Bodenbelägen, Einrichtungsgegenständen und dergleichen. Diese werden üblicherweise vom jeweiligen Hersteller im standardisierten Hallraum nach DIN EN ISO 354 gemessen. Für gewöhnlich werden entsprechende Produkte nach DIN EN ISO 11654 bewertet und ihnen damit ein Einzahlwert in Form eines bewerteten Absorptionsgrades und einer entsprechenden Absorberklasse zugeordnet. Oftmals erfolgt die Auswahl der Absorber hinsichtlich der Absorberklasse oder dem bewerteten Absorptionsgrad alpha_w. Es kann jedoch größtenteils nicht sichergestellt werden, dass in dem zu konditionierenden Raum ein ideal diffuses Schallfeld wie in einem Hallraum vorherrscht. Die sich daraus ergebenden Nachhallzeiten wurden in einem umfangreichen Projekt in Zusammenarbeit von Knauf mit dem Fraunhofer IBP Stuttgart untersucht. Hierbei wurden Messungen in einem eigens dafür gebauten Musterklassenraum mit Akustikdecken der Absorberklassen A und C (bewerteter Absorptionsgrad alpha_w = 1,00 bzw. 0,70), mit und ohne Wandabsorber, sowie mit und ohne Möblierung durchgeführt. In diesem Vortrag wird über die Messungen berichtet, im weiteren Vortag zu diesem Vorhaben wird auf den Vergleich von Berechnung und Messung der Nachhallzeit im untersuchten Klassenraum eingegangen.
16:00	Klassenraumakustik und Absorberverteilung – Messung und Berechnung Moritz Späh, Klaudius Hengst, Xiaoru Zhou [Abstract] Die Messung des Schallabsorptionsgrads von absorbierenden Materialien erfolgt in der Regel in Hallräumen mit diffusem Schallfeld. In realen Räumen, wie z.B. Klassenzimmern, kann jedoch nicht davon ausgegangen werden, dass ein ideal diffuses Schallfeld wie im Hallraum vorhanden ist. Die sich daraus ergebenden Nachhallzeiten wurden in einem umfangreichen Projekt in Zusammenarbeit von Knauf mit dem Fraunhofer IBP Stuttgart untersucht. Hierbei wurden Messungen in einem eigens dafür gebauten Musterklassenraum mit Akustikdecken der Absorberklassen A und C (bewerteter Absorptionsgrad αw = 1,00 bzw. 0,70), mit und ohne Wandabsorber, sowie mit und ohne Möblierung durchgeführt. Im weiteren Vortrag zu diesem Vorhaben wird über die Messungen berichtet, in diesem Vortrag wird auf den Vergleich von Berechnung und Messung der Nachhallzeit im untersuchten Klassenraum eingegangen.
16:20	Der Einfluss des Streugrades auf raumakustische Computersimulationen Joshua Dunkel, Vanesa Rodríguez Cortés, Jörn Hübelt [Abstract] Die Behandlung komplexer raumakustischer Problemstellungen stützt sich heute immer öfter auf Computersimulationen. Mit den Prinzipien der geometrischen Raumakustik wird im Rechner ein vereinfachtes Modell der Realität geschaffen, die Welleneffekte des Schalls werden zur Reduzierung des Rechenaufwandes weitestgehend vernachlässigt. Ergebnisse, die qualitativ mit Messergebnissen vergleichbar sind, können nur mithilfe akustischer Eingangsdaten erreicht werden, welche diese Defizite kompensieren. Dazu sind insbesondere Parameter zur Modellierung der Reflexionsprozesse an Raumbegrenzungsflächen entscheidend. In raumakustischen Computersimulationen wird die Quantität, mit der diffuse Reflexionen an Grenzflächen auftreten, durch den einfallsrichtungsunabhängigen Streugrad beschrieben. Da Mess- und Produktdaten zum Streugrad jedoch zurzeit nicht üblich sind, greift der Softwareanwender im Allgemeinen auf Schätzwerte zurück, welche z. B. auf der Abmessung der Strukturperiode im Bezug zur Wellenlänge basieren. Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurde der Einfluss des Streugrades auf die Ergebnisse raumakustischer Simulationen unter Berücksichtigung der Größe und Positionierung schallstreuender Teilflächen untersucht. Dazu wurde der Streugrad eines exemplarischen Diffusors (QRD) messtechnisch im Modellhallraum der PTB Braunschweig bestimmt. Mithilfe einer raumakustischen Simulations-Software wurden anschließend sowohl der messtechnisch bestimmte als auch sehr geringe bzw. hohe Streugrade für die Diffusor-Fläche angesetzt, um den Einfluss des Streugrades bewerten zu können. Die Durchführung der Untersuchungen sowie die Ergebnisse werden im Vortrag ausführlich erläutert.
16:40	Messung der Schallabsorption mittels p-p Schallintensitätssonde Gustav Luckinger, Blasius Buchegger [Abstract] Bei der Entwicklung und Durchführung von Optimierungsmaßnahmen an Absorbern ist zumeist die Kenntnis des Frequenzverlaufs der Absorption erforderlich. Aktuell stehen dazu beispielsweise Messungen im Hallraum, in einer Alpha-Kabine oder im Impedanzrohr zur Verfügung. Alle diese Verfahren weisen Vor- und Nachteile auf. Vielfach erfordern die Methoden größere Mengen an Material, haben hohe Anforderungen an den Zuschnitt oder sind im Frequenzbereich eingeschränkt, was die Möglichkeiten in der Anwendung stark begrenzt. Zur Ermittlung der Schallabsorption im Labor oder in situ kann allgemein auch eine Intensitätssonde verwendet werden. In diesem Beitrag wird die Verwendung einer p-p Schallintensitätssonde als Messmittel aufgezeigt, mit der sich nicht nur die Schallintensität, sondern auf Grund der hohen Phasengenauigkeit auch die Absorption und die Impedanz bestimmen lässt. Eine derartige Ermittlung der Schallabsorption bringt viele Vorteile mit sich. So können mehrschichtige Aufbauten einfach auf eine Wirkung in definierten Frequenzbereichen abgestimmt werden. Anhand von Fallstudien wird gezeigt, wie die Intensitätssonde pausible Messungen der Schallabsorption sogar bei tiefen Frequenzen bis 100 Hz ermöglicht. Mit geringem Aufwand lässt sich eine Messung richtungsabhängig oder räumlich gemittelt durchführen.

Organisation:

U. Schanda, Labor für Schallmesstechnik, Hochschule Rosenheim S. Goossens, Institut für Rundfunktechnik GmbH

14:00	Simulationen zu den aktuellen Kenngrößen der Büroakustik Sebastian Goossens, Roman Stumpner, Georg Brockt [Abstract] In Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) hat das IRT vor einigen Jahren Auralisationen zur Planung von Büroräumen entwickelt, die über einen Internet-Browser wiedergegeben werden können. Architekten, Bauingenieure und Bauherren sowie Planer und Betreiber von Büroräumen und -arbeitsplätzen werden so bei der Planung der passenden Schallschutzmaßnahmen aktiv unterstützt. Mit einem extra entwickelten Player können die Nutzer lückenlos zwischen den Beispielen hin und her schalten und die Hörbeispiele direkt miteinander vergleichen. Der Player sorgt auch dafür, dass das gezeigte Bild immer mit dem gehörten Audiosignal übereinstimmt. In einem Folgeprojekt wurden die Demonstrationen aktualisiert und in der Weise erweitert, dass die im aktuellen Regelwerk verankerten akustischen Größen ermittelt und in die interaktiven Präsentationen integriert wurden. In den verschiedenen Raumsituationen wurden die akustischen Messungen als Computersimulationen durchgeführt. Um die Notwendigkeit und das Potenzial, aber auch die Grenzen akustischer Gestaltungsoptionen zu demonstrieren, wird somit die subjektiv, hörbare Wahrnehmungsebene mit technischen Größen aus Beurteilungsnormen und Gestaltungsrichtlinien verknüpft. Dafür werden bei den verschiedenen Bürotypen (Einzel-, 3-Personen- und Großraumbüro) raumakustische Parameter und Kenngrößen nach DIN 45645-2, DIN EN ISO 3382-3 und nach VDI 2569 angegeben. Zusätzlich wird der Einfluss von Schallmaskierungsgeräuschen auf die akustischen Messgrößen und die subjektive Wahrnehmung dargestellt.
14:20	Vergleich von Ergebnissen aus Messung und Simulation in Mehrpersonenbüros Elmar Schröder, Eva Wassermann [Abstract] In der ISO 3382-3 wird ein Prüfverfahren zur Messung der Schallausbreitung in Mehrpersonenbüros beschrieben. Seit Erscheinen des Entwurfs der VDI 2569 stehen auch praxistaugliche Empfehlungen für die Kenngrößen dieses Prüfverfahrens zur Verfügung. Bereits jetzt erfolgt für viele Bauvorhaben die Planung nach den Raumakustik-Klassen der VDI 2569. Damit besteht für die raumakustischen Planer der Bedarf, die relevanten Kenngrößen zuverlässig zu prognostizieren. Vor einigen Jahren wurden Untersuchungen zur Prognosegenauigkeit von Software zur Berechnung der Schallausbreitung im Vergleich zu Messergebnissen durchgeführt. Diese Untersuchungen wurden mit den zwischenzeitlich weiterentwickelten Softwareversionen wiederholt. Dabei wurden sowohl einfach beschreibbare Situationen wie einzelne Schirme im reflexionsarmen Halbraum als auch komplexe Situationen wie in Nutzung befindliche Mehrpersonenbüros betrachtet.
14:40	Open plan office acoustics – a multidimensional optimization problem Jens Holger Rindel [Abstract] The international standard ISO 3382-3:2012 defines a number of measurable room acoustic parameters for the objective evaluation of the acoustics of open plan offices. The main acoustical problem is distraction by speech and conversation between other people. However, this is not a simple one-dimensional noise problem that can be solved by a sufficiently high damping of the room. If the reverberation time is very short, the remote voices are heard with high clarity and thus the amount of distraction is high. But a long reverberation time leads to a very noisy environment, which is also disturbing